一种促进紫萍淀粉高产又简单环保的方法技术

本发明专利技术公开了一种促进紫萍淀粉高产又简单环保的方法。本发明专利技术是采用低毒农药青鲜素在100ppm作用浓度下，在常规的培养条件下，在60％Datko培养液中进行短时间的培养后，可以促进紫萍淀粉的高水平积累。所述技术无需特殊的培养设施，而且处理步骤简单，无需不断更换培养基。所用农药青鲜素的残留期较短，不会造成环境和二次污染。本发明专利技术所用100ppm青鲜素对紫萍生长的抑制作用效果显著，其在一定程度上促进了紫萍的光合能力，有效增加了光合产物淀粉的积累。本发明专利技术为利用紫萍进行淀粉生物质能源的产业化发展提供了一种简单环保的实用技术。

A method to promote high yield and simple environmental protection of Chinese duckweed starch

The invention discloses a method for promoting the high yield and simple environmental protection of the purple duckweed starch. The present invention can promote the high level accumulation of the starch in the 60%Datko culture medium after a short time culture under the conventional culture condition under the action of 100ppm. The technology does not require special cultivation facilities, and the processing steps are simple, and there is no need to continuously replace the medium. The pesticide residue of the pesticide is shorter, and will not cause environmental pollution and two pollution. The effect of 100ppm on the inhibition of the growth of the duckweed is remarkable, which promotes the photosynthetic capacity of the duckweed to a certain extent, and effectively increases the accumulation of the starch of the photosynthate. The invention provides a simple and environment-friendly practical technology for the industrialization development of starch biomass energy by using duckweed.

【技术实现步骤摘要】
一种促进紫萍淀粉高产又简单环保的方法
本专利技术属于生物质能源
涉及一种促进紫萍淀粉高产的方法，能促进紫萍淀粉的高水平积累，主要用于提高人工培养紫萍的淀粉产量，可以推广于浮萍淀粉生物质能源的开发应用领域。
技术介绍
浮萍是高等水生植物，属于浮萍科(Lemnaceae)，个体小，结构简单，主要通过无性繁殖方式进行繁衍，在合适的生长条件下，个体数在2天内就能加倍，而且浮萍光合效率高，合成淀粉能力强(28吨/公顷/年，远高于玉米6吨/公顷/年)(Cheng和Stomp,2009；http://faostat3.fao.org，2015)，对生长环境要求又较低，能够在一些污染程度不太严重的湖泊或污水或高营养工业废水水体中生存，并且可以充分利用污水实现规模化、工业化生成淀粉，直接用于生产生物燃料乙醇、甲烷等，或开发为多种生物产品,同时发挥修复水体的作用。研究显示浮萍淀粉的合成和积累都发生在浮萍叶状体的叶绿体或休眠芽的前质体中，淀粉的合成与其生长发育阶段和环境条件变化密不可分，有些浮萍在特定培养条件下，环境条件如温度、光照、培养液的pH值和营养物的供给、胁迫及激素处理等都会影响浮萍淀粉的合成和积累(Cheng和Stomp，2009；Cui等2011；Xu等2011；Yin等2015,Wang等,2016)。其中低温、营养胁迫、赤霉素生物合成抑制剂处理，能显著促进浮萍淀粉的积累，主要是通过这些不利环境和抑制生长因素影响了浮萍的无性生长，使光合产物以淀粉形式积累(Xiao等，2013，Liu等，2015,Huang等2014)。紫萍(Spirodelapolyrhiza)，属于浮萍科紫萍属，为一年生多根浮水草本。在我国最为常见。很少开花。以出芽方式繁殖。叶状体较大，有效光合面积较常见的浮萍(又称青萍，LimorMinor)大，又很容易培养、生长速度快，木质素和纤维素含量低，对后期淀粉的乙醇发酵几乎没有影响，是非常适合的生物质能淀粉的原料来源。然而紫萍淀粉含量在正常培养条件下仅为4％左右。虽然相关报道显示通过改变环境条件和营养物的供给与胁迫处理，可以提高浮萍淀粉的积累水平，但是如果推广应用到生产实践，将会增加设备成本和培养过程管理的费用，因为需要较为严格的培养环境设施，以提供高温或低温或高光照条件等，而且需要不断配制营养缺乏或特定的培养基。
技术实现思路
本专利技术目的是克服现有技术存在的上述不足，解决常规培养条件下进行绿色环保生物能源的简单生产问题，提供一种促进紫萍淀粉高产又简单环保的实用方法。本专利技术技术方案一种促进紫萍淀粉高产又简单环保的方法，该方法的处理步骤如下：在60％Dakto培养液中扩繁后的紫萍置于一个大的平皿或容器中，挑取生长状态一致的紫萍转接入加有浓度为50ppm至300ppm青鲜素的培养液中，培养光周期是12h光照/8h黑暗，光照强度约为100μmol/m2·s，温度为20-23℃，进行培养10-14d后，进行叶状体数目的计数，叶绿素荧光参数、鲜重、干重和淀粉含量的测定。所述紫萍的培养条件是：光周期是12h光照/8h黑暗，光照强度约为100μmol/m2·s，温度为22℃条件下，前期培养扩繁1周，后期青鲜素处理12天。所述的紫萍培养液为略作修改的60％Datko培养液(WangandKandeler,1994)，具体配方为：表160％Datko培养液所含成分及各成分浓度Table1ComponentsofDatkomediumandconcentrationofeverycomponent所述培养基需要调节pH至5.8～6.0，121℃高温灭菌20min后待用。所述青鲜素先配制成10mg/ml青鲜素母液，具体的配制方法如下：称取500mg青鲜素，放入烧杯中，加入1ml二乙醇胺，加入少量水，搅匀，待青鲜素全部溶解后定容至50ml，用0.22μm的滤膜过滤除菌，备用。青鲜素的具体作用浓度分别是0ppm、50ppm、100ppm、150ppm、200ppm、300ppm。所述原初转接的紫萍株树是6株。所述测定分析指标都是在12天培养结束后进行，具体包括：(1)叶状体数目的计数：计数每瓶全部的紫萍叶状体数目，计数方法见附图1；(2)叶绿素荧光参数的测定：每瓶挑取4株，进行光合最大量子效率(Fv/Fm)和快速光诱导曲线的测定；(3)鲜重和干重的测定：抽滤去掉每瓶培养材料的培养液，称取每瓶的全部叶状体，获得每瓶的鲜重。其中3瓶材料分别烘干并称重，获得干重。(4)淀粉的提取：从另外称取过鲜重的3瓶材料中分别称取1g进行研磨和淀粉的提取。(5)淀粉含量的测定：对上述提取的淀粉进行含量分析。所述技术共重复5次，每次每个浓度都有6个重复。本专利技术的优点和积极效果：本专利技术采用不同浓度青鲜素对紫萍进行处理，发现在100ppm较低浓度青鲜素的作用下，紫萍新叶状体的生长几乎被抑制，与对照相比显示，在100ppm青鲜素的作用下，其叶状体由原来的6株24片成熟叶状体扩繁到约100片成熟叶状体，25片不成熟叶状体，远低于对照的350和50片成熟和不成熟叶状体(如附图2和3)；其鲜重和干重降低，与对照的约为0.75g和51mg相比，仅约为0.22g和28mg(如附图4和5)；而其叶状体的叶绿素荧光参数中最大量子效率(Fv/Fm)和相对电子传递速率(rETR)均有所增加，与对照Fv/Fm相比，青鲜素处理组的Fv/Fm由0.805增加到0.812，同时在200-1000μmol/m2·s光照条件下，其rETR高于对照约10左右(如附图6和7)。上述数据说明在低浓度100ppm青鲜素作用下，紫萍的出芽繁殖被抑制，而光合作用并未受到抑制，反而可以在200-1000μmol/m2·s光照条件下，一定程度促进了光合作用过程中的相对电子传递速率。表明紫萍在100ppm青鲜素的作用下，光合能力并未受到抑制，所以通过光合作用积累的碳水化合物就增多，而此时受青鲜素的作用，出芽繁殖被抑制，大大减少或几乎没有了营养消耗，使得光合产物主要以淀粉形式积累，所以淀粉含量显著增加，大约由对照的4.8％(w/w)增加到46.5％(w/w)(如附图8)。本专利技术使最常见的最容易培养的紫萍淀粉生物质能的产业化生产更加高效，特别是不依赖于严格培养环境条件和设施以促进紫萍淀粉的高产，本专利技术对培养环境要求低，不是特别依赖于环境温度、光照和营养物的胁迫处理，如不需要通过加热设备提供高温或压缩机降低温度，也不需要提供特别的高光照，或改变培养液的pH和营养成分等的胁迫处理。仅是通过在常规的低光照，光照强度在100-300μmol/m2·s的范围内均可，温度只要是适宜植物生长的22度左右条件下培养就可以促进淀粉的高积累。本专利技术所用青鲜素为低毒农药，在果蔬生产中广泛使用。而且由于青鲜素促进紫萍淀粉高积累的最佳使用浓度较低，为100ppm(100mg/kg)，低于在盛花期后喷施荔枝的青鲜素作用浓度(1000mg/kg)。另外，通过对处理57d后成熟的荔枝果实进行青鲜素残留量分析发现，荔枝果肉中无青鲜素残留(徐爱东，2009)。我们使用青鲜素处理紫萍，收获后是用于淀粉的提取和发酵，并非食用，不存在农药的二次污染问题；如果该技术能获得推广，由于是在固定的培养池进行培养，青鲜素不会对周边土壤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促进紫萍淀粉高产又简单环保的方法。该方法的步骤如下：将在60％Datko培养液中扩繁后的紫萍置于一个大的平皿中，挑取生长状态一致的紫萍转接入加有浓度为50ppm至300ppm青鲜素的培养液中，进行培养12d，培养光周期是12h光照/8h黑暗，光照强度为100μmol/m

【技术特征摘要】
1.一种促进紫萍淀粉高产又简单环保的方法。该方法的步骤如下：将在60％Datko培养液中扩繁后的紫萍置于一个大的平皿中，挑取生长状态一致的紫萍转接入加有...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晔荣，姬晓橼，冯国栋，徐莹莹，白艳玲，王勇，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津,12