光生物反应器在条斑紫菜自由丝状体培养及无贝壳育苗中应用研究

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紫菜是一种世界性分布广泛的大型经济海藻。在2003年世界粮食水产组织报告(FAO)中显示，海藻年产值达4210.9亿美元，其中紫菜产值达1183.2亿美元，占海藻养殖总额的28.2％。目前紫菜栽培业保持着良好的发展势头，人工育苗面积不断扩大。目前为止，紫菜育苗技术仍沿用20世纪60-70年代建立起来的贝壳丝状体育苗方法，曾为紫菜产业建立和发展做出了重大贡献。由于该传统育苗方法育苗周期长(需5-6个月)，且每年需要大量文蛤贝壳。为了解决这一问题和提高紫菜育苗效率，本论文试以条斑紫菜自由丝状体为材料，主要对条斑紫菜自由丝状体的培养基优化、反应器内大规模培养、诱导形成壳孢子囊枝，以及自由壳孢子囊枝育苗等方面进行了较为系统研究，以期望这一技术将可以应用生产上。本文首先对两种最常用的大型海藻培养基PES和VSE进行了优化，以期望获得条斑紫菜自由丝状体最佳培养效果。根据正交实验结果，优化配方为：NaN03 34mg.L<'-1>、Na<,2>HPO<,4>·12H<,2>O13.43mg.L<'-1>、Na<,2>EDTAl.86mg.L<'-1>、FeSO<,4>·7H<,2>O 0.417mg.L<'-1>、VB<'1>0.28mg.L<'-1>。实验结果表明，与VSE和PES培养基相比，优化配方培养10d后的自由丝状体生物量是对照组的1.195-1.249倍，藻体比生长常数是对照组的1.089～1.118倍，藻体增重比倍高达7.1(p<0.05)。在进一步的放大实验中发现放大培养中该配方的优化效果更加显著，与VSE培养基相比，藻体生物量是对照培养的1.319倍、比生长常数则由对照培养的0.186提高到0.213(p<0.01)。其次，应用自行设计的光生物反应器(体积20～100L)进行大规模培养丝状体试验。主要研究了条斑紫菜自由丝状体的接种密度、光照强度和三种营养盐的添加方式对自由丝状体培养效果的影响。实验结果表明：(1)0.1g.L<'-1>、0.5 g.L<'-1>、1.0 g.L<'-1>等3种不同密度下的比生长常数可分别达到0.147，0.182，0.131d<'-1>(P<0.01)，增重比倍则分别为3.370，5.164，和2.715(P<0.01)，可见0.5g/L是最适合自由丝状体培养的密度。(2)在前4天内，光强为40μEmol.m<'-2>.s<'-1>组藻体生长较快，第4天干重达到1.522 g.L<'-1>(P<0.01)，显著高于其它两个密度。第4天后，80μEmol/m<'2>.s<'-1>光强组呈现较快的增长趋势，第10天藻体干重达到3.118g.L<'-1>，比生长常数达到0.183 d<'-1>。(3)培养结束后，三种培养方式(批次培养Batch、补料培养Fed-batch、灌注培养Perfusion)的叶绿素浓度分别为1.018mg.L<'-1>，1.41mg.L<'-1>和2.74：mg.L<'-1>(P<0.01)。比生长常数依次为0.121，0.198和0.213 d<'-1>(P<0.01)。结果表明，Perfusion培养方式能够显著提高条斑紫菜自由丝状体的生长，是三种培养方式中最有效的一种。第三，应用自由壳孢子囊枝发育调控技术对条斑紫菜自由壳孢子囊枝育苗技术进行了研究。在25℃，57μmol m<'-2>.s<'-1>和8L：16D光周期条件下，对自由壳孢子囊枝丝状体进行培养和调控，经过40天左右时间，丝状体完全发育为自由壳孢子囊枝，形成的自由壳孢子囊枝可在一定条件下继续培养1-2周成熟，并大量放散壳孢子。在40L反应器内设定1×10<'6>，2×10<'6>，5×10<'6>，1×10<'7>，2×10<'7>，5×10<'7>个等6个不同孢子密度进行试验。结果表明要使一张网帘的孢子附着密度达到生产需求，壳孢子密度至少要达到41.67个/mL,即总量最少需达到1.67×10<'6>个。而随着孢子总量的增大，附网时间会逐渐减短，当孢子密度达到416.7个/mL，孢子数量达到1.67×10<'7>个时，达到附网密度的时间仅为15分钟。孢子的萌发时间为10分钟。2005年11月2号-9号7天时间内，利用自由壳孢子囊枝育苗法共育苗30张网帘，共用藻体0.158g(干重)，育苗期间按每天放散的高峰值计算，这些藻体共释放孢子数1.1×10<'8>个，30张网要达到密度需3×10<'7>～6×10<'7>个孢子，因此孢子利用率为27.0％～54.1％。2006年10月7号-15号在江苏省南通市如东大有海苔食品有限公司利用自由壳孢子囊枝放散壳孢子育苗28张网。苗网在江苏吕四海区进行养殖，40天后紫菜叶状体长度达到3～4cm，密度为150～180个/cm绳头。最终采收结果表明，实验网的亩产量可以达到645.3kg(干重为92.2kg)，稍高于当地传统贝壳育苗的紫菜亩产量(干重70 kg)。以上研究表明气升式光生物反应器适用于条斑紫菜自由丝状体的大规模培养，利用其进行自由壳孢子囊枝育苗技术具有占地小、周期短、操作方便、产量大的特点，今后完全可以应用于紫菜育苗生产上。

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作者
王兰刚;
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作者单位

上海海洋大学;

上海水产大学;

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授予单位上海海洋大学;上海水产大学;
学科海洋生物学
授予学位硕士
导师姓名何培民;
年度 2007
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 S968.431;
关键词
条斑紫菜; 自由丝状体; 光生物反应器; 无贝壳育苗;

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