光质调控下韩国海洋微拟球藻（Nannochloropsis oceanica）生长与二十碳五烯酸（EPA）生产的优化策略

为解决微藻商业化培养中生物量与高价值产物难以协同提升的问题，韩国浦项国立大学等机构研究人员通过多色LED光源（415-620 nm）调控韩国株Nannochloropsis oceanica的培养体系，发现白/蓝光促进藻细胞增殖（最高密度3983×103 cells mL-1），红/黄光显著提升EPA含量（占脂肪酸30.8%），并揭示共生菌Roseovarius的生长促进作用。该研究提出的两阶段培养策略为EPA工业化生产提供了新思路，成果发表于《Biotechnology for Biofuels and Bioproducts》。

　　

在全球对ω-3脂肪酸需求激增的背景下，微藻作为可持续的二十碳五烯酸（EPA）生产载体备受关注。然而，传统培养技术面临生物量与目标代谢物难以兼得的困境——快速生长往往伴随EPA含量下降，而胁迫条件虽能诱导EPA积累却抑制细胞增殖。更棘手的是，不同地域藻株对培养条件的响应存在显著差异，现有研究多聚焦中国、葡萄牙等地的Nannochloropsis oceanica菌株，韩国本土菌株的优化策略尚属空白。此外，微藻-细菌互作对生产的影响机制亦未明确，这些瓶颈严重制约了EPA的工业化应用。

针对上述问题，韩国浦项国立大学联合韩国海洋科学技术院的科研团队开展了一项创新研究。他们以韩国南部海域分离的N. oceanica LIMS-PS-0093为对象，系统比较了紫光（415 nm）、蓝光（450 nm）、黄光（592 nm）、红光（620 nm）和白光（对照）对其生长、脂肪酸谱及菌群结构的影响，最终提出兼顾产量与品质的两阶段光调控策略。这项突破性成果发表于生物能源领域权威期刊《Biotechnology for Biofuels and Bioproducts》，为本土化EPA生产提供了理论和技术支撑。

研究团队运用了三大关键技术：①多波长LED光生物反应器系统，精确控制光质（415-620 nm）与光强（100 μmol photons m^-2 s^-1）；②气相色谱（GC）分析脂肪酸甲酯（FAMEs），以甲基十七烷酸酯为内标定量EPA等组分；③16S rRNA高通量测序（V5-V7区），解析不同光质下的细菌群落结构。实验采用f/2-Si培养基，在20℃、12:12光周期下进行36天批次培养，每2天监测细胞密度。

生长响应特征
白光与蓝光组表现出独特的双相生长曲线：第0-14天为指数生长期（μ=0.6 day^-1），第14-24天进入平台期，第26天后出现二次生长（μ=0.1 day^-1），最终生物量达73.9 mg L^-1。红光组延迟至第12天启动生长，但后期增速与蓝光组无差异（p>0.05）。黄光组仅在末期（第24-36天）显现活性（μ=0.2 day^-1），而紫光组几乎无增殖。这表明宽光谱白光与短波长蓝光最利于韩国藻株的生物量积累，且第26天可能成为大规模培养的生长转折点。

脂肪酸生产规律
尽管各光质下脂肪酸组成相似（C16:0、C16:1、EPA为主），但含量差异显著：红/黄光组总脂肪酸高达71.8 mg g^-1，EPA占比突破30%（22.2 mg g^-1），分别是白光组的1.5倍和1.7倍。值得注意的是，高EPA产量与低生物量呈现负相关（黄光组生物量仅33.0 mg L^-1），暗示红黄光可能通过胁迫机制激活EPA合成通路。

菌群互作机制
Alpha变形菌纲（91.3%）与Gamma变形菌纲（91.7%）在不同光质下此消彼长。生长优势组（白/蓝光）中Roseovarius占比超50%，其丰度与藻密度显著正相关（r=0.91），可能通过分泌维生素B₁₂等促生物质支持二次生长。而紫/黄光组以Marinobacter（59.4-91.1%）为主导，其与藻细胞竞争营养的关系有待验证。

这项研究首次证实韩国株N. oceanica的EPA生产能力优于生物柴油潜力（EPA占比>25%），并创新性提出"先量后质"的两阶段光调控方案：前期采用白光/蓝光实现快速扩增，后期转接红/黄光诱导EPA富集。该策略突破了传统单相培养的局限，使EPA单位产量提升75%。更深远的意义在于揭示了Roseovarius作为益生菌的潜在价值，为构建稳定高效的藻-菌共生系统奠定基础。这些发现不仅适用于水产饲料和营养补充剂开发，其光质响应规律还可拓展至其他高价值微藻产品的工业化生产，推动蓝色生物经济的可持续发展。