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1、光生物反應(yīng)器 大型海藻細胞或組織的培養(yǎng)吉林大學(xué)余燦2 0 1 2 .0 4 .2 6 概念類型與結(jié)構(gòu)培養(yǎng)條件生長動力學(xué)研究 概念光生物反應(yīng)器是培養(yǎng)有光合作用能力的細胞或組織的反應(yīng)器系統(tǒng), 2 0世紀(jì)4 0年代首次用于大規(guī)模培養(yǎng)微藻 , 目的是收獲生物量作為餌料, 或提取其中的活性化合物團。 光生物反應(yīng)器的類型和結(jié)構(gòu)培養(yǎng)大型海藻組織或細胞的光生物反應(yīng)器主要有三類, 分別是攪拌罐式、 鼓泡柱或氣升式和管道式光生物反應(yīng)器（如下圖）。 氣升式中氣流產(chǎn)生的剪切力遠比攪拌罐式中攪拌槳產(chǎn)生的小, 在培養(yǎng)大型海藻組織或細胞中使用比廣泛。管道式由螺旋管部分（又稱提升管）和儲液部分（類似攪拌罐）組成，管道式對光和
2、利用率比氣升式和攪拌罐式都高, 適于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn), 目前主要用于微藻大量培養(yǎng) , 用于大型海藻細胞或組織培養(yǎng)的報道還比較少見。 光生物反應(yīng)器是一套完整的培養(yǎng)體系, 除了反應(yīng)器主體外, 還有通氣部分、照明系統(tǒng)和測定裝置。通氣部分一般由充氣泵或二氧化碳鋼瓶及配氣裝置、濾器（filter）、流量計（flowmeter）、氣體分布器（sparger）及增濕器（humidifier）組成;照明系統(tǒng)包括光源和定時器（timer）兩部分。 培養(yǎng)條件的研究實驗材料目前, 光生物反應(yīng)器培養(yǎng)的大型海藻細胞或組織主要有兩種形式, 配子體和微繁殖體。配子體是某些大型海藻如海帶、裙帶菜世代交替的一種生命形式, 在形態(tài)上
3、是微小、不分化的絲狀體, 適宜采用反應(yīng)器懸浮培養(yǎng)的方法培養(yǎng)。 光照光照是反應(yīng)器內(nèi)細胞或組織進行光合作用的能量來源, 包括光強度和光周期兩個參數(shù)。光生物反應(yīng)器培養(yǎng)大型海藻細胞或組織時, 光強度必須滿足細胞進行光合作用的需要, 否則將影響光合作用效率, 減少生物量積累。當(dāng)光周期不適宜時會誘導(dǎo)藻體分化區(qū), 甚至引起色素體解體和藻體死亡。 溫度大型海藻培養(yǎng)溫度一般都比較低, 如Laminaria屬, 適宜溫度為5 1 8 左右,紅藻Agardhiella subulata在2 4 左右。不適宜的溫度會影響細胞生長, 表現(xiàn)為誘導(dǎo)其分化或是致死。 無機碳利用和通氣速率海藻是光自養(yǎng)生物, 需要進行光合作用。
4、目前, 光生物反應(yīng)器培養(yǎng)大型海藻一般以空氣中的二氧化碳作為碳源, 由于其在大氣中含量低僅位0 .0 3 %, 且大多數(shù)大型海藻可以利用碳酸氫鈉為無機碳源, 因此人工海水培養(yǎng)液中一般添加適量作為補充。海藻對重碳酸根、硝酸根以及磷酸根的消耗使培養(yǎng)基的Ph值和堿度不斷增高,進一步促進大氣中向培養(yǎng)基中擴散即所謂的生物泵。 營養(yǎng)物質(zhì)大型海藻是海洋植物, 其營養(yǎng)需求和海水成分直接相關(guān), 海水中有多種微量元素和其他生長必須的物質(zhì), 因此配制人工海水培養(yǎng)液往往比較復(fù)雜。為了簡化, 一般可直接在天然海水中添加氮、磷和鐵等。人們對于鐵元素被海藻的利用情況了解很少, 氮是參與合成光合色素的重要物質(zhì), 磷大量代謝進人ATP和NADPH, 因此氮和磷成為研究較多的限制性營養(yǎng)物質(zhì)。 生長動力學(xué)研究光強度生長動力學(xué)模型光周期生長動力學(xué)模型 溫度和鹽度生長動力學(xué)模型 謝謝
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