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产油微藻是生物柴油生产的理想原料，随着能源危机的加剧，它逐渐成为各国政府和藻类学家关注的焦点。实现微藻生物柴油产业化的关键在于如何提高油脂产量，受藻种性能和培养条件所限，许多已开展的研究工作并不具备实际指导意义，而且对于“天然产油微藻（非模式微藻）”生理生化特性的研究也较少，而这些研究工作正是解决理论瓶颈、提高油脂产量的关键。本论文主要开展了“产油微藻的筛选”、“光强、初始氮供应量和氮源形式三种策略提高微藻油脂产量的可行性”、“两株不同类型天然产油微藻生理生化特性及其差异性研究”、“产油小球藻脂类积累过程中的生长、碳流分配以及光合特性研究”、“产油微藻扩大培养的产能评价”等五个方面的研究工作，主要研究结果如下：1.对实验室保藏的20株微藻进行了评价（真眼点藻纲2株，硅藻纲1株，绿藻门17株），根据生物质浓度、总脂含量、β-胡萝卜素含量以及总脂收获量等参数的高低，筛选出6株总脂收获量超过2.0gL-1的微藻，它们是韦氏真眼点藻（Eustigamatos vischeri）、荒漠栅藻（Scenedesmus deserticola）、麻织绿球藻（Chlorococcum tatrense）、眼点拟微绿球藻（Nannochloropsis oculata）、椭圆绿球藻（Chlorococcum ellipsoideum）和雪绿球藻（Chlorococcum nivale），经“生物柴油质量预测模型”的验证，6种微藻生物柴油的质量均符合中国（BD100）、美国（ASTM6751）和欧盟（EN14214）的标准；在6株潜力微藻中，韦氏真眼点藻（E.vischeri）的总脂收获量可达4.0gL-1，同时该藻还可以积累2.39%DW的β-胡萝卜素，具有极高的开发利用价值。2.通过测定生物质浓度、总脂含量和中性脂含量，探索了“光强”、“初始氮供应量”、“氮源形式”三种策略，对6株产油微藻生长和中性脂积累的影响，结果表明：三种策略均可以提高6株产油微藻的中性脂产量，但存在明显的种间差异和因素交叉影响；6株产油微藻优化后的中性脂产量分别为：韦氏真眼点藻(4.9gL-1,高光强+尿素+低氮供应)、荒漠栅藻(4.1gL-1,高光强+硝酸钠+高氮供应)、椭圆绿球藻(3.8gL-1,高光强+尿素+低氮供应)、眼点拟微绿球藻(3.0gL-1,高光强+硝酸钠+高氮供应)、雪绿球藻(2.7gL-1,高光强+硝酸钠+低氮供应)、麻织绿球藻(2.7gL-1,高光强+硝酸钠+高氮供应)。根据产油微藻对起始氮供应量的响应规律，将产油微藻分为3种类型：类型-I，低氮供应降低了生物质浓度而提高了中性脂含量；类型-II，低氮供应同时降低生物质浓度和中性脂含量；类型-III，低氮供应同时提高了生物质浓度和中性脂含量，类型-III更具产业化价值。3.本论文研究了3.5mM、5.9mM、8.8mM和17.6mM四种初始氮浓度条件下，两株不同类型的天然产油微藻––荒漠栅藻S.deserticola（类型I）和韦氏真眼点藻E.vischeri（类型III），在细胞生长、生化组成、氮吸收利用、光合作用及呼吸作用等方面的变化规律及差异性，主要研究结果为：（1）生长特性：有利于两株微藻细胞分裂的氮浓度均为8.8mM，而有利于两株微藻生物质积累的氮浓度为17.6mM（荒漠栅藻）和5.9mM（韦氏真眼点藻）；随初始氮供应量的降低，荒漠栅藻的单位细胞重量降低，而韦氏真眼点藻的单位细胞重量增加；（2）氮的吸收利用：两株微藻具有相似的NO3-的吸收规律，但韦氏真眼点藻具有比荒漠栅藻更高蛋白质合成速率和合成量；（3）生化组成：培养过程中，两株微藻均表现出“碳水化合物和蛋白质含量降低、总脂含量升高”的趋势；高浓度氮供应有利于两株微藻蛋白质的合成，而低浓度氮供应有利于碳水化合物和脂类的合成；荒漠栅藻中性脂的积累速率和积累量显著高于韦氏真眼点藻，而韦氏真眼点藻的碳水化合物含量高于荒漠栅藻；荒漠栅藻在培养中后期大量积累角黄素，其积累量与氮浓度呈负相关，韦氏真眼点藻在培养中后期大量积累β-胡萝卜素，其积累量与氮浓度呈正相关；两株微藻其余光合色素的含量在培养过程中均显降低趋势，降低幅度与初始氮供应量呈负相关；（4）光合作用和呼吸作用：培养过程中，两株微藻的光合效率（Fv/Fm,rETR和Pn）和呼吸速率均呈现降低趋势，韦氏真眼点藻具有较低的热耗散效率和高的光能利用效率。4.以分离自广东某热带湖泊的产油微藻JNU13为实验材料，通过18SrRNA基因序列分析和形态学观察，初步确定该藻株为普通小球藻JNU13（Chlorella vulgarisJNU13），研究了该藻在脂类积累过程中的细胞生长、碳流分配及光合特性，（1）生长与脂类积累：培养前期，普通小球藻JNU13的细胞分裂与胞内脂类积累可以同步进行，培养中后期，细胞分裂停止，胞内脂类积累成为生物量浓度增加的主要原因；（2）碳流分配：培养前期，普通小球藻JNU13固定的碳主要用于碳水化合物的合成，培养中后期，主要用于脂类的合成；（3）光合特性：光合效率的降低对普通小球藻JNU13脂类积累存在反馈抑制作用，脂类积累过程中伴随光系统能量分配的改变，光系统I能量比例降低，光系统II能量比例相对稳定，与氧气释放相关的Z型电子传递链活性降低，可变电子传递链可以为产油微藻JNU13的生长提供能量，高光合效率使高氮供给组获得了比低氮供给组更高的总脂含量。5.利用体积为24L的室内平板式光生物反应器（光径为4.0cm），对荒漠栅藻（S.deserticola）和眼点拟微绿球藻（N.oculata）进行了扩大培养及产能评价，结果表明：两株微藻在平板式光生物反应器中生物质浓度、总脂含量以及总脂收获量均显著低于0.3L柱式光生物反应器（光径3.0cm）的培养结果；荒漠栅藻和眼点拟微绿球藻的单位面积生物质产率分别为16.43gm2day-1和17.08gm2day-1，总脂产率为7.64gm2day-1和5.48gm2day-1；荒漠栅藻藻粉成本为1868.2元/千克，眼点拟微绿球藻藻粉成本为1949.9元/千克，室内培养条件下，高通气搅拌成本和光照成本是藻粉成本过高的主要原因。