温度-盐度和pH对小球藻生长率的联合效应

第38卷第3期水生生物学报Vol.38,No.32014年5月ACTAHYDROBIOLOGICASINICAMay,2014收稿日期:2013-09-11;修订日期:2014-02-23基金项目:广东省教育厅工程中心建设项目(GCZX-A0909);国家星火计划(2011GA780001)资助作者简介:刘加慧(1989—),女,河北邯郸人;硕士研究生;主要从事海洋经济动物发育生物学研究。E-mail:13226267636@163.com通信作者:王辉(1966—),男,博士生导师;E-mail:whh524@sina.comdoi:10.7541/2014.63温度、盐度和pH对小球藻生长率的联合效应刘加慧杨洪帅王辉(广东海洋大学水产学院,湛江524088)摘要:采用中心复合设计(CCD)研究了温度(16—34)℃、盐度[(15—45)‰]和pH(6.0—9.0)对小球藻(Chlorellasp.CHX-1)生长的联合效应。结果表明,温度、盐度与pH的一次、二次效应都对小球藻比生长速率有极显著影响(P<0.01);温度与盐度间、温度与pH间的互作效应对小球藻比生长速率影响显著(P<0.05),而盐度与pH间的互作效应影响不显著(P>0.05);三因子影响度大小依次为:温度>pH>盐度。采用响应曲面法建立了温度、盐度和pH对小球藻比生长速率影响的模型方程,该模型的决定系数0.9759,矫正决定系数0.9542,说明模型的拟合度极高;模型的预测决定系数0.8367,表明可用于预测小球藻比生长速率的变化。通过模型优化和验证试验,得出在温度、盐度和pH组合为26.7/25.5‰/7.3℃时,小球藻比生长速率达到最大值0.69,满意度为0.999。本试验结果可为小球藻生产提供理论指导。关键词:小球藻;温度;盐度;pH;生长;响应曲面法中图分类号:S968.41+9文献标识码:A文章编号:1000-3207(2014)03-0446-08小球藻(Chlorella)是一种常见的单细胞绿藻,广泛分布于各种水体。小球藻富含藻多糖、脂肪酸、糖蛋白和维生素等营养成分,可以作为全营养食品提供给人类,有较好的药理和保健作用[1,2],是培育轮虫和贝类等的重要饵料[3,4],也是去除污水N、P等物质效率最高的藻类之一[5,6]。此外小球藻还可用于生产生物柴油[7—9]。为了更充分的利用小球藻,首先要提高小球藻的生产力。藻类生长与藻本身的生理特点以及诸多环境因素有关,其中水体温度、盐度和pH是影响藻类生长的重要环境因子。关于环境因子对小球藻生长的影响国内外已有许多报道,如杨桂娟等[10]研究了温度对小球藻生长和溶氧量的影响,表明在25℃时,小球藻生长速度与溶氧量的增长速度达到最大。杜宇等[11]报道了小球藻在低盐环境中有较快的生长速度。Rai,etal.[12]发现酸性pH会抑制营养物NO3+、NH4+的吸收和硝酸还原酶活性进而影响其生长。赵娜等[13]研究了不同pH条件下Cr6＋对小球藻生长的毒性效应,发现Cr6+在藻的最适生长pH条件下毒性最小。张桂艳等[14,15]研究了不同理化因子对小球藻生长速率、生物量和油脂产量的影响,发现温度、盐度和pH的影响表现为在适宜生长的条件下油脂含量提高。De-Bashan,etal.[16]研究发现氮的吸收取决于小球藻的生长情况。这些研究都说明研究适宜小球藻生长的环境因子是很有必要的。但以上研究仅局限于单因子的研究,不能考察影响因子之间的互作或协同效应,也没有建立起可用于预测的模型。本研究采用中心复合设计和响应曲面分析法,拟研究温度、盐度和pH对小球藻生长的联合效应,考察温度、盐度和pH的一次、二次效应及互作效应,建立相应的回归模型,并通过模型优化找到最优因子组合,为其进一步的生产培养提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料及培养方法试验用小球藻:采用广东海洋大学藻种室提供的小球藻(Chlorellasp.CHX-1)。小球藻保种于f/2液体培养基,4℃冰箱。3期刘加慧等:温度、盐度和pH对小球藻生长率的联合效应447培养方法:小球藻经长时间保存其活力会下降,故正式试验前应先进行活化培养。先将小球藻接种于f/2培养基培养4d进行活化。每天摇瓶5—6次,防止藻细胞下沉或附壁。培养温度25,℃光照40μmol/(m2·s),光暗比12h︰12h。将进入对数期的藻种离心、洗净后接入装有50mLf/2培养液[17]的100mL锥形瓶,使初始OD值在0.1—0.2。置于GZX-150C光照培养箱内在不同温度下进行一次性培养(控温精度0.1),℃中间不更换培养液。用NaCl调节藻液盐度,1mol/L的NaOH和1mol/L的HCl调节藻液pH,并每隔4h监测一次水体pH变化,用Tris-HCl缓冲液校正,以保证试验过程中p