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《上海师范大学》 2011年
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NaHSO_3提高了莱茵衣藻的光合产氢

王连军  
【摘要】:随着能源和环境问题的日益突出,发展新能源已成为国际社会应对全球石油危机和减少碳排放的重要战略举措。氢气作为一种清洁、无污染的新能源,越来越受到人们的关注。莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)是一种研究光合产氢的理想模式藻种。然而,莱茵衣藻的氢酶活性对O_2极其敏感,因此,如何降低细胞内的O_2浓度已成为当前人们提高光合放氢的关键科学问题之一。 据报道,一定浓度的NaHSO_3处理能够明显降低绿藻细胞内的O_2含量。因此,这一处理将有可能提高莱茵衣藻的光合产氢效率。本论文首先对这一问题进行了探究。我们的研究结果表明,用不同浓度的NaHSO_3处理莱茵衣藻,其光合产氢速率呈现一个明显的抛物线形状。也就是说,当NaHSO_3处于13mM时,光合产氢速率达到最大值,高于或低于此浓度,光合产氢速率均呈现明显地下降趋势。进一步研究指出了13mM的NaHSO_3处理可提高莱茵衣藻光合产氢200倍,并且其产氢积累量高达100μmol / 0.3 mg细胞叶绿素。后来的研究揭示了这一光合产氢效率的增加是通过NaHSO_3处理下调细胞O_2含量,提高氢酶活性,从而达到提高光合产氢的目的。 先前的研究报道了缺硫培养能够通过降低细胞内O_2的含量,从而达到莱茵衣藻持续产氢的目的。与缺硫产氢相比,NaHSO_3产氢具有许多明显的优点,例如,高的最大产氢速率(V_(max))、光能转换率(LCE)和短的产氢半时间(t_(1/2))。 2003年,人们发现在缺硫的培养基中添加低浓度的硫源如Na_2SO_4,可明显提高莱茵衣藻的产氢效率。既然NaHSO_3也是一种硫源,因此,是否在缺硫的培养基中添加低浓度的NaHSO_3也将提高莱茵衣藻的光合产氢效率。本论文就这一可能性进行了调查研究。研究结果发现,用不同浓度的NaHSO_3处理莱茵衣藻,其光合产氢积累量呈现一个明显的抛物线形状。也就是说,当NaHSO_3处于20μM时,光合产氢积累量达到最大值,高于或低于此浓度,光合产氢积累量均呈现明显地下降趋势;而且20μM的NaHSO_3处理可使莱茵衣藻光合产氢积累量翻倍。进一步的研究揭示了这一光合产氢积累量的增加是通过NaHSO_3的添加,增加了莱茵衣藻叶绿素含量,改善光能转化效率,从而达到提高光合产氢的目的。 综上所述,NaHSO_3处理均能够明显地促进单细胞绿藻——莱茵衣藻的光合产氢。因此,这一发现将为微藻的光合产氢提供了一条新的思路。
【学位授予单位】:上海师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ116.2

【参考文献】
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