基于辐射诱变与显微荧光活体筛检技术的成油藻种质创新研究

葡萄藻是一种呈串状集落生的单细胞绿藻，因在一些石油沉积中几乎全部有机质均由它形成而又被誉为"成油藻"。它是迄今发现的能源植物中，含烃量最高、烷烃化学结构组成与原油最相近的物种，以它制得的燃油可完全替代汽油用作汽车等移动设备之动力，是开发高品质燃油的理想资源。目前用热解法等将葡萄藻制成燃油的工艺已趋成熟，制约葡萄藻商业化制油的首要因素在从自然界分离的藻株，适应性普遍较差、生长偏慢，而有关葡萄藻遗传育种研究则近乎空白。项目拟在前期工作基础上，基于辐射诱变和显微荧光筛检等技术研究构建葡萄藻种质创新的技术体系，拓宽其种质资源谱，力争育成适应性好、生长快、产烃量高的良种，推进葡萄藻制油的产业化进程。这对我国加速生物质能源开发利用、构建后备能源体系、提升能源安全、减少温室气体排放、推动经济社会可持续发展等具有重要意义，并有助于拓展核技术在生物质能源等领域应用，发展突变体高效创制与高通量筛检等新技术。

(1) 从国内云南抚仙湖等水域采集与分离自然生长的布朗葡萄藻26株、从国外引进具代表性的布朗葡萄藻7株，建立了基于18SrDNA和ITS序列鉴别葡萄藻品种(系)亲缘关系与化学型的方法，并对这些藻株的分类学地位、化学型、形态、生理生态、生长与产烃动力学等作了较系统的研究。(2) 研制了基于超声波处理的布朗葡萄藻单细胞制备技术。具体方法如下：集落状的葡萄藻液经频率为20 kHz、发射功率为100 W的超声波按1 s / 1 s (开/关) 间歇处理20 s。(3) 发现单细胞处理，可使葡萄藻的生长速率和脂质产率分别提高11%和43.7%；使光密度法测定葡萄藻生物量的灵敏度提高52.7%；使荧光光谱法检测葡萄藻脂质含量的检测灵敏度提高196.6%，反映检测重复性的相对标准偏差（RSD）由10.91%降至1.84%；使葡萄藻细胞对诱变因子的敏感性显著提高并有助于突变体筛检。(4) 建立了较系统、有效的葡萄藻诱变育种技术体系，并育成了具高产脂质特性的ZJU3001-Ms、Bb-YW237-Ma及ZJU3013-Mz等突变体18株，进而在国内外建立了首个较丰富和完备，且以突变体为主要特色的葡萄藻种质资源库。(5) 与亲本ZJU3001相比，突变体ZJU3001-Ms的脂质含量虽变化不大，但生长速率和脂质产率分别提高了约60%和70%；同时RAPD分析结果显示，ZJU3001-Ms与ZJU3001的遗传背景虽很相近，但仍有少数明显的差异条带，说明ZJU3001-Ms确为在DNA水平发生变异的高产脂质新品系。(6) 完成ZJU3001-Ms约600 m2的培植中试，并研发了将湿藻直接通过热水解高效转化成生物原油的相关设备与技术工艺，生物基原油转化率相当于干藻重的60%。（7）申请国家发明专利4项(其中1项已授权)、培养研究生2名、已录用学术论文3篇，获省科技进步二等奖1项，推广应用取得了显著效益；作为组委会成员之一举办国际学术会议2次。(8) 所建灵敏度高、可靠性好的光度法测定葡萄藻生物量和脂质含量的技术方法，系统、高效的葡萄藻诱变育种技术体系，较丰富的葡萄藻种质资源库，以及葡萄藻培植中试及湿藻热水解转化原油等技术，拓展了核技术在生物质能源等领域应用，发展了经济微藻突变体高效创制与高通量筛检等新技术,对切实推进我国葡萄藻工业化制油进程、提升能源安全等具有重要意义。

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