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微藻在能源供应、环境治理、食品和医药等领域有着广泛的应用,但微藻的大规模培养和收集仍是制约其发展的主要因素,如何提高微藻的产量和降低微藻的收集成本是广大学者研究的焦点。自然水体中,藻类和微生物在进化过程中形成了复杂的相互作用,Oswald和Gotaas等根据二者的互作原理最早提出菌藻共生系统这一概念。微藻具有生长快,适应性强,容易培养的特点,在自然生长时会释放多种胞外代谢物,如脂类、碳水化合物、氨基酸等,但部分有机物难以被其利用。微生物能够分解有机物并产生无机氮、二氧化碳和磷化合物,为藻类光合作用提供了碳源、氮源等营养物质。本文以一株天然菌藻共生体作为研究对象,通过对共生菌与微藻的共生功能进行研究,以实现提高微藻产量和降低收集成本的目的。(1)通过固体平板涂布法对天然菌藻共生体进行分离,运用革兰氏染色法鉴定菌种类型,通过菌落PCR技术克隆16S rDNA并在NCBI上进行序列比对。运用菌藻共培养法研究了藻际细菌对藻细胞浓度、干重、叶绿素a、吲哚乙酸(IAA)含量,同时也研究了藻对细菌生长的影响。结果表明,分离出4株细菌(BY,BR,BX,BW)和1株微藻(UGA),经16S rDNA鉴定,4种菌株分别为假单胞菌属(革兰氏阴性),类诺卡氏菌属(革兰氏阳性),微杆菌属(革兰氏阳性)和苍白杆菌属(革兰氏阴性)。菌藻共培养14天后,菌株BX能够显著提高(P<0.01)藻细胞浓度,比纯藻培养提高了 81.48%。培养24天后,菌株BX,BY能够提高藻细胞干重,分别提高了 22.1%和15.1%。菌株BX,BR和BY会降低藻叶绿素a含量和单个细胞叶绿素a含量。菌株BX与藻共培养后,检测到吲哚乙酸(IAA)含量为1.04mg.L-1,其余三种均未检测到IAA。微杆菌BX单独在BG11培养基中呈下降趋势,比初始接种浓度降低了 91.72%,共培养后菌浓比初始接种浓度提高了 70.07%。说明共培养后菌株BX通过分泌IAA促进凯式拟球藻快速生长,藻为微杆菌生长提供必要的代谢产物。(2)运用CTAB法提取微藻总DNA,通过PCR扩增藻18S rDNA和ITS,对扩增的序列进行BLAST比对完成对微藻的分子生物学鉴定,结合形态学特点将该藻鉴定为凯式拟球藻。显微观察发现其二分裂和特殊的三分裂方式。研究藻在BG11和BG12培养基(1.22 g/L NaNO2代替1.5 g/LNaNO3)中生长发现,培养20天藻最大细胞浓度分别为 2.60×107 cells.mL-1 和 2.85×107 cells·mL-1,亚硝酸盐还原酶比活力分别为 154.57 nkat·mg-1,16.56 nkat-mg-1。在 BG12-80 培养基(80 mg/LNaN02代替1.5 g/LNaNO3)中研究藻降解亚硝酸盐速率发现,最大亚硝酸钠降解速率为22 mg.L-1.day-1,培养12天后最大细胞浓度为2.61×107 cells.mL-1。单个细胞叶绿素a含量呈现4天波动的趋势,推测藻分裂周期为4天。结果表明,亚硝酸钠是更利于藻细胞生长的氮源,硝酸钠是更利于产亚硝酸盐还原酶的氮源。NiR比活力和亚硝酸盐降解速率表明UGA具有良好的降解亚硝酸盐能力。(3)应用菌藻共培养法研究了微杆菌属对凯式拟球藻絮凝性能、油脂含量以及脂肪酸组分的影响。结果表明,在pH为1 1时,共培养菌藻的絮凝率为80.3%,比纯藻的絮凝率提高了 18.6%;优化后的絮凝条件为pH 11,CaC12终浓度为10 mM,FeC13终浓度为1.2 mM,最高絮凝率为96.51%。培养20天后菌藻共培养模式下藻的油脂含量为45.76%,比纯藻的油脂含量提高为10.1%。气质联用色谱分析表明,纯藻培养和菌藻共培养方式下脂肪酸组成均以C16和C18为主,含量分别为76.14%和88.70%,菌藻共培养组比纯藻培养组多出2种脂肪酸(C16:3和C20:1),含量分别为1.86%和0.31%,是常见的植物脂肪酸的组分。研究证明,微杆菌属具有促进凯式拟球藻的生长、提高其絮凝率和油脂产量的生理作用。