【摘 要】
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随着屠宰业规模化发展,屠宰废水排放量不断增加。屠宰废水中有机物和污染物含量高,造成废水处理难度大、费用高,因此开发高效低成本的处理技术受到越来越多的重视。利用微藻对屠宰废水进行处理,可在净化废水的同时收获微藻生物质及其附加产物,达到废水再利用的目的。本研究从实验室保藏微藻中筛选出三株能有效处理屠宰废水并积累油脂的微藻,并针对其中效果较好的藻株Chlorella sp.DT025,进一步探究了外加碳
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随着屠宰业规模化发展,屠宰废水排放量不断增加。屠宰废水中有机物和污染物含量高,造成废水处理难度大、费用高,因此开发高效低成本的处理技术受到越来越多的重视。利用微藻对屠宰废水进行处理,可在净化废水的同时收获微藻生物质及其附加产物,达到废水再利用的目的。本研究从实验室保藏微藻中筛选出三株能有效处理屠宰废水并积累油脂的微藻,并针对其中效果较好的藻株Chlorella sp.DT025,进一步探究了外加碳源及纳米Fe3O4添加剂对其处理屠宰废水效果和胞内油脂产量的影响。同时,分析了与Chlorella sp.DT025生长和产油相关的关键基因的表达量。此外,还解析了Chlorella sp.DT025的叶绿体基因组,以期为后期的遗传改造提供基础。具体研究结果如下:1.针对本实验室保藏的一批微藻藻种,利用24孔板快速检测了微藻在不同浓度屠宰废水中的生长和油脂积累情况,其中三株编号为DT025、DT0259、DT0264的微藻在0～75%废水浓度范围内、能够有效生长,胞内油脂含量最高达到（41.44±0.7）%。进一步研究结果显示,Chlorella sp.DT025对原浓度（100%）屠宰废水处理效果最好,总氮（TN）、总磷（TP）、化学需氧量（COD）去除率分别达到79.00%、44.01%、31.60%,微藻生物量和油脂产量为（4.37±0.43）×10~7 cells/m L和（190±0.02）mg/L。基于以上结果,选择小球藻Chlorella sp.DT025进行后续实验。2.探讨了外加碳源和磁性Fe3O4纳米颗粒添加剂对Chlorella sp.DT025生长及处理屠宰废水的影响。结果显示,添加2～8 g/L的葡萄糖均能明显促进微藻生物量和油脂产量,其中加入4 g/L的葡萄糖效果最好,培养15 d时微藻生物量和油脂产量均提高1.42倍分别达到（36.49±0.75）×10~7 cells/m L和（270±4.08）mg/L,此时屠宰废水的TN、TP、COD去除率分别达82.51%、65.54%、81.94%。在此基础上,添加适量的（0～100 mg/L）纳米Fe3O4颗粒可有效促进微藻生长,提升废水处理效果。添加80 mg/L纳米Fe3O4颗粒时,微藻生物量达到（40.65±0.75）×10~7 cells/m L,提高了22%,油脂产量达到（455±5.6）mg/L,提高了23.33%,TP去除率达到94%。3.在添加4 g/L葡萄糖、80 mg/L纳米Fe3O4颗粒处理下,利用q PCR技术分析了Chlorella sp.DT025生长与产油过程中关键酶基因的表达量。结果显示,与不添加外源碳源和纳米颗粒的对照相比,微藻固碳相关的磷酸烯醇丙酮酸羧化酶（PEPC）和二磷酸核酮糖羧化酶大亚基（rbc L）基因,以及淀粉合成相关的ADP-葡萄糖焦磷酸化酶（AGP）和淀粉合酶（SS1,SS2）基因的表达量显著上调,但油脂合成关键的乙酰辅酶A羧化酶（ACC）基因表达量无显著变化,表明该条件下微藻主要是通过促进碳固定、淀粉合成等营养生长代谢活动等增加了生物量,从而提高了油脂产量。4.基于Illumina Nova Seq 6000高通量测序平台,对Chlorella sp.DT025进行了叶绿体全基因组测序分析。结果显示,Chlorella sp.DT025叶绿体基因组总长118106 bp,GC含量为33.95%。鉴定到76个蛋白编码基因（PCG）、32个t RNA基因、3个r RNA基因和1个假基因,共鉴定到233个SSR（简单重复序列）位点,其中单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸和五核苷酸分别有179、1、49、2、2个,绝大部分由A和T构成。叶绿体基因组中包含20567个密码子,密码子偏好性（RSCU）＞1的有29个,其中密码子末位A和U的频率较高,编码最多的氨基酸是亮氨酸（Leu）。系统发育分析表明Chlorella sp.DT025与Chlorella vulgaris亲缘关系最大。研究结果为后续Chlorella sp.DT025的遗传分析和改造提供了基础数据和理论参考。
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