4株小球藻对培养体系氨氮浓度的生理响应特征探析OACHSSCD

为解决沼液等高浓度氨氮废水微藻转化利用中优质耐氨藻株匮乏的问题,以4株小球藻(FACHB-5、FACHB-11、GB-Z3、LZ-29)为研究对象,在系列50、100、150、200和250 mg·L^(-1)总氨氮(TAN,依次记为TAN50~TAN250)的改良版BG11培养基中培养10 d。通过测定生物量、氨氮去除率、叶绿素a含量、蛋白质含量及氮同化酶〔谷氨酰胺合成酶(GS)与谷氨酸合酶(GOGAT)〕活性等生理响应特征,明晰4藻株对高浓度氨氮的耐受性差异,以期筛选出高浓度氨氮耐受型藻株。结果表明:FACHB-5、FACHB-11与GB-Z3仅在TAN50~TAN100或TAN50~TAN150下表现出稳定的光合与生长活性,之后随着氨氮浓度增加,光合与生长活性受到显著抑制,而LZ-29在所有TAN浓度下均表现出稳定的光合与生长活性,培养第10天时叶绿素a含量分别比FACHB-5、FACHB-11与GB-Z3增加4.40~8.99、3.34~7.74和3.36~15.48 mg·g^(-1)。TAN250下,4藻株的生理响应进一步分化,培养第10天,GB-Z3出现死亡,而FACHB-5和FACHB-11的生物量(1.38和1.60 g·L^(-1))显著低于LZ-29(2.02 g·L^(-1)),说明LZ-29对高浓度氨氮的耐受性显著强于FACHB-5、FACHB-11与GB-Z3;同时LZ-29的蛋白质含量及其对培养体系氨氮的去除率与同化率均显著高于FACHB-5和FACHB-11,相较FACHB-5和FACHB-11,LZ-29蛋白质含量(51.99%)分别提升14.54和15.14百分点,氨氮去除率(81.25%)分别提升18.61和14.41百分点,氨氮同化率(83.92%)分别提升11.44和8.14百分点,表明LZ-29具有更高效的氨氮-蛋白质转化能力。进一步分析4株小球藻的氮同化酶活性响应发现,FACHB-5、FACHB-11和GB-Z3的GS与GOGAT活性随TAN浓度升高表现为先增后降的变化趋势,至TAN100~TAN150时达到峰值,之后受到显著抑制;而LZ-29的GS与GOGAT活性则随着TAN浓度升高而持续增加,至TAN250时分别达3.62和20.45 U·mg^(-1),表明LZ-29可通过自适应性增强氮同化酶活性以强化氨氮吸收与转化,来适应高浓度氨氮环境,是一株高浓度氨氮耐受型藻株,在推动沼液等高浓度氨氮废水的高效处理与资源化利用协同技术的构建方面具有一定潜力。