培养液成分

单细胞藻类培养液的成分有下列七类。

 ()大量元素

1.氮(N)  单胞藻培养液常用的氮源有硝酸钾(KNO3)、硝酸钠(NaNO3)、尿素(NH2CONH2)、硝酸铵(NH4NO3)、硝酸钙[Ca(NO)3)2]、氯化铵(NH4C1)、硫酸铵[(NH4)2SO4]、发酵人尿……等。其中以硝酸钠和硝酸钾最常用。但不同的藻类对硝酸态氮和铵态氮的吸收利用情况是不同的,必须根据不同的藻类选择合适的氮源。

2.磷(P)  单胞藻培养液常用的磷源有磷酸二氢钾(KH2PO4)、磷酸二氢钠、(NaH2PO4)、磷酸氢二钾(K2HPO4)、磷酸氢二钠(Na2HPO4)4种。海水单胞藻培养液应用磷酸二氢钾,如用磷酸氢二钾所配培养液会产生大量沉淀。

3.铁(Fe)  单胞藻培养液常用的铁源有三氯化铁(FeCl3)、硫酸铁(FeSO4)、硫酸高铁[Fe2(SO4)3]、氧化铁(FeO)、柠檬酸铁(FeC6H5O7)、柠檬酸铁铵[Fe(NH4)3(C6H5O7)]等。其中最常用的是三氯化铁和柠檬酸铁。无机铁在水中容易形成一种胶体复合物,无可逆反应,不能为生物利用。铁也容易产生沉淀。所以尽管铁在数量上所需很少,但要满足藻类需要却很困难。要保持溶液中可利用态铁的数量,通常采用3种方法,这些方法都取得一定的成功,但都不够十分完善。

  1. 在培养液内加入土壤抽出液:由于自然有机质(一般称为腐殖酸)的作用阻止了铁的沉淀和溶胶化(Pringsheim1963)
  2. 在培养液内加入某种有机酸或其盐类以形成可溶性铁化合物:已证明较有效的有柠檬酸盐和酒石酸盐:迈尔(Myers1947)证实应用硫酸铁和柠檬酸钠能使小球藻生长十分良好。    
  3. 应用络合剂:最常用的为乙二胺四乙酸(EDTA),络合剂能防止铁和微量营养元素沉淀,并按照质量作用定律释放出足够数量的离子供藻细胞利用。

由于无机铁容易形成胶体复合物和沉淀,而有机铁,如柠檬酸铁、酒石酸铁等则是可溶性的,易为藻类细胞利用,在培养液配方中可使用有机态铁代替无机态铁。

因藻类对铁元素需要量不大,也有部分科学工作者,把铁列为微量元素。

4.钾(K)  单胞藻培养液中钾的来源常用的有氯化钾(KCl)、硝酸钾(KNO3)、磷酸二氢钾(KH2PO4)、磷酸氢二钾(K2HPO4)等。一般培养液中由于氮、磷元素的加入,也附带加入了钾营养元素。除此以外,可再加入氯化钾。

5.镁(Mg)  培养液中镁的来源,常用的是硫酸镁(MgSO4)和氯化镁(MgCl2)两种。可以单独使用其中一种,也可两种同时使用。镁元素在天然海水中的含量很大(1 200mg/L以上),一般是足够的。

6.硫(S)  培养液中硫的来源一般是加入其他营养元素的硫酸盐类(如硫酸铵、硫酸镁、硫酸铁、硫酸高铁、硫酸锰、硫酸铜等)在获得其他营养元素的同时,也获得了硫元素。

7.钙(Ca)  培养液中钙的来源,常加入氯化钙(CaCl2)或硝酸钙[Ca(N03)2]

8.硅(Si)  在硅藻培养液中一般都加入硅元素,硅元素的来源,常用的是硅酸钠(Na2SO3)和硅酸钾(K2SiO3)

 ()微量元素

微量元素的种类很多,但单胞藻培养液配方中常用的约10余种。现将其名称及一般使用的化合物列举如下:

1.硼(B)  硼酸(H3BO3),焦性硼酸钠(Na2B4O7)

2.锰(Mn)  硫酸锰(MnSO4),氯化锰(MnCl2)

3.锌(Zn)  硫酸锌(ZnSO4),氯化锌(ZnCl2)

4.铜(Cu)  硫酸铜((ZuSO4),氯化铜(CuCl2)。    

5.钼(Mo)  钼华(MoO3),钼酸铵[(NH4)2O.7MoO3]

6.钴(Co)氯化钻(CoCl2)。  

7.钛(Ti)  氯化钛(TiCl2)。        

8.钨(W)  钨酸钠(Na2wO4)

9.铬(Cr)  硫酸铬钾[CrK(SO4)2],铬酸钾(K2CrO4)

10.镍(Ni)  硫酸镍(NiSO4)

11.钒(V)  钒酸钠(NaVO3),钒酸铵(NH4VO3)

12.镉(CA)  氯化镉(CdCl2)

13.锶(Sr)  硫酸锶(SrSO4)

这些微量元素可以分开单项列于培养液配方中,也可以把微量元素集中配成微量元素溶液,然后按一定量加入培养液中。这些微量元素溶液有各种配方,一些常用配方将在第6970页介绍。

藻类对微量元素的需要量和中毒量(致毒量)的差距一般很狭小,略微超过需要量即会引起中毒。微量元素也容易形成胶体复合物和发生沉淀,使藻类细胞不能利用。由于以上两种原因,致使在培养液中保持适量的微量元素是很困难的。络合剂的应用是解决以上困难的办法之一。

良好的田园土壤抽出液一般含有藻类生长繁殖所需要的各种微量元素和溶解有机物质,且具有类似络合剂的作用。所以在培养液中加入土壤抽出液是解决微量元素供应的有效办法。

()辅助生长有机物质

藻类除了必须吸收无机营养之外,也吸收水中的溶解有机物质,如维生素Bl、维生素B12、生物素……等,这些物质对藻类的生长有辅助作用,称为辅助生长有机物质。

辅助生长有机物质能促进藻类细胞的生长繁殖,还能增强藻类细胞对环境的适应能力,因此受到重视,加入培养液中的辅助生长有机物质种类也愈来愈多。常用的有维生素B12、维生素B1(硫铵素)、维生素B2、维生素B6、维生素H、生物素、柠檬酸、乳精酸、烟酸,对氨安息香酸、叶酸、泛酸钙、肌醇、腐肉碱、胸()间氮苯、葡萄糖、肝抽出物、酵母抽出物、贝肉汤、鱼粉、咸鱼汁……等。

辅助生长有机物质可以分别加入培养液中,也可以把多种辅助生长有机物质配成混合液,称维生素溶液,在配制培养液时按一定比例加入。

土壤抽出液除含有无机微量元素外,还含有某些辅助生长有机物质。在培养液中加入土壤抽出液实际上加入了某些辅助生长有机物质。

()土壤抽出液

土壤抽出液含有单细胞藻类需要的微量元素和辅助生长有机物质,培养液中加入适量的土壤抽出液,一般能获得良好效果。

土壤抽出液的制作虽然简单,但处理方法各有不同。现将常用的方法介绍如下。

1.土壤抽出液I  取土壤1kg,加纯水1 000ml,煮沸60min,在暗处放置2d,过滤,以滤液600ml加纯水400ml使用。

2.土壤抽出液Ⅱ  取土壤1kg,加纯水1 000ml,再加入氢氧化钠23g,煮沸120min,冷却后过滤,滤液直接使用。    

3.土壤抽出液Ⅲ  取土壤1kg,加自来水2 000ml,煮沸煎浓,把上部泥浆倾入烧杯中澄清,静置一昼夜后,次日吸取上层清液,再煮沸煎浓。第3天再如法煎煮,最后倾入三角烧瓶中,加棉花塞,煎浓,直至得到l 000ml的深褐色的土壤抽出液。每次使用后,煮沸灭菌保存(朱树屏,1964)。    

4.土壤抽出液Ⅳ取田园土壤1kg,加水2 000ml,搅拌均匀,浸泡,用前吸取上清液,煮沸消毒后使用(黎尚豪等,1959)

5.海泥(或土壤)抽出液V  取海滩上砂质较少,有机质较多而又不是过分淤黑的上层软泥(或田园土壤),清除其中的小树枝和小石块等杂物,以容量计算1份泥加2份水,充分搅拌均匀,静置l2min,待粗砂、小石下沉,把上层泥浆倾人铝锅中,弃去底部粗砂、小石等杂物,按每1 000ml泥浆加入NaOH 1g的量加入NaOH,煮沸2030min,煮时需不断搅拌。煮后静置24h,吸取上清液使用。海泥抽出液吸出后,除当天使用外,可以装入大烧瓶中再经煮沸12(每天1),可作较长时间的保存,使用时再经煮沸。

不同地点取的土壤或海泥制成的土壤抽出液或海泥抽出液的营养成分和数量是不相同的,这是由于不同地点的土壤或海泥所含物质的成分和数量存在着差别的缘故。因此在取用土壤或海泥时,必须固定地方,不要经常变换,对其培养效果及合适的使用量,均应通过培养试验,了解掌握。

()络合剂

无机态铁和微量金属元素容易形成胶体复合物和发生沉淀,不能为藻类利用。为了防止这些元素溶胶化和沉淀的发生,保持其对藻类的可利用态,以维持在培养液中的适量存在,哈特纳(Hutnei1950)首先应用了称为络合剂的化合物。迈尔(Myers1951)在培养小球藻中成功地使用了EDTA。其后,在许多培养液配方中,都有络合物的使用。最常用的络合剂为乙二胺四乙酸(EDTA),此外还有亚硝基R盐、三价氮基三醋酸(NTA)、羟基乙基乙烯二胺三醋酸(HOEDTA)等。

络合剂,本质上相当于环状有机化合物这一类,非常稳定,应用一定数量的络合剂,可以防止铁和微量元素的沉淀和溶胶化,并能根据质量作用定律释放出足量的离子供藻类细胞利用,能够大大地减少对藻类供应适量铁和微量元素的困难,并能使元素的量达到比藻类所能忍受的较高的浓度。

但也有关于应用络合剂后,引起某些金属元素缺乏的报道(MRDroop1969)

()植物生长调节剂

植物生长调节剂又称植物生长激素,有促进藻类细胞生长繁殖的作用。在培养液中加入某些植物生长调节剂,增产效果明显。向曙光等(19861989)在亚心形扁藻的培养液中加入3050mg/L增产灵,净增产率为60%~70%。又加入40rngL乙烯利,净增产率为56[87]。徐淑凤等(1987)培养底栖硅藻,在培养液中添加0.5mgLa-夸乙酸钠,对底栖硅藻的生长繁殖具有明显的促进作用[85]。

()缓冲剂

在培养液中加入缓冲剂,可加强缓冲作用。常用的缓冲剂有三羟甲基氨基甲烷和二甘氨酸。

以上介绍了培养液的成分,共七类。但不是说单胞藻培养液都必须具备这七类成分。其中最重要而且是必不可少的是大量元素,其次是微量元素和辅助生长有机物质,其他成分只在某些培养液配方中使用其中的一类或两类。

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