一种改良光合色素结合捕光蛋白提高微藻生长固碳速率的方法和微藻的培养方法

摘要

本发明公开了一种改良光合色素结合捕光蛋白提高微藻生长固碳速率的方法和微藻的培养方法，涉及二氧化碳减排和微藻培养领域。包括以下步骤：(1)取微藻进行培养，控制藻液的pH，控制CO2浓度为40％‑70％，控制光照强度为70μmol·m‑2·s‑1‑90μmol·m‑2·s‑1；(2)利用基因编辑技术向微藻细胞内引入褐藻红素与叶绿素a‑c结合蛋白基因、叶绿素a‑b结合蛋白基因，并将两个蛋白表达量上调，得到改良藻株。本申请从基因层面改良微藻的固碳速率，通过光照强度和CO2浓度耦合刺激调控基因表达，使卟啉与叶绿素代谢通路、以及脂肪酸代谢通路中的主要基因上调，最终使微藻固定二氧化碳速率显著提高。

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化碳减排和微藻培养领域，尤其涉及一种改良光合色素结合捕光蛋白提高微藻生长固碳速率的方法和微藻的培养方法。

背景技术

由于工业生产的快速发展以及对化石燃料需求的不断增加，由二氧化碳引起的全球变暖已成为主要的环境问题之一。微藻作为吸收和利用CO

有研究表明：在中高CO

然而，很少有研究关注光照强度和CO

发明内容

本发明提供了一种改良光合色素结合捕光蛋白提高微藻生长固碳速率的方法和微藻的培养方法，结合微藻的基因层面改良其自身的生长固碳能力，以提高微藻的固碳速率。

为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种改良光合色素结合捕光蛋白提高微藻生长固碳速率的方法，包括以下步骤：

(1)取微藻进行培养，控制藻液的pH，控制CO

(2)利用基因编辑技术向微藻细胞内引入褐藻红素与叶绿素a-c结合蛋白基因、叶绿素a-b结合蛋白基因，将褐藻红素与叶绿素a-c结合蛋白基因表达量上调，将叶绿素a-b结合蛋白基因表达量上调，得到改良藻株。

作为优选方案，在步骤(2)中，以常规光照法培养的微拟球藻为参照，将所述褐藻红素与叶绿素a-c结合蛋白表达量上调6-10倍。

作为优选方案，在步骤(2)中，以常规光照法培养的微拟球藻为参照，将所述叶绿素a-b结合蛋白表达量上调5.37-7.07倍。

作为优选方案，常规光照法培养微拟球藻的条件为：控制藻液pH为7-8，控制CO

作为优选方案，在步骤(1)中，控制藻液的pH为7.3-7.7。

作为优选方案，在步骤(1)中，微藻培养时间为7d。

作为优选方案，所述微藻为微拟球藻、小球藻和栅藻中的一种。

作为优选方案，还包括步骤(3)，将改良藻株置于光生物反应器中扩大培养，测试微藻生长速率和藻粉生物质中的碳元素含量，评估计算藻株固定二氧化碳的速率，选取最高速率的藻株。

作为优选方案，在步骤(3)中，改良微藻在光生物反应器的培养条件为：控制藻液的pH为7.3-7.7，控制CO

为了解决上述技术问题，本发明目的之二提供了一种生长固碳速率高的微藻的培养方法，包括以下步骤：取所述改良藻株进行培养，控制藻液的pH为7.3-7.7，控制CO

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

本申请预先采用高光照强度和高CO

附图说明

图1-本发明实施例中一种改良光合色素结合捕光蛋白提高微藻生长固碳速率的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

一种改良光合色素结合捕光蛋白提高微藻生长固碳速率的方法，包括以下步骤：

(1)初始以常规低碳低光照法培养微拟球藻共7天，控制藻液pH值为7.3，CO

(2)取该藻株调整生长条件继续培养共7天，控制藻液pH值为7.5，控制CO

(3)将改良藻株置于光生物反应器中扩大培养，控制藻液pH值为7.5，控制CO

微藻固碳速率检测：

a、取藻株置于光生物反应器中进行扩大培养共7天，每天采集藻液样品10毫升，用离心机7500转/分钟离心5分钟，倒掉上清液，加入去离子水冲洗后再离心，如此反复冲洗离心3次，倒掉上清液后置于80℃的鼓风干燥箱中烘干24小时至恒重，称量并计算生物质密度DW(g/L)。

b、微藻生长速率的计算方法如下：μ(g/L/day)＝(DW

c、藻粉生物质中的碳元素含量C

d、计算统计固碳速率：

微藻固定二氧化碳速率＝微藻生长速率μ×藻粉生物质中的碳元素含量C

本实施例实验得到微拟球藻在光生物反应器中扩大培养7天，通过步骤(2)中适宜光照强度和CO

实施例二

一种改良光合色素结合捕光蛋白提高微藻生长固碳速率的方法，包括以下步骤：

(1)初始以常规低碳低光照法培养小球藻共7天，控制藻液pH值为7.0，CO

(2)取该藻株调整生长条件继续培养共7天，控制藻液pH值为7.3，控制CO

(3)将改良藻株置于光生物反应器中扩大培养，控制藻液pH值为7.3，控制CO

微藻固碳速率检测方法：

1)取藻株置于光生物反应器中进行扩大培养共7天，每天采集藻液样品10毫升，用离心机7500转/分钟离心5分钟，倒掉上清液，加入去离子水冲洗后再离心，如此反复冲洗离心3次，倒掉上清液后置于80℃的鼓风干燥箱中烘干24小时至恒重，称量并计算生物质密度DW(g/L)。

2)微藻生长速率的计算方法如下：μ(g/L/day)＝(DW

3)藻粉生物质中的碳元素含量C

4)计算统计固碳速率：

微藻固定二氧化碳速率＝微藻生长速率μ×藻粉生物质中的碳元素含量C

本实施例实验得到微拟球藻在光生物反应器中扩大培养7天，通过适宜光照强度和CO

实施例3

(1)初始以常规低碳低光照法培养微拟球藻共7天，控制藻液pH值为8.0，CO

(2)取该藻株调整生长条件继续培养共7天，控制藻液pH值为7.7，控制CO

(3)将改良藻株置于光生物反应器中扩大培养，控制藻液pH值为7.7，控制CO

微藻固碳速率检测方法：

1)取藻株置于光生物反应器中进行扩大培养共7天，每天采集藻液样品10毫升，用离心机7500转/分钟离心5分钟，倒掉上清液，加入去离子水冲洗后再离心，如此反复冲洗离心3次，倒掉上清液后置于80℃的鼓风干燥箱中烘干24小时至恒重，称量并计算生物质密度DW(g/L)。

2)微藻生长速率的计算方法如下：μ(g/L/day)＝(DW

3)藻粉生物质中的碳元素含量C

4)计算统计固碳速率：

微藻固定二氧化碳速率＝微藻生长速率μ×藻粉生物质中的碳元素含量C

本实施例实验得到微拟球藻在光生物反应器中扩大培养7天，通过适宜光照强度和CO

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。