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  2024年《Physiologia Plantarum》杂志刊登了最新的藻类研究结果：瑞典哥德堡大学的研究团队利用多通道藻类培养与在线监测系统、藻类叶绿素荧光仪、藻类光合放氧丈量仪等仪器，乐成揭示了海洋常见硅藻玛氏骨条藻Skeletonema marinoi（下文简写为S. marinoi）在北欧冬季条件下的生态适应性和工业潜力。研究发明：在冬季条件下玛氏骨条藻能够通过混淆营养方法利用甘油等有机碳源显著提高其生物量产量，从而展现了其在卑劣情况中的生长潜力。这项研究不但为揭示微藻在极端气候条件下的生物适应性提供了新的视角，并且关于微藻在生物技术和情况修复领域（废水处理、生物固碳等）的应用具有重要的指导意义。

 这项研究的实验历程可总结为以下三个阶段：

阶段 1开端筛选培养

  首先，研究人员选取了具有高生产力潜力的S. marinoi外地菌株Sm142作为培养和研究工具。在预培养之后，使用了多通道藻类培养与在线监测系统模拟了冬季情况条件（40μmol photons m?² s?¹、5°C），对差别有机碳源（甘油、葡萄糖和醋酸）添加条件下的S. marinoi进行连续培养，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生长。

图1 差别有机碳源添加条件下（Photo：光养

；Mixo (gly)：添加10 mM甘油的混淆营养

；Mixo (glu)：添加10 mM葡萄糖的混淆营养

；Mixo (ace)：添加2.07 mM醋酸的混淆营养）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：使用多通道藻类培养与在线监测系统培养最后一天的照片（显示了混淆营养的藻液颜色比光养的比照组更深，意味着更高的生物量或色素含量）D：显微成像（显示甘油可能增进了细胞聚集）

阶段2 生理检测

  培养历程中，研究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（电子通报速率）等叶绿素荧光参数

；使用藻类光合丈量仪测定了光合速率和呼吸速率，从而综合评估了差别碳源添加对Sm142的生理学影响。

  叶绿素荧光参数方面：尽管差别有机碳源添加下进行混淆营养的S. marinoi的Fv/Fm和ETR坚持一致，标明光系统II的效率没有受到显著影响，但与醋酸条件和光养比照条件相比，NPQ在第10天时在甘油和葡萄糖条件下显著降低。这标明在利用甘油和葡萄糖作为碳源时，S. marinoi可能通过减少能量耗散来调理光相助用和暗呼吸历程中的能量分派。

  藻类光合参数方面：结果显示甘油添加条件下的净光合速率和光养比照条件相当，但暗呼吸速率显著升高。标明在利用甘油时，S. marinoi细胞的呼吸运动增强，这与视察到的生物量增加相一致。

   结合两方面的数据：S. marinoi在异养条件下，尤其是在有甘油作为碳源时，其光合生理反应和代谢活性爆发了变革，这些变革有助于提高其在冬季条件下的生长和生物量生产。

图2 S. marinoi在差别有机碳源添加条件下的光相助用参数A最大宗子产量（Fv/Fm）

；B电子通报速率（ETR）

；C非光化学淬灭（NPQ）。其中NPQ显示出显著差别，标明差别有机碳源下玛氏骨条藻能量耗散水平差别

图3 甘油添加对S. marinoi净光合速率和呼吸速率的影响。标明S. marinoi在利用甘油时，既维持了光相助用活性，又增强了呼吸活性

阶段 3 培养条件优化

  在第三阶段，研究团队进一步在光生物反应器中模拟瑞典西海岸的冬季条件，以优化大规模培养的条件。他们比较了仅用空气、添加甘油和空气、用富含CO2的空气以及添加甘油和富含CO2的空气四种差别条件对Sm142生长的影响。实验结果标明，添加甘油和CO2富集空气的组合条件能显著提高Sm142的生物量生产力，与仅用空气的培养条件相比，生物量产量实现了倍增，这为工业规模的微藻培养提供了优化的培养条件。

图4 S. marinoi在自制光生物反应器模拟瑞典冬季条件下的异养生长效果。A实验所用的光生物反应器系统的外观。B用空气、添加甘油和空气、用富含CO2的空气以及添加甘油和富含CO2的空气等四种差别条件下S. marinoi的生长曲线。C 四种差别培养条件下的生物量生产力。结果显示，无论是仅用富含CO2的空气或是同时添加甘油和富含CO2的空气的培养条件，其生物量生产力均显著高于仅通入空气的光养条件。

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参考文献

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.