吳易雯，饒本強，梅海霞，婁亞敏，王艷璐，劉永定

(1. 中國科學(xué)院 水生生物研究所，湖北 武漢 430072；2. 中國環(huán)境科學(xué)研究院 地下水與環(huán)境系統(tǒng)工程創(chuàng)新基地，北京 100012;3. 信陽師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院,河南 信陽 464000)

0 引言

荒漠藻類是指生長在荒漠地區(qū)的土壤藻類，是陸生藻類中特定的生態(tài)學(xué)類群，而非藻類分類學(xué)上的概念.荒漠藻類主要營光合自養(yǎng)方式生存，其生長的生境條件非常惡劣.

在漫長的進化過程中，荒漠藻形成了一套對極端環(huán)境的適應(yīng)機制，能夠在貧瘠、干旱、強光輻射、鹽堿和較大溫度變化下的荒漠環(huán)境中生存繁衍[1].荒漠藻類作為荒漠、半荒漠生態(tài)系統(tǒng)的先行者，在荒漠土壤的保水、改良、防風(fēng)固沙及全球氣候變化等方面都有明顯的生態(tài)功能，使得一些藻類學(xué)家、土壤學(xué)家和生態(tài)學(xué)家開始致力于荒漠藻類的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究[2]. 荒漠藻類在自身的代謝過程中，能夠向周圍環(huán)境分泌多種代謝物，如多糖、氨基酸、蛋白質(zhì)和生長調(diào)節(jié)物質(zhì)等[3].特別是荒漠藍藻分泌的胞外多糖(Exopolysaccharides, EPS)可為荒漠生態(tài)系統(tǒng)提供碳源[4].

目前對藻類多糖的研究，主要集中在淡水微藻和海洋微藻多糖的提取、分離純化和活性功能及其應(yīng)用等方面.研究較多的有螺旋藻(Spirulinasp.)、鹽藻(Dunaliellasalina)、小球藻(Chlorellasp.)和紫球藻(Porphyridiumcruentum)等[5].藻多糖為帶負(fù)電荷的多聚大分子，含有多種功能基團，具有懸濁劑、乳化劑和離子螯合劑的性質(zhì).因此可通過開發(fā)藻多糖獲取制藥、紡織和污水處理等多種工業(yè)的新型材料.此外，由于荒漠藍藻胞外多糖的抗腫瘤和抗衰老等功效，顯示了在醫(yī)藥工業(yè)上的潛在應(yīng)用價值.在微藻多糖中，荒漠藍藻多糖被認(rèn)為是一種有前景的多糖資源，其開發(fā)應(yīng)用研究亟待加強.微藻的規(guī)?；囵B(yǎng)或大量培養(yǎng)是微藻生物技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，也是微藻資源開發(fā)利用及其生物制品開發(fā)生產(chǎn)的瓶頸.在微藻的大規(guī)模培養(yǎng)中，較常見的是光生物反應(yīng)器(密閉式)和跑道式循環(huán)生物反應(yīng)器(開放式).光生物反應(yīng)器主要有管道式、平板式、光纖光生物反應(yīng)器等，主要特點是最大的表面積與體積比、最有效的光源系統(tǒng)、光能傳遞到微藻最短光路、最有效的混合循環(huán)等[6-7]，因此可得高密度、高產(chǎn)、高效培養(yǎng).跑道式循環(huán)生物反應(yīng)器是最傳統(tǒng)的微藻培養(yǎng)模式，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于建造和操作，培養(yǎng)技術(shù)較成熟，已成功地應(yīng)用于螺旋藻、小球藻和杜氏藻的室外大規(guī)模培養(yǎng).目前，關(guān)于荒漠藻類的規(guī)?；囵B(yǎng)的應(yīng)用研究報道并不多見.本文針對當(dāng)前荒漠藻類生物資源應(yīng)用熱點和生物技術(shù)的難點，探索了利用光生物反應(yīng)器和跑道式循環(huán)生物反應(yīng)器兩種不同的裝置規(guī)模化培養(yǎng)荒漠藻類，為微藻大規(guī)模培養(yǎng)奠定理論基礎(chǔ)和提供實踐經(jīng)驗.

1 材料與方法

1.1 荒漠藻試驗站概況

實驗于2012年5-8月在內(nèi)蒙古自治區(qū)荒漠藻工程化培養(yǎng)試驗站進行.試驗站位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市達拉特旗境內(nèi)，庫布齊沙漠南緣的解放灘鎮(zhèn)(40°21′N, 109°51′E)，海拔1040 m.

1.2 材料與培養(yǎng)基

具鞘微鞘藻(MicrocoleusvaginatusGom) 和爪哇偽枝藻(Scytonemajavanicum)由荒漠生物結(jié)皮中采集、分離、純化所得.接種時，采用具鞘微鞘藻和爪哇偽枝藻的混合藻種(二者體積比5∶1)，BG11培養(yǎng)基培養(yǎng).

1.3 兩種荒漠藻規(guī)?；囵B(yǎng)系統(tǒng)

采用荒漠藻試驗站溫室內(nèi)的光生物反應(yīng)器(密閉氣升式)和跑道循環(huán)生物反應(yīng)器(開放式)兩種類型的培養(yǎng)系統(tǒng)對藻類進行培養(yǎng).氣升式光生物反應(yīng)器和開放式跑道循環(huán).生物反應(yīng)器所需藻種用玻璃瓶在無菌條件下培養(yǎng).藻種活化培養(yǎng)條件：(25±1 ℃)通氣培養(yǎng)，光強40 μE/(m2·s)，連續(xù)光照，然后將培養(yǎng)10～14 d的藻種分別轉(zhuǎn)入氣升式光生物反應(yīng)器和開放式跑道循環(huán)池內(nèi)，在溫度(28±2 ℃)、光強60 μE/(m2·s)條件下進行規(guī)?；囵B(yǎng).氣升式光生物反應(yīng)器中,通氣培養(yǎng)采用空氣壓縮機通過橡膠管由底部向培養(yǎng)液中通入無菌的空氣，開放式跑道循環(huán)生物反應(yīng)器采用葉輪攪拌培養(yǎng)液在跑道池中循環(huán)流動，以增加培養(yǎng)液中的含氧量.實驗中，用J1和J2分別代表兩個容量 80 L的氣升式光生物反應(yīng)器；T1和T2分別代表兩個容量1 m3的跑道式循環(huán)生物反應(yīng)器；B和C 分別代表兩個容量60 m3的跑道式循環(huán)生物反應(yīng)器；A1, A2分別代表兩個容量100 m3的跑道式循環(huán)生物反應(yīng)器. 見圖1.在圖1中，光生物反應(yīng)器(a)為有機玻璃制成、圓柱形、半徑20 cm、高100 cm，反應(yīng)器容積為80 L，從中部自上而下導(dǎo)入通氣管連接砂輪，由空氣泵送出的氣體經(jīng)空氣過濾器再由砂輪充入培養(yǎng)液,在中間設(shè)置閥門控制氣體通入量.溫室大棚內(nèi)的跑道循環(huán)生物反應(yīng)器(b)分為三種容積:1 m3, 60 m3和100 m3，培養(yǎng)池深度均為45 cm ,接入培養(yǎng)基深度為20 cm.

a.氣升式光生物反應(yīng)器 b.開放式跑道生物反應(yīng)器

2 試驗測定

2.1 藻類生物量測定

培養(yǎng)過程中，容量較大的60 m3和100 m3的跑道式生物反應(yīng)器，采用藻類鮮重計算藻類的生物量.即,取分布均勻的培養(yǎng)液1 L，經(jīng)過濾布過濾去培養(yǎng)基之后剩余的藻類的質(zhì)量.

1 m3容量的跑道式生物反應(yīng)器和氣升式光生物反應(yīng)器，藻類生物量用葉綠素a含量表示.取藻類均勻懸浮的培養(yǎng)基50 mL，6000 r/min離心10 min后，棄去上清液.加10 mL 80 %的丙酮充分混勻后，4 ℃避光提取24 h，8 000 r/min離心10 min取上清液，用分光光度計(722型紫外/可見光分光光度計)在663、645 nm波長下分別測定吸光值，由公式(1)計算出葉綠素a的含量[8]，表示為μg/mL.

Ca= 12.7D663- 2.69D645.

(1)

2.2 藻類多糖含量測定

采用苯酚-硫酸法[9]測定藻類多糖.吸取經(jīng)過離心的培養(yǎng)基上清液10 mL，加入2 mL 6 mol/L的HCl，在96 ℃ 條件下水浴 30 min.水浴后，流水冷卻至室溫后，加入2 mL 6 mol/L的NaOH，搖勻，定容至25 mL.取1 mL樣液，補充蒸餾水至2 mL后，加 1 mL 9 % 的苯酚溶液及 5 mL濃硫酸，在485 nm處測定吸光度.計算出培養(yǎng)基中藻類多糖含量(mg/L).

2.3 培養(yǎng)條件測定

培養(yǎng)溫度測定：選取某一天的培養(yǎng)過程中，測定溫室內(nèi)的氣溫和水溫的變化.同時測定在整個培養(yǎng)周期內(nèi)，溫室大棚內(nèi)氣溫的變化.

培養(yǎng)基酸堿度測定：在培養(yǎng)過程中，連續(xù)測定1周時間內(nèi)氣升式光生物反應(yīng)器和開放式跑道循環(huán)生物反應(yīng)器中培養(yǎng)基pH隨培養(yǎng)時間的變化.

培養(yǎng)基中總氮、總磷含量測定：在培養(yǎng)過程中，連續(xù)測定1周時間內(nèi)氣升式光生物反應(yīng)器和開放式跑道循環(huán)生物反應(yīng)器中培養(yǎng)基中總氮 (TN)和總磷(TP)含量.測定方法參見《水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)》[10].

3 結(jié)果與分析

3.1 培養(yǎng)溫度變化

圖2 溫室內(nèi)一天中溫度的變化比較

圖2為在一天的培養(yǎng)過程中，溫室內(nèi)的氣溫和水溫的變化趨勢.可以看出，氣溫和水溫的變化趨勢不同.一天中8時到12時，溫室內(nèi)的氣溫逐漸升高，在中午12時左右達到最高溫，隨后至18時，氣溫逐漸降低.而溫室內(nèi)培養(yǎng)基的溫度則呈現(xiàn)出緩慢升高的趨勢，在16時左右達到最高溫，隨后伴隨著日落，水溫逐漸下降，到18時左右，水溫與氣溫達到相同.

圖3 一個培養(yǎng)周期內(nèi)溫室的最高氣溫和最低氣溫變化

注：AL表示A池的最低溫度，AH表示A池的最高溫度；BL表示B池的最低溫度，BH表示B池的最高溫度.

圖3為一個培養(yǎng)周期內(nèi)(7 d)，不同規(guī)格溫室內(nèi)的最高氣溫和最低氣溫的變化趨勢圖.由于溫室沒有人為添加輔助設(shè)備，溫度以及光照均受自然環(huán)境的影響.在培養(yǎng)中后期，出現(xiàn)陰雨天氣，故最高氣溫和最低氣溫都有所下降.同時由圖中可以看出，在陰雨天氣，由于自然界中氣溫變化不明顯，導(dǎo)致溫室內(nèi)最高氣溫和最低氣溫也沒有太大差距，氣溫變化沒有晴朗天氣時明顯.

3.2 兩種培養(yǎng)系統(tǒng)中藻類生物量變化

圖4表示的是一個培養(yǎng)周期內(nèi)(7 d)，兩種反應(yīng)器中藻類生物量的增長變化趨勢.圖4中，A1、A2體積為100 m3容積的反應(yīng)池，B和C分別為60 m3容積的反應(yīng)器，但是通風(fēng)口朝向相反.從圖4可見，在A1、A2、B和C四個大型的跑道式循環(huán)生物反應(yīng)器中，藻種接種后均沒有經(jīng)過停滯期，立即進入對數(shù)生長期，藻類生物量呈現(xiàn)出急速增加的趨勢.隨后，在培養(yǎng)的第3天，藻類生長基本進入了穩(wěn)定期，在第4天補加了磷源之后，藻類生物量再次有個小的生長高峰，隨后在第5天，藻類生物量基本穩(wěn)定，進入穩(wěn)定生長期.而 T1、T2、J1和J2中途沒有補加磷源，在培養(yǎng)的前2天時間里，接種的藻種由于接觸到一個新的培養(yǎng)環(huán)境中，需要經(jīng)過一個休整適應(yīng)階段.在此期間，不適應(yīng)新環(huán)境的藻細(xì)胞逐漸死亡，葉綠素a含量變化不明顯，甚至呈現(xiàn)出一個下降趨勢.經(jīng)過適應(yīng)期的休整之后，適應(yīng)環(huán)境的藻細(xì)胞開始迅速生長，使得葉綠素a含量從培養(yǎng)的第3天開始進入對數(shù)生長期，直到培養(yǎng)周期結(jié)束都呈現(xiàn)出一個增長的趨勢.在培養(yǎng)的第6天，三種藻類均基本進入穩(wěn)定生長期.

圖4 跑道式和氣升式光生物反應(yīng)器中藻類生物量變化

注：A1, A2代表兩個容量100 m3的跑道式生物反應(yīng)器；B和C 代表兩個容量60 m3的跑道式生物反應(yīng)器；T1和T2分別代表兩個容量1 m3的跑道式生物反應(yīng)器；J1和J2代表兩個容量 80 L的氣升式光生物反應(yīng)器.

3.3 兩種培養(yǎng)系統(tǒng)中藻類多糖變化

圖5是在7 d的培養(yǎng)時間內(nèi)，兩種類型的培養(yǎng)系統(tǒng)藻類多糖的變化趨勢.在培養(yǎng)期的1～2 d內(nèi)，藻類多糖產(chǎn)量逐漸增加；隨后的2～3 d內(nèi)，藻類多糖呈現(xiàn)下降趨勢；在3～4 d內(nèi)，藻類多糖產(chǎn)量又呈現(xiàn)增加趨勢；在4～6 d期間，藻類多糖出現(xiàn)連續(xù)性下降趨勢.在6～7 d中，藻類多糖再次呈現(xiàn)增加趨勢.與圖4中兩種類型培養(yǎng)系統(tǒng)中藻類生物量的變化趨勢有所不同，在培養(yǎng)期1-7 d內(nèi)，大型的跑道式循環(huán)池(A1、A2、B、C)中藻類的生長狀況和小型跑道式循環(huán)池(T1、T2)以及光生物反應(yīng)器(J1、J2)中藻類生長狀況有很大差異，但不同培養(yǎng)系統(tǒng)中藻類多糖產(chǎn)量的變化呈現(xiàn)相同的波動性變化趨勢.也就是說，在規(guī)?；囵B(yǎng)過程中，荒漠藻類生物量增殖和分泌的胞外多糖產(chǎn)量受培養(yǎng)條件的影響并不完全同步.這可能是在藻類生長周期的早期階段，由于藻類處于適應(yīng)期、對數(shù)生長期或是剛剛進入穩(wěn)定生長期，藻細(xì)胞中多糖的合成尚保持在較低水平或處于不穩(wěn)定狀態(tài)，而導(dǎo)致荒漠藻類胞外多糖的分泌呈現(xiàn)較大的波動.

圖5 兩種反應(yīng)器培養(yǎng)基中藻類多糖的變化趨勢

3.4 培養(yǎng)過程中培養(yǎng)基營養(yǎng)物質(zhì)的變化

A1、A2、B和C跑道式反應(yīng)器培養(yǎng)基中，TP的濃度在培養(yǎng)過程中呈現(xiàn)一個迅速降低的趨勢(圖6)，如A1池中，TP濃度從0.836 mg/L驟然降至0.089 mg/L，接近初始值的1/10.即使在培養(yǎng)的第4天補加了相當(dāng)于初始磷源一半濃度的P，培養(yǎng)基中濃度還是在第5天即迅速回落至 0.073 mg/L，然后趨于平衡.T1和T2池中，TP濃度也分別從2.587 mg/L和2.415 mg/L降至0.900 mg/L和0.848 mg/L.而在氣升式光生物反應(yīng)器中，總磷的濃度變化也在第1天的培養(yǎng)時間內(nèi)呈現(xiàn)出一個迅速下降的趨勢，在隨后幾天的培養(yǎng)過程中，TP含量變化較為平緩.J1從培養(yǎng)的第2天開始，培養(yǎng)基中TP的濃度就由開始的2.060 mg/L減少為原來的1/3，0.653 mg/L.

圖6 兩種反應(yīng)器培養(yǎng)基中的總磷含量變化

圖7 兩種反應(yīng)器培養(yǎng)基中總氮含量變化

在跑道式反應(yīng)器中，培養(yǎng)基中的總氮的含量變化趨勢與總磷相似，都在培養(yǎng)的第1天出現(xiàn)一個迅速減少的過程，例如，A1和T1生物反應(yīng)器中，TN的濃度分別由2.478 mg/L和3.187 mg/L迅速降至1.135 mg/L和1.338 mg/L.在隨后的培養(yǎng)周期內(nèi)，總氮濃度在培養(yǎng)的第4天時呈現(xiàn)出一個小幅的增加后，又逐漸降低，直到培養(yǎng)結(jié)束(如圖7).在氣升式光生物反應(yīng)器中，培養(yǎng)基中的TN濃度呈現(xiàn)出一個相對類似的下降趨勢.

3.5 培養(yǎng)基酸堿度的變化

圖8顯示，在培養(yǎng)過程中，氣升式光生物反應(yīng)器培養(yǎng)基中的pH隨著培養(yǎng)時間的延長呈現(xiàn)出增加的趨勢，由8.1增加至9.2，培養(yǎng)基呈堿性.在第5天，藻類生長進入穩(wěn)定期后，pH逐漸與8.7左右趨于平穩(wěn).跑道式反應(yīng)器中培養(yǎng)基的酸堿度變化呈現(xiàn)出一個逐漸升高的趨勢.例如，A1反應(yīng)器中，在培養(yǎng)開始的第2天，pH由11.5驟降至10.8后，開始逐漸攀升，由10.8升高至11.0左右.培養(yǎng)基呈堿型.

圖8 兩種反應(yīng)器中培養(yǎng)基酸堿度的變化

4 討論

M.Vaginatus和S.Javanicum兩種藻類是生物結(jié)皮土壤中的優(yōu)勢種和伴生種，所以采用混合培養(yǎng).通過人工混合培養(yǎng)，能夠模擬兩種藻類在生態(tài)共存條件下的生長情況.在野外自然條件下，生物結(jié)皮層的表層主要分布的是S.javanicum，該藻能夠產(chǎn)生大量的偽枝藻素，屏蔽強光和紫外輻射，從而對結(jié)皮中的生物起到保護作用；M.Vaginatus能夠分泌大量的胞外多糖，能夠很好地膠結(jié)結(jié)皮土壤顆粒，形成致密的結(jié)皮結(jié)構(gòu).在混合培養(yǎng)過程中，M.Vaginatus的藻絲發(fā)達、生長速度較快，很容易利用培養(yǎng)裝置中的光、二氧化碳和養(yǎng)分資源，并聚集在一起形成“雪片狀”的藻絲體結(jié)構(gòu)，從而具有較大的種群生物量.S.Javanicum藻絲細(xì)小，藻細(xì)胞繁殖速度較快，但與M.Vaginatus的生長競爭中處于劣勢，產(chǎn)生的種群生物量也較小.

在工程化藻類的培養(yǎng)過程中，反應(yīng)器的不同會造成培養(yǎng)過程中光強、光質(zhì)、水體中溶解氧顯著不同，進而導(dǎo)致藻類的生長趨勢以及培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)的消耗規(guī)律同實驗室內(nèi)培養(yǎng)的結(jié)果也不盡相同.從本試驗的結(jié)果可以看出，荒漠藻類更適宜于在氣升式光生物反應(yīng)器中培養(yǎng).在氣升式光生物反應(yīng)器中，藻類的生長遵循了微生物的生長規(guī)律，適應(yīng)期、對數(shù)生長期、成熟期各階段區(qū)別較為明顯.同時，藻類對培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)的消耗也較為平緩，培養(yǎng)基中的N源、P源的變化趨勢均顯示出與生長曲線相對應(yīng)的變化趨勢.這可能是由于氣升式光生物反應(yīng)器中，光源來自四面八方，增加了培養(yǎng)基中的透光性，使得藻類可以得到充分的光源進行光合作用.同時，反應(yīng)基中泵入的新鮮空氣被均勻地破碎為氣泡由反應(yīng)器底部輸入，培養(yǎng)基與空氣的接觸面積增大，培養(yǎng)基中的氣體較為充分.開放式跑道反應(yīng)器可以實現(xiàn)荒漠藻類的大規(guī)模生物量的生產(chǎn).但跑道式反應(yīng)器中藻類的生長呈現(xiàn)出驟然增長，然后維持在成熟期.同時，培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的消耗劇烈，尤其是P源.因此，在大規(guī)模生產(chǎn)中，實時監(jiān)測培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，及時補充缺失的營養(yǎng)物質(zhì)顯得尤為重要.

在兩種不同的培養(yǎng)系統(tǒng)中，接種荒漠藻類后藻類對環(huán)境呈現(xiàn)出不同的反應(yīng).在跑道式循環(huán)反應(yīng)器中，荒漠藻類幾乎不需要經(jīng)過適應(yīng)期或停滯期而很快進行大量增殖，進入對數(shù)生長期，藻類生物量呈現(xiàn)出急速增加的趨勢.在光生物反應(yīng)器中，荒漠藻類需要經(jīng)過一個短暫的休整適應(yīng)期之后，藻細(xì)胞才開始迅速生長，直到培養(yǎng)周期結(jié)束都呈現(xiàn)出一個增長的趨勢.在兩種不同的培養(yǎng)系統(tǒng)中，荒漠藻類多糖產(chǎn)量的變化呈現(xiàn)相同的波動性變化趨勢，并且藻類生物量增殖和分泌的多糖產(chǎn)量受培養(yǎng)條件的影響并不同步.在對多種微藻合成多糖的研究中也發(fā)現(xiàn)，微藻一般在對數(shù)生長期的后期和穩(wěn)定期時它們的多糖產(chǎn)率最高[5].我們認(rèn)為，微藻多糖的分泌機制與生長周期可能存在密切關(guān)系，微藻在整個生長周期過程中都能不斷地合成并釋放胞外多糖，但在進入穩(wěn)定期后分泌量增大.

溫度、酸堿度、營養(yǎng)鹽以及生長周期等都對荒漠藻類的生長和分泌多糖產(chǎn)生影響，并且在跑道式循環(huán)生物反應(yīng)器中采用半連續(xù)培養(yǎng)的方式及時采用新鮮培養(yǎng)基更新培養(yǎng)液,有利于荒漠藻類生物量和多糖產(chǎn)量處于合理的狀態(tài).研究表明，溫度、光強和更新率是大量培養(yǎng)荒漠藻類生物量和多糖產(chǎn)量的重要影響因子[11].一些微生物多糖在營養(yǎng)不平衡(如高的碳氮比)和較低培養(yǎng)溫度的條件下有利于其合成[12].在對紫球藻的研究中發(fā)現(xiàn)，pH也能影響其胞外多糖的合成，當(dāng)pH為偏中性時胞外多糖產(chǎn)量達到最大[13].有研究指出[11]，無論在開放式跑道循環(huán)反應(yīng)器的半連續(xù)培養(yǎng)條件下,還是在封閉的光生物反應(yīng)容器的連續(xù)培養(yǎng)條件下,荒漠藻類M.Vaginatus的胞外多糖產(chǎn)量都隨溫度的升高而增加.這表明高溫脅迫提高了荒漠藻類胞外多糖的積累,這可能與荒漠藻類對高溫具有應(yīng)變機制有關(guān).饒本強等[14]研究發(fā)現(xiàn)，荒漠藻類S.Javanicum在常溫下培養(yǎng)驟然降至低溫時，其胞外多糖的分泌量顯著下降，而經(jīng)過低溫適應(yīng)后再降至更低溫度時，胞外多糖的分泌卻出現(xiàn)了大幅度增加.吳沛沛等[15]采用不同高溫處理荒漠藻類S.Javanicum時，發(fā)現(xiàn)隨溫度升高，S.Javanicum胞外多糖分泌量呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢，即使在40 ℃的高溫條件也能夠分泌大量的胞外多糖.在對S.Javanicum分泌胞外多糖的研究中發(fā)現(xiàn)，溫度、鹽度、堿度和生長周期等環(huán)境因子對該藻胞外多糖分泌具有重要調(diào)控作用[16].葛紅梅等[17]研究了光強和氮源對荒漠藍藻Nostocsp.分泌胞外多糖的影響，表明Nostocsp.在氮源利用和光強適應(yīng)方面都有明顯優(yōu)勢, 而且該藻在快速生長的對數(shù)期,也可分泌相當(dāng)量的胞外多糖.有學(xué)者研究了非營養(yǎng)條件如pH、裝液量、光照強度、搖床速度對土壤藍藻N.Commune生物量和胞外多糖分泌的影響，表明最佳搖床速度和最佳光照強度對生物量和胞外多糖含量的提高均有著顯著效果[18].

光生物反應(yīng)器具有光能利用率高、生長條件易于控制、污染少等優(yōu)點，適合荒漠微藻的高密度培養(yǎng).采用封閉式光生物反應(yīng)器是微藻規(guī)模化培養(yǎng)發(fā)展趨勢，對于培養(yǎng)條件溫和、種群競爭力弱的微藻，衛(wèi)生要求嚴(yán)格的微藻以及基因工程微藻，都需采用封閉式光生物反應(yīng)器培養(yǎng).而跑道式循環(huán)池培養(yǎng)方式相對粗放，結(jié)構(gòu)簡單、易于操作，培養(yǎng)技術(shù)較成熟，非常適合荒漠藻類的大規(guī)模培養(yǎng).因此，在微藻的規(guī)?；囵B(yǎng)實踐中，要針對培養(yǎng)藻類的特點和目標(biāo)產(chǎn)物的需要，合理選擇規(guī)?；囵B(yǎng)的方式.規(guī)模化培養(yǎng)荒漠微藻對于荒漠微藻的產(chǎn)品開發(fā)利用、荒漠化防治以及荒漠生態(tài)環(huán)境整治與保護等方面都具有十分重要的意義.人類在研究和利用荒漠藻類方面做了一些有意義的探索，但由于荒漠藻類分布在荒漠地區(qū)而不易引起研究者的注意，迄今為止國內(nèi)外有關(guān)荒漠藻類規(guī)?；囵B(yǎng)方面的文獻并不多見，規(guī)?；囵B(yǎng)的工藝技術(shù)條件有待進一步深入開展.荒漠藻類作為土壤改良劑、生物肥料、環(huán)境指示生物和醫(yī)藥材料等方面的資源利用，特別是在土壤改良和荒漠化治理方面的應(yīng)用，將會很快成為微藻研究及應(yīng)用的熱點內(nèi)容之一.

5 結(jié)論

在氣升式光生物反應(yīng)器和跑道式反應(yīng)器中培養(yǎng)荒漠藻，其生物量變化與培養(yǎng)基中的N源、P源的消耗趨勢相一致.荒漠藻類多糖產(chǎn)量的變化呈現(xiàn)相同的波動性變化趨勢，但藻類生物量變化與多糖產(chǎn)量變化受兩種裝置培養(yǎng)條件的影響并不同步.溫度、酸堿度、營養(yǎng)鹽、生長周期等培養(yǎng)條件對荒漠藻類的生長和多糖合成有重要影響.