一种利用烟道气微藻选育生长方法技术

本发明专利技术公开了一种利用烟道气微藻选育生长方法，涉及微藻培养技术领域，该方法首先对微藻进行不定向的诱变育种，再利用两级筛选培养对诱变后的微藻细胞进行定向的筛选。第一级筛选通过使用酸性培养基和气体环境中的高浓度二氧化碳含量，首先筛选出可在酸性环境及高二氧化碳浓度下生长的微藻；第二级筛选通过使用特殊的培养腔与培养容器，将第一级筛选所得微藻细胞直接使用烟道气作为筛选条件进行筛选，筛选出可以在以烟道气为二氧化碳来源的高酸度环境下生长的藻种。相比于现存的其他技术方案，本发明专利技术所述技术方案不需要进行长时间的驯化，具有高通量、速度快、高效率等优点。高效率等优点。高效率等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种利用烟道气微藻选育生长方法


[0001]本专利技术涉及微藻培养
，尤其涉及一种利用烟道气微藻选育生长方法。

技术介绍

[0002]工业革命以来，人类燃烧化石燃料向大气中排入的二氧化碳温室气体逐年增加，大气的温室效应导致全球气候持续变暖，现已成为人类未来可持续发展，乃至生存面临的巨大挑战。但是能源结构的调整并非一朝一夕就可以达成的，因此以如何在现有的燃料和能源结构条件下，采取经济有效的方法减少二氧化碳向大气的排放，是诸多研究者多年来的重点研究方向。
[0003]微藻不但具有高于高等植物数十倍的光合作用效率及生长速率，还能够产生并积累油脂、蛋白质、色素等高价值的物质。因此，微藻被公认为是用于二氧化碳减排最有潜力的生物。但在通常情况下，微藻生长环境中的二氧化碳含量并不高，如果直接使用高二氧化碳含量的烟道气作为二氧化碳来源进行微藻的培养，微藻的生长通常会受到抑制，固碳效率也较低。同时，烟气中二氧化碳以及其他成分，例如硫氧化物和氮氧化物在溶解于水中后会降低其酸度，使其pH值达到4以下，如此高的酸度对未经选育的微藻的生长同样会产生负面的影响，设置导致微藻的死亡。因此要达成使用微藻直接利用燃烧化石燃料所产生的富含二氧化碳的烟道气，有必要对自然界中的微藻进行人工的选育以获得能够在高二氧化碳浓度及高酸度环境下高效率生长的微藻藻种。
[0004]中国专利CN105420176A给出了一种具有高CO2耐受性和固定率的微藻选育方法，其所述技术方案虽能达成选育能够使用烟道气进行生长的微藻的目的，但其选育步骤繁琐，并且需要长时间的驯化培养过程，耗时长效率低。中国专利CN103898088A给出了一种核辐射诱变微藻生物质固定烟气高浓度CO2的方法，其所述技术方案虽也能达成选育能够使用烟道气进行生长的微藻的目的，但其使用的筛选模式同样存在耗时长效率低的问题。此外，现存的技术方案均无法达成高通量的藻种选育。

技术实现思路

[0005]本专利技术技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案，本专利技术实施例提供一种利用烟道气微藻选育生长方法，以解决现有的技术问题。
[0006]本专利技术实施例采用下述技术方案：一种利用烟道气微藻选育生长方法，包括以下步骤；S1.使用诱变剂对含有处于对数增长期微藻的液体培养基进行诱变处理，诱变处理时微藻在培养基内的浓度不低于1
×
105个/mL。通过时微藻浓度保持在1
×
105个/mL以上，此时避免出现诱变过程导致的细胞死亡会导致存活细胞数量太少，在下一步的涂平板过程中形成菌落的概率低，不易筛选；S2.将S1中诱变处理后的含微藻培养基稀释后涂抹于酸性琼脂培养基表面进行首
次筛选培养，稀释倍数以可以形成单克隆菌落为准；S3.选取S2中琼脂培养基上形成的各个单克隆菌落分别悬浮于酸性液体培养基中，并将每个悬浮液中的细胞浓度通过稀释调节至1
×
105～1
×
106个/mL之间的同一水平。通过此数值控制在筛选培养过程中的初始生物量，初始生物量过高，可能导致不生长，无法进行筛选，初始生物量过低，可能导致全部死亡，也无法进行筛选；S4.从S3中的细胞悬浮液取0.2～2mL之间数值的同一体积的液体，并将其转移到底部为滤膜结构的承载空间培养容器中，使用吸水滤纸从滤膜外侧吸去水分后将承载空间培养容器放入培养腔进行二次筛选培养。细胞悬浮液取取0.2～2mL之间数值的同一体积的液体是为了保证筛选培养的接种生物量，控制在筛选培养过程中的初始生物量，初始生物量过高，可能导致不生长，无法进行筛选，初始生物量过低，可能导致全部死亡，也无法进行筛选；最大值除此以外还要保证多余水分能够全部被滤纸吸收；S5.使用叶绿素荧光成像系统从培养腔正上方测量培养容器中微藻细胞，并根据测量结果分析得出筛选结论。
[0007]进一步，所述S1中诱变处理是指化学诱变、辐射诱变中的一种，诱变持续时间在30s～4h之间，化学诱变剂添加量、辐射剂量为微藻细胞在处理后的存活率在20%～60%之间。当诱变时间持续在30S—4H之间，可以有效避免诱变时间过短无效，诱变时间过长导致微藻细胞全部死亡的现象发生，同时由于存活率与突变率有关系，当存活率在20%～60%之间存活率区间能满足所需的突变率。
[0008]进一步，所述S2中酸性微藻琼脂培养基是指将常见微藻琼脂培养基的pH值调整至2～4之间，所述S3中酸性液体培养基是指将常见微藻液体培养基的pH值调整至2～4之间。由于烟气中含有除二氧化碳外还含有氮氧化物及硫氧化物等酸性物质，若当培养基溶解于水中后水的pH在2~4之间，使得微藻可以直接使用烟气。
[0009]进一步，所述S2中首次筛选培养中培养温度在20～30℃之间，达到琼脂表面的光照强度在50～200uE之间，每24小时光照时长在12～24h之间，培养期间气体环境为CO2含量（v/v）在0.5%～1%的洁净空气，培养周期在7～14天之间。当培养温度在20~30度是大部分微藻的适宜生长温度，同时也是大部分微藻在大规模养殖时的环境温度；光照强度区间原因同上；CO2浓度区间是保证首次筛选的筛选条件是能在酸性环境生长。
[0010]进一步，所述S4中培养容器中有独立的承载空间，且承载空间个数至少为6个，所述S4中滤膜采用亲水材质，过滤精度在0.1～2um。当承载空间个数至少为6个时，此时可以保证平行样品的数量及总样品体积，从而尽量使全部突变种参与筛选过程，当过滤精度在0.1～2um时使得微藻细胞不能通过滤膜，只在滤膜接种侧生长。
[0011]进一步，所述S5中培养腔为一个可密封的空间，且培养腔分为培养腔主体上部和培养腔主体下部，所述培养腔主体上部设置有顶盖，且顶盖为透明材质，所述培养腔主体下部内腔体底部铺有导水材质，所述培养腔主体上部侧面设置有进气口与排气口，所述培养腔主体下部侧面设置有进液口与排液口，所述培养腔主体上部和培养腔主体下部通过固定螺栓进行连接，所述导水材质的上方设置有承载空间培养容器。
[0012]进一步，所述S4中二次筛选中培养温度在20～30℃之间，达到培养腔底面的光照强度在50～200uE之间，每24小时光照时长在12～24h之间，培养期间培养腔内从进气口通入烟道气，从进液口通入酸性液体培养基，培养腔内液体培养基更新量为0.05～0.5L/h，培
养腔内气体流量为0.05～0.5L/min，培养周期在7～14天之间。当培养腔内液体培养基更新量为0.05～0.5L/h，培养腔内气体流量为0.05～0.5L/min时可以确保在筛选过程中在整个培养箱中环境条件的一致性；同时7～14天的培养周期确保满足筛选条件的微藻已脱离了生长曲线中的停滞期，并产生了可测量的生物量。
[0013]进一步，所述进气口进气为经过脱水、过滤除尘处理的燃料燃烧产生的气体或通过混合不同气体制成的组分与燃料燃烧产生的气体接近的混合气体。
[0014]进一步，所述S5中叶绿素荧光成像系统分析参数包括Fo、Fm、Fv、Fv/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用烟道气微藻选育生长方法，其特征在于；包括以下步骤；S1.使用诱变剂对含有处于对数增长期微藻的液体培养基进行诱变处理，诱变处理时微藻在培养基内的浓度不低于1
×
105个/mL；S2.将S1中诱变处理后的含微藻培养基稀释后涂抹于酸性琼脂培养基表面进行首次筛选培养，首先筛选出能够耐受酸性环境化的变异种，稀释倍数以可以形成单克隆菌落为准；S3.选取S2中琼脂培养基上形成的各个单克隆菌落分别悬浮于至少两个酸性液体培养基中，并将每个悬浮液中的细胞浓度通过稀释调节至1
×
105～1
×
106个/mL之间的同一水平；S4.从S3中的细胞悬浮液取0.2～2mL之间数值的同一体积的液体，并将其转移到底部为滤膜结构的承载空间培养容器中，所述承载空间容器中的培养腔内培养液不断流动以及烟道气不断流动，使用吸水滤纸从滤膜外侧吸去水分后将承载空间培养容器放入培养腔进行二次筛选培养；S5.使用叶绿素荧光成像系统从培养腔正上方测量培养容器中微藻细胞，并根据测量结果分析得出筛选结论。2.根据权利要求1所述的一种利用烟道气微藻选育生长方法，其特征在于；所述S1中诱变处理是指化学诱变、辐射诱变中的一种，诱变持续时间在30s～4h之间，化学诱变剂添加量、辐射剂量为微藻细胞在处理后的存活率在20%～60%之间。3.根据权利要求1所述的一种利用烟道气微藻选育生长方法，其特征在于；所述S2中酸性微藻琼脂培养基是指将常见微藻琼脂培养基的pH值调整至2～4之间，所述S3中酸性液体培养基是指将常见微藻液体培养基的pH值调整至2～4之间。4.根据权利要求1所述的一种利用烟道气微藻选育生长方法，其特征在于；所述S2中首次筛选培养中培养温度在20～30℃之间，达到琼脂表面的光照强度在50～200uE之间，每24小时光照时长在12～24h之间，培养期间气体环境为CO2含量（v/v）在0.5%～1%的洁净空气，培养周期在7...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦建，李彤，
申请(专利权)人：德和上海生物研发有限公司，
类型：发明
国别省市：