坛紫菜丝状体细胞在光生物反应器中的营养增殖

紫菜作为一种经济海藻, 具有重要的经济价值和生物学价值，可作为海洋生物学研究中的模式生物。我们将生物反应器等生化工程技术用于紫菜无性丝状体细胞的培养和增殖，以实现迅速大量的为育种提供优质苗源，并为紫菜基础和应用研究提供材料、建立细胞培养技术。 适合大型藻类细胞增殖的光生物反应器需要五个基本因素：光照、温度控制、气体传输、营养物质传输、混合。针对大型藻类细胞生长特点，本文以坛紫菜(Porphyra haitanensis)丝状体为研究对象，采用本实验室自行设计的光生物反应器进行培养，得到的主要结果为： 1)摇瓶悬浮培养丝状体细胞，发现丝状体细胞营养增殖的生长特性是细胞分裂而不分开，由丝状藻丝生长为细胞团，容易聚团、贴壁。 2)本实验室开发了300 mL 鼓泡式光生物反应器。它具有结构简单、操作方便、适合藻细胞生长、制作成本廉价等特点。通过运行本系统验证了光生物反应器培养紫菜丝状体的可行性，并优化了过程参数，得到的结果为：初始密度为700 mg DCW/L，通气量为 1.2 L air min-1 L-1(vvm)，氮和磷浓度为：15 mM和0.6 mM, 培养时间为20天。在此培养条件下坛紫菜丝状体最大生物产量达到4000 mg DCW/L。 3)将鼓泡式光生物反应器的实验体系扩大到2500 mL，研究了不同光强及光周期对丝状体细胞生长的影响，结果发现光暗周期为14h light/10h dark、光强为80 μmol m-2s-1是最佳光照条件，最大生物量4350mg DCW/L。 4)对光生物反应器体系进行改进，设计了2500 mL气升式光生物反应器，进行了鼓泡式光生物反应器和气升式光生物反应器对坛紫菜丝状体细胞培养的比较研究，发现气升式光生物反应器更适合丝状体的生长，最大生物产量达到4850 mg DCW/L。