【摘 要】
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微藻生物质是一种拥有广阔前景的生物能源,近年来受到了广泛关注。本研究以普通小球藻FACHB-25为研究对象,利用常压室温等离子体（ARTP）对其辐射,筛选出生长速率快、碳水化合物含量高的优势藻株,并就其光合性能、细胞组分等与原始藻株进行对比。利用转录组测序技术对各藻株在基因水平进行基因功能注释和基因表达分析,比选出絮凝采收小球藻的最优方案,并进行发酵制备乙醇实验,为后续微藻制备乙醇工业化运行提供依
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微藻生物质是一种拥有广阔前景的生物能源,近年来受到了广泛关注。本研究以普通小球藻FACHB-25为研究对象,利用常压室温等离子体（ARTP）对其辐射,筛选出生长速率快、碳水化合物含量高的优势藻株,并就其光合性能、细胞组分等与原始藻株进行对比。利用转录组测序技术对各藻株在基因水平进行基因功能注释和基因表达分析,比选出絮凝采收小球藻的最优方案,并进行发酵制备乙醇实验,为后续微藻制备乙醇工业化运行提供依据。主要研究结果如下:（1）利用ARTP对小球藻诱变处理,根据致死率最终确定功率为100 w和120 w,并在此条件下,以生长速率和多糖产量为标准,筛选出三株优势藻株,编号分别为S100-7、S120-4和S120-9。其中S120-9藻株生长速率较快,生物量达到820 mg/L,多糖产量较原始藻株提高了34%,达到237.98 mg/L;S120-4藻株多糖含量达到37.55%,相对于原始藻株提高了43.48%。光合性能对比中,S120-9藻株的光合效率更高,S100-7、S120-9藻株表观电子传递速率（ETR）较高。藻细胞干重中各元素对比中,碳元素占比差异较为明显,其中S120-4藻株达到47.57%,高于原始藻株的42.72%。（2）利用转录组学对原始藻株和碳水化合物含量较高的S120-4藻株以及生长速率快的S120-9藻株进行基因水平的研究。对比了三株藻的基因表达区间以及表达量,其中S120-4藻株与原始藻株差异性较大。通过对比GO、KEGG数据库,有27167个基因在GO数据库中得到注释,有8849个Unigene注释到35条KEGG途径中。相对于原始藻株,S120-4藻细胞中苹果酸脱氢酶、丙酮酸脱氢酶等酶活性降低,S120-9藻细胞中α-淀粉酶活性受到抑制。（3）微藻自絮凝实验表明藻细胞粒径、胞外聚合物都会影响自絮凝效果。利用铁盐、铝盐、高分子絮凝剂以及碱性絮凝剂对小球藻进行采收,结合絮凝效率和采收成本考虑,最终确定Fe Cl3为优势絮凝剂,其投加量在0.1 g/L条件下絮凝率达到80.20%,采收1 kg的小球藻成本仅为0.83元。同时发现絮凝采收前后的微藻多糖含量没有明显变化,表明利用Fe Cl3采收富含碳水化合物的微藻具备可行性。（4）对小球藻进行酸碱预处理,与0.3 mol/L氢氧化钠处理效果相比,5%硫酸处理下的小球藻细胞破碎更加明显,多糖释放也更为彻底。四株藻分别取10 g藻粉进行同步糖化发酵（SSF）,碳水化合物含量最高的S120-4藻株乙醇产量达到1.58g,但实际培养过程中S120-4藻株生物量积累较少,仅为500 mg/L。结合培养周期内各藻株生长情况,S120-9藻株生物量以及多糖产量最高,推算出乙醇产量可以达到0.1033 g/L,为原始藻株产量0.0784 g/L的1.32倍。综合考虑S120-9藻株制备乙醇的产量有较大的提高。
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