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NaHSO_3提高了莱茵衣藻的光合产氢

作　者: 王连军
导　师: 马为民；王全喜
学　校: 上海师范大学
专　业: 植物学
关键词: NaHSO3 莱茵衣藻光合产氢
分类号: TQ116.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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O₂极其敏感,因此,如何降低细胞内的O₂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NaHSO₃处理能够明显降低绿藻细胞内的O₂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NaHSO₃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NaHSO₃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NaHSO₃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NaHSO₃处理下调细胞O₂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O₂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,NaHSO₃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Na₂SO₄,可明显提高莱茵衣藻的产氢效率。既然NaHSO₃也是一种硫源,因此,是否在缺硫的培养基中添加低浓度的NaHSO₃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NaHSO₃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NaHSO₃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NaHSO₃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NaHSO₃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,NaHSO₃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。

全文目录

缩写  8-9
摘要  9-11
Abstract  11-13
第一部分文献综述  13-34
  第一章微藻产氢和 NaHSO_3的研究进展  13-34
    一微藻制氢的研究进展  14-22
    二、SO_2及有关化合物的研究进展  22-25
    参考文献  25-34
第二部分实验  34-56
  第二章 NaHSO_3处理改善了莱茵衣藻的光合产氢效率  34-46
    1. 引言  35
    2. 材料和方法  35-37
    3. 结果和讨论  37-42
    4. 讨论  42
    参考文献  42-46
  第三章低浓度的NaHSO_3处理提高了莱茵衣藻在缺硫条件下的光产氢效率  46-56
    1. 引言  47
    2. 材料和方法  47-49
    3. 结果和讨论  49-52
    4. 讨论  52-53
    参考文献  53-56
致谢  56-57
附录：硕士期间发表文章  57

NaHSO_3提高了莱茵衣藻的光合产氢

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