南宫NG28

  2024年《Physiologia Plantarum》杂志登载了最新的藻类钻研成就：瑞典哥德堡大学的钻研团队利用多通路藻类造就与在线监测系统、藻类叶绿素荧光仪、藻类光合放氧丈量仪等仪器，成功揭示了海洋常见硅藻玛氏骨条藻Skeletonema marinoi（下文简写为S. marinoi）在北欧冬季前提下的生态适应性和工业潜力。钻研发现：在冬季前提下玛氏骨条藻可能通过混合营养方式利用甘油蹬仔机碳源显著提高其生物量产量，从而展示了其在恶劣环境中的成长潜力。这项钻研不仅为揭示微藻在极端气象前提下的生物适应性提供了新的视角，并且对于微藻在生物技术和环境建复领域（废水处置、生物固碳等）的应器拥有沉要的领导意思。

 这项钻研的尝试过程可总结为以下三个阶段：

阶段 1初步筛选造就

  首先，钻研人员拔取了拥有逾越产力潜力的S. marinoi本地菌株Sm142作为造就和钻研对象。在预造就之后，使用了多通路藻类造就与在线监测系统仿照了冬季环境前提（40μmol photons m?² s?¹、5°C），对分歧有机碳源（甘油、葡萄糖和醋酸）增长前提下的S. marinoi进行持续造就，并通过丈量光密度、叶绿素荧光和生物质浓度来追踪微藻的成长。

图1 分歧有机碳源增长前提下（Photo：光养
；Mixo (gly)：增长10 mM甘油的混合营养
；Mixo (glu)：增长10 mM葡萄糖的混合营养
；Mixo (ace)：增长2.07 mM醋酸的混合营养）A：S. marinoi的叶绿素a荧光增长曲线B：生物量产量（显示甘油显著提高了S. marinoi的生物量）C：使用多通路藻类造就与在线监测系统造就最后一天的照片（显示了混合营养的藻液色彩比光养的对照组更深，意味着更高的生物量或色素含量）D：显微成像（显示甘油可能推进了细胞荟萃）

阶段2 生理检测

  造就过程中，钻研人员使用藻类叶绿素荧光仪丈量了诸如Fv/Fm（最大光量子产量）、NPQ（非光化学淬灭）和ETR（电子传递速度）等叶绿素荧光参数
；使用藻类光合丈量仪测定了光合速度和呼吸速度，从而综合评估了分歧碳源增长对Sm142的生理学影响。

  叶绿素荧光参数方面：只管分歧有机碳源增长下进行混合营养的S. marinoi的Fv/Fm和ETR维持一致，批注光系统II的效能没有受到显著影响，但与醋酸前提和光养对照前提相比，NPQ在第10天时在甘油和葡萄糖前提下显著降低。这批注在利用甘油和葡萄糖作为碳源时，S. marinoi可能通过削减能量耗散来调节光合作用和暗呼吸过程中的能量分配。

  藻类光合参数方面：了局显示甘油增长前提下的净光合速度和光养对照前提相当，但暗呼吸速度显著升高。批注在利用甘油时，S. marinoi细胞的呼吸活动加强，这与观察到的生物量增长相一致。

   结合两方面的数据：S. marinoi在异养前提下，尤其是在有甘油作为碳源时，其光合生理反映和代谢活性产生了变动，这些变动有助于提高其在冬季前提下的成长和生物量出产。

图2 S. marinoi在分歧有机碳源增长前提下的光合作用参数A最大量子产量（Fv/Fm）
；B电子传递速度（ETR）
；C非光化学淬灭（NPQ）。其中NPQ显示出显著差距，批注分歧有机碳源下玛氏骨条藻能量耗散水平分歧

图3 甘油增长对S. marinoi净光合速度和呼吸速度的影响。批注S. marinoi在利用甘油时，既维持了光合作用活性，又加强了呼吸活性

阶段 3 造就前提优化

  在第三阶段，钻研团队进一步在光生物反映器中仿照瑞典西海岸的冬季前提，以优化大规模造就的前提。他们比力了仅用空气、增长甘油和空气、用富含CO2的空气以及增长甘油和富含CO2的空气四种分歧前提对Sm142成长的影响。尝试了局批注，增长甘油和CO2富集空气的组合前提能显著提高Sm142的生物量出产力，与仅用空气的造就前提相比，生物量产量实现了倍增，这为工业规模的微藻造就提供了优化的造就前提。

图4 S. marinoi在自造光生物反映器仿照瑞典冬季前提下的异养成长成效。A尝试所用的光生物反映器系统的表观。B用空气、增长甘油和空气、用富含CO2的空气以及增长甘油和富含CO2的空气等四种分歧前提下S. marinoi的成长曲线。C 四种分歧造就前提下的生物量出产力。了局显示，无论是仅用富含CO2的空气或是同时增长甘油和富含CO2的空气的造就前提，其生物量出产力均显著高于仅通入空气的光养前提。

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参考文件

Villanova, V. et al. (2024) ‘Unveiling the ecological resilience and industrial potential of Skeletonema marinoi through mixotrophic cultivation in Nordic winter condition’, Physiologia Plantarum, 176(3), p. e14308.