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为解决微藻脂质生产力低及生产成本高的问题，研究人员开展植物激素结合两阶段培养驱动微藻盐胁迫下高效产脂研究。发现 40 mg?L-1IAA 在 10 g?L-1NaCl 胁迫下效果最佳，第二阶段脂质生产力提升 150.8%，为微藻生物柴油可持续发展提供思路。
研究背景与意义
随着全球能源消耗加剧，化石燃料大量使用导致温室气体激增，生态环境面临严峻挑战。开发可再生清洁能源成为当务之急，微藻作为第三代生物燃料原料，因生长速度快、脂质含量高、可吸收二氧化碳等优势，被视为替代化石燃料的理想选择。然而，微藻脂质生产力低和生产成本高是制约其商业化应用的关键瓶颈。此外，微藻培养需消耗大量水资源，利用含盐废水（如工业高盐废水）进行培养虽能降低成本并实现废物资源化，但盐胁迫会抑制微藻生长，甚至导致细胞死亡，如何平衡微藻生长与脂质积累成为亟待解决的问题。
为突破上述困境，中国科学院水生生物研究所的研究人员开展了一项创新研究，探索通过植物激素与两阶段培养策略结合，提升微藻在盐胁迫下的脂质生产能力。该研究成果发表在《Biochemical Engineering Journal》，为微藻生物柴油的可持续生产提供了新方向。
主要关键技术方法
研究以普通小球藻（Chlorella vulgaris）FACHB-8 为实验对象，采用两阶段培养模式：第一阶段在 BG11 培养基中添加不同浓度吲哚 - 3 - 乙酸（IAA），优化微藻生长条件；第二阶段施加盐胁迫（NaCl）诱导脂质积累。通过测定细胞密度、脂质生产力、脂肪酸组成及自絮凝效率等指标，分析 IAA 与盐胁迫协同作用对微藻的影响。同时，利用定量分析技术检测藻细胞内信号通路相关基因（如涉及活性氧 ROS、环磷酸腺苷 cAMP）和脂质生物合成基因的表达水平，探讨 IAA 调控微藻生长和脂质积累的分子机制。
研究结果
不同盐浓度对微藻生长和脂质积累的影响
实验表明，普通小球藻作为淡水藻类，对盐胁迫耐受性有限。随着 NaCl 浓度升高，微藻生物量呈下降趋势，当浓度达到 20 g?L-1及以上时，生长受到显著抑制。在 35 g?L-1NaCl 处理下，生物量仅为 0.84 g?L-1，远低于无盐对照组，说明过高盐浓度严重阻碍微藻生长。
IAA 结合两阶段培养的优化效果
在第一阶段添加 40 mg?L-1IAA 并施加 10 g?L-1NaCl 胁迫时，微藻细胞密度达到 65.15×106 cells·mL-1，脂质生产力为 47.62 mg?L-1·d-1，均达最优水平。第二阶段再次施加盐胁迫后，脂质生产力提升至 56.17 mg?L-1·d-1，较未处理对照组提高 150.8%。此外，饱和脂肪酸比例升至 29.26%，改善了燃料的燃烧特性和稳定性；微藻自絮凝效率提高 93.75%，降低了后续采收成本。
分子机制探讨
通过基因表达分析发现，IAA 可调节微藻细胞内信号通路和脂质生物合成相关基因。在盐胁迫下，IAA 可能通过增强抗氧化响应、优化能量代谢，缓解活性氧（ROS）和钠离子（Na+）对细胞的损伤，同时激活环磷酸腺苷（cAMP）等信号分子，促进脂质合成基因的表达，从而协同促进微藻生长和脂质积累。
研究结论与讨论
本研究成功通过 “胁迫重叠” 两阶段培养策略结合 IAA 应用，解决了微藻在盐胁迫下生长与脂质积累的矛盾。结果表明，IAA 不仅能缓解盐胁迫对微藻的抑制作用，还能显著提升脂质生产力和自絮凝效率，为利用含盐废水培养微藻生产生物柴油提供了经济高效的技术方案。分子机制研究揭示了 IAA 通过调控信号通路和脂质合成基因增强微藻抗逆性的潜在路径，为后续优化微藻培养工艺和基因工程改造提供了理论依据。该研究成果对推动微藻生物燃料的商业化应用、实现水资源循环利用和可持续发展具有重要意义。
