微藻是具有多种经济价值的天然资源,微藻培养及其产物的开发利用为解决目前的粮食、能源、环境等问题开辟了新领域。然而,传统自养培养方式因其细胞密度低、采收困难和成本过高等局限性制约着微藻的产业化进程。越来越多的研究证明,异养和兼养可以有效提高生长速率和生物产量,是实现微藻超高密度培养的有效途径,也是促进微藻高附加值生物活性物质积累的重要手段。基于微藻自身的营养特点,目前能够实现异养和兼养培养的微藻种类有限,且限制微藻利用有机碳进行异养和兼养生长的原因尚不明确。为加深对异养和兼养藻株生长特性、生理生化特征的认识,推进对微藻高附加值胞内活性物质的探索,有必要对更多的微藻开展相关研究。本文分别以生物产油模式种眼点微拟球藻(Nannochloropsis oculata)和典型饵料微藻朱氏四爿藻(Tetraselmis chuii)为代表,对它们进行了异养和兼养研究,验证了利用平板划线和抗生素法制备无菌化藻株的可行性；证实了两种微藻均可利用合适的碳源分别进行异养和兼养生长,解决了一直以来对于微拟球藻是否可以进行异养生长的争议；探明了两种微藻可利用的最适碳源的种类和浓度；揭示了不同培养条件下微藻的显微结构、细胞生长和胞内组分的特征,为深入探索微藻的营养机制提供了基础资料,也为微藻资源的保护和合理开发利用提供了科学依据。主要研究结果如下：1.眼点微拟球藻容易被细菌污染,且有机碳浓度越高,风险越大。有机碳浓度高时(50 mM),该细菌可在短期内迅速繁殖,严重影响微拟球藻的生长甚至导致藻细胞死亡。有机碳浓度低时(5 mM)时,微藻可能与细菌形成了某种共生关系,藻细胞密度远远高于自养状态。共生菌的存在使微藻的生长曲线高低起伏,偏离正常生长曲线应有的趋势,影响了微藻的正常生长。因此要研究微藻的异养或兼养生长,必须首先对其进行无菌化。2.采用16S rDNA测序技术,将眼点微拟球藻中的共生菌准确鉴定为麦氏交替单胞菌(Alteromonas macleodii)。平板划线和抗生素法联合使用可以对眼点微拟球藻成功进行无菌化,不同营养方式下,眼点微拟球藻对抗生素的敏感性不同：自养眼点微拟球藻对200 μg/mL以下浓度的卡那霉素不敏感,对20～200μg/mL的氯霉素非常敏感。120～200 μg/mL卡那霉素处理兼养微拟球藻可以去除共生麦氏交替单胞菌,其中浓度为120 μg/mL时可以使微藻的生长处于最佳状态。100μg/mL以下浓度的氯霉素无法抑制兼养眼点微拟球藻中共生菌的生长,而120μg/mL卡那霉素和20 μg/mL氯霉素共同作用可以完全消除兼养微拟球藻中的细菌,并且不会对微拟球藻的兼养生长产生不良影响。3.纯培养眼点微拟球藻具有兼养生长能力,对有机碳的利用具有选择性。高浓度的蔗糖、甘油、乙醇和乙酸钠抑制眼点微拟球藻的兼养生长。蔗糖浓度在10～20gL、葡萄糖浓度在5～20 g/L、甘油浓度在20～30 mM时,以及乙醇浓度在5～10 mM时,既有利于兼养眼点微拟球藻细胞生长,又有利于胞内油脂合成。经BODIPY 505/515染色后的乙酸钠兼养藻细胞整个呈亮绿色,说明胞内油脂含量极高,且细胞膨大呈正圆形,直径比自养条件下大3～4倍。实验数据也表明,0.1g/L以上浓度的乙酸钠虽然会抑制眼点微拟球藻的生长,却有利于胞内油脂形成,且乙酸钠浓度越大,对油脂的积累越有利。完全异养条件下,微拟球藻光密度值基本维持不变,将在黑暗中生长2周后的5g/L葡萄糖异养微拟球藻转入光下进行培养,微藻恢复正常生长,说明无光条件下微拟球藻并未死亡,而是进行着缓慢生长。4.通过扩增微藻18S rDNA与rbcL基因并进行分子系统学分析,将采自南黄海的一株绿藻鉴定为朱氏四爿藻(T. chuii)。甘油对该藻的兼养生长最有利,1～10 g/L的甘油均显著促进藻株生长,15 g/L的蔗糖、10～25g/L的葡萄糖、10～20mM的乙醇以及0.1g/L的甘氨酸也对微藻的生长有不同程度的促进作用；浓度大于0.1 g/L的乙酸钠和草酸抑制微藻的生长。严格的异养环境下,朱氏四爿藻不能利用蔗糖、乙酸钠、甘油、乙醇、甘氨酸或草酸进行异养生长,却可以利用葡萄糖作为唯一碳源进行异养生长,且葡萄糖浓度越高,藻细胞密度就越高,但均低于自养状态。5.比较了三种培养方式和不同碳氮比(4～24)对朱氏四爿藻生长参数和胞内产物的影响,结果表明,自养朱氏四爿藻生长速率慢、细胞密度低,比异养和兼养更早地进入平台期。无论是异养还是兼养生长,微藻总脂含量都随碳氮比的上升而持续上升,蛋白含量随碳氮比的下降而持续下降。碳氮比12可能是朱氏四爿藻生物量积累和多糖形成的转折点,因为无论是异养还是兼养培养,干重均在此比例时达到最大值,同时多糖含量降至最低。朱氏四爿藻中总脂含量较低,异养培养模式下总脂所占比例尤其低,该藻在任何培养方式下都不适合用做大规模产油的生物原料。多糖是朱氏四爿藻中含量较高的生化组分,且异养培养更有利于胞内多糖的积累,具有良好的工业化潜力。本研究丰富了对微藻营养方式的认识,为微藻超高密度培养的实现、高附加值产物的开发和最佳培养方式的确立提供了实验依据和技术支持,对微藻异养和兼养生长机制的阐明提供了理论参考。