基于二苯胺比色法快速定量嗜酸热红藻Galdieria sulphuraria及其它微藻光合生长的创新方法

针对微藻培养中传统光密度法(OD)受悬浮颗粒干扰的难题，研究人员开发了二苯胺(DPA)比色法用于定量嗜酸热红藻Galdieria sulphuraria及Chlorella sp.等微藻的生长。通过验证OD750与DNA浓度(A595)的线性相关性，证实该方法在复杂废水基质中仍具可靠性，为藻类废水处理和水产养殖废水循环利用提供了高效监测工具。

　　

在微藻生物技术领域，准确量化细胞生长是优化培养条件和废水处理工艺的关键。然而，传统光密度法(OD)常因培养基浊度变化或悬浮颗粒干扰而失真，尤其在处理富含有机物的水产养殖废水时更为突出。更棘手的是，微藻色素含量的波动会进一步影响OD值的准确性。面对这些挑战，如何开发一种快速、稳定且成本低廉的细胞定量方法，成为推动藻类应用技术发展的瓶颈问题。

针对这一科学难题，来自南非罗德斯大学、德国食品与环境研究所等机构的研究团队Lithalethu Hashe、Wiya L. Masudi等创新性地将二苯胺(DPA)比色法应用于极端环境藻类Galdieria sulphuraria及其它微藻的生长监测。这项发表于《Journal of Applied Phycology》的研究证实，这种诞生于1950年代的DNA定量技术，在现代化藻类生物技术中焕发出新的生命力。

研究团队采用多学科交叉的技术路线：首先从德国菌种保藏中心获取G. sulphuraria SAG 21.92菌株，在光自养条件下分别用标准Allen培养基和两种水产废水(CF-WW和CF-S-WW)培养；同时采集本地分离的Chlorella sp.、Scenedesmus sp.和硅藻Phaeodactylum sp.作为对照。通过同步测定培养物体积、干重生物量、OD₇₅₀值以及DPA法DNA浓度(A₅₉₅)，建立四者间的量化关系。关键创新点在于优化了传统DPA反应体系，通过离心过滤消除色素干扰，使该方法能适应复杂废水基质。

生长曲线验证DPA可靠性
在标准Allen培养基中，G. sulphuraria呈现典型的S型生长曲线，32天达到稳定期。而在100%水产废水(CF-WW)中生长略缓，半强度废水则因氮限制导致生长迟滞。特别值得注意的是，含菠菜水培系统的废水(CF-S-WW)因有机酸渗出和硝酸盐缺乏，显著抑制藻类生长——这一现象通过alamarBlue活力检测得到验证，培养4小时后CF-S-WW组细胞活性仅增加34.6%，显著低于CF-WW组的74.6%。

量化关系的数学建模
通过Pearson相关性分析发现，在CF-WW培养体系中，干重生物量与OD₇₅₀(r²=0.986)、DPA法A₅₉₅(r=0.989)均呈现极显著线性相关(p<0.01)。这种强相关性在4天对数期和20天稳定期培养物中均保持稳定，证明DPA法适用于不同生长阶段的检测。

复杂基质中的方法优势
在含高COD(48 mg L^-1)的CF-S-WW中，传统OD₇₅₀值因菠菜根系分泌物干扰而虚高，与DPA测定结果产生显著偏离。这一发现凸显了DPA法在复杂有机基质中的独特优势——通过特异性结合DNA中的2-脱氧核糖，有效规避了溶解性有机物的光谱干扰。

多藻种验证普适性
研究进一步拓展至三种常见微藻：Chlorella sp.、Scenedesmus sp.和Phaeodactylum sp.。在Bold Basal培养基中，三者干重与DPA法A₅₉₅的相关系数r²均达0.96，验证了该方法在进化地位迥异的微藻中均具适用性。

这项研究的重要意义在于：其一，复兴了DPA这一经典DNA检测技术，通过方法优化使其灵敏度提升至1-3μg检测限；其二，解决了废水处理过程中藻类生长监测的痛点问题，为基于MaB-flocs(微藻-细菌絮体)的废水处理工艺提供了可靠的质量控制工具；其三，通过极端环境藻G. sulphuraria与常规微藻的对比研究，证实了该方法在特殊生理状态藻类中的适用性。

从应用前景看，该方法特别适合缺水地区的水产养殖废水循环系统，其操作简便性(仅需离心机和分光光度计)使其在资源有限地区具备推广价值。正如作者在讨论部分强调的，当藻类培养从实验室走向开放池塘时，DPA法能有效克服环境微生物干扰，这是传统OD法或细胞计数法难以实现的突破。这项研究不仅为藻类生物技术提供了新工具，更启示我们：经典方法的创新性改造，往往能解决现代科研中的棘手问题。