【摘 要】
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近年来,随着我国提出“碳中和、碳达峰”的双碳目标,CO2减排日益受到关注。在CO2减排方面,微藻具有独特优势,其不仅生长快、固碳效率高,同时能够用于生产生物柴油,从而减少我国对化石能源的依赖。然而,当前微藻生物柴油工艺仍不成熟,其生物量的增长速度不能满足工艺需求;同时,藻细胞内总脂含量仍有提高空间。本文以一株产油绿藻（普通小球藻）为研究对象,首先对不同体积CO2浓度下的普通小球藻的生理生化特征进行
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近年来,随着我国提出“碳中和、碳达峰”的双碳目标,CO2减排日益受到关注。在CO2减排方面,微藻具有独特优势,其不仅生长快、固碳效率高,同时能够用于生产生物柴油,从而减少我国对化石能源的依赖。然而,当前微藻生物柴油工艺仍不成熟,其生物量的增长速度不能满足工艺需求;同时,藻细胞内总脂含量仍有提高空间。本文以一株产油绿藻（普通小球藻）为研究对象,首先对不同体积CO2浓度下的普通小球藻的生理生化特征进行了探讨;其次,以单乙醇胺（MEA）作为CO2化学吸收剂,研究了MEA对强化小球藻固定CO2和油脂积累的影响;最后,利用高通量测序技术对不同浓度MEA培养下的普通小球藻进行转录组分析,以期掌握MEA对普通小球藻固碳和产油的代谢调控规律。主要结论如下:（1）向普通小球藻培养液中分别通入5%、10%、15%、20%、40%vol CO2,生物量从高到低依次是15%vol CO2＞10%vol CO2＞5%vol CO2＞20%vol CO2＞40%vol CO2,15%vol CO2培养14天后生物量为2004 mg/L,比空气对照组提升3.1倍,40%vol CO2培养条件下,普通小球藻细胞在第6天出现死亡。实验组5%～20%vol CO2所获的CO2固定率明显地高于对照组,所有组别的CO2固定率在第7天达最大,为74.85～355.26 mg/L/d。在40%vol CO2培养条件下,总脂含量在第6天可达15.31%,但其总脂产量最低,总脂产量从高到低分别是15%vol CO2＞10%vol CO2＞5%vol CO2＞20%vol CO2＞Air,综上将15%vol CO2作为后续的培养条件。（2）向15%vol CO2供给下的普通小球藻培养液分别添加25 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L MEA,添加量为300 mg/L的实验组在14天后获得最大生物量,为2755.89 mg/L,比未添加MEA对照组高出19.14%。而添加量为100 mg/L的实验组,叶绿素a的浓度最大,为26.238 mg/L。添加MEA有利于微藻培养液中溶解性无机碳（DIC）的积累,和对照组相比,MEA添加量为25～300mg/L,DIC浓度从5.53%提升至62.69%。MEA添加量为100 mg/L,普通小球藻细胞获得最大的总脂含量和总脂产量,分别为35.19%和887.27 mg/L且随着MEA浓度的增加,普通小球藻细胞内C18脂肪酸的相对含量从54.09%提升至62.7%。（3）MEA培养后的普通小球藻进行高通量测序后共获得123751个差异表达基因,通过KEGG代谢通路数据库分析,MEA添加促进了C4途径苹果酸脱氢酶上调,C3途径磷酸核酮糖激酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶以及Rubisco酶明显上调,CAM途径中的丙酮酸磷酸二激酶等上调进而促进其对CO2的固定效率;通过与脂肪酸合成通路中乙酰辅酶A羧化酶的编码基因DN28633和DN27246、丙二酰辅酶A:ACP转酰基酶的编码基因DN12793、3-Oxoacyl-ACP还原酶的编码基因DN27018和beta-ketoacyl合成酶的编码基因DN22119表达量上调,说明了MEA的添加对脂肪酸合成具有促进作用。此外,与甘油酯代谢通路上甘油三磷酸酰基转移酶的编码基因DN71060、磷脂酸磷酸酯酶的编码基因DN118032、甘油二酯的编码基因DN32461和DN2788表达量发生上调说明了MEA的添加也会对甘油三酯的合成具有促进作用。
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