碳酸氢盐就像是微藻生长的“碳源营养餐”,对微藻的生长和产物合成至关重要。为了弄清楚它到底能给布氏球藻带来多少益处,我们做了一组对比实验:在含有不同浓度碳酸氢钠(NaHCO₃)的培养基中培养布氏球藻,浓度分别设置为62.5、125、250、500和1000 mg/L,重点观察它对布氏球藻生物产物产量和光合活性的影响。
实验结果十分明显:当碳酸氢钠浓度达到250 mg/L及以上时,布氏球藻体内的色素和各类生物产物就开始显著增加,相当于给藻类的生长按下了“加速键”。其中,500 mg/L的碳酸氢钠效果最好,堪称“最优浓度”——此时布氏球藻的生物量、脂质和烃类产量分别达到了332.03 mg/L、129.08 mg/L和102.93 mg/L,对比没有添加碳酸氢盐的对照组,分别提升了1.63倍、2.13倍和3.40倍,提升效果十分显著。
那碳酸氢盐到底是如何“发力”的呢?我们通过分析布氏球藻的光合电子传递途径,找到了它的“作用密码”——主要调控了光合电子传递的三个关键环节:一是电子从QA到QB的转移过程,二是电子从质体醌(PQ)到光系统I(PSI)受体的传递,三是光系统I(PSI)受体侧末端电子受体池的大小。
简单来说,碳酸氢盐就像是给布氏球藻的光合作用“升级了装备”:它让电子传递效率(φPO、ΨO、φEO和φRO)大幅提高,让末端电子受体池(WOI)变得更大,能容纳更多电子;同时,还增加了单位截面积的能量捕获量和电子传递量(TRo/CSm、ETo/CSm),让光合作用的“综合实力”(PIABS、PItotal和PICS)全面提升。这些变化相互配合,最终推动布氏球藻的生物产物产量大幅增加。

我们通过全程跟踪布氏球藻整个培养周期的光合活动变化,终于弄明白了碳酸氢盐的“增效逻辑”——核心就是通过增强光合作用效率,为生物产物合成提供更多能量和物质,从而提升产量。这项研究不仅证明了碳酸氢盐(来自CO₂)既能帮助布氏球藻高效生长、提高生物产物产量,还能助力碳减排,更让我们对碳酸氢盐如何调控微藻光合作用有了全新的认识,为后续微藻高效培养提供了新的思路。
原文链接:Through the lens of photosynthetic electron transfer and energy conversion: Elucidating the mechanism of bicarbonate-enhanced cultivation performance in Botryococcus braunii