电磁场对小球藻CO2浓缩机制的调控机理及其应用基础研究

微藻固定CO2技术是环保经济、符合自然界循环且具有相当可行性的生物固碳方法。申请人前期研究了恒稳电磁场对小球藻的生物学效应，发现合适强度的磁处理会促进小球藻的生长。本申请拟采用磁处理技术强化小球藻固定CO2，以提高CO2的处理量。通过建立恒稳电磁场生物学实验系统，使用双醋酸荧光素染色法观察细胞活性并计算CO2的固定效率，研究能够强化小球藻固定CO2的磁处理方式与相关参数阈值；采用在磁场中原位检测的方法，用pH漂移技术和氧电极测定光合放氧，阐明磁处理对小球藻CO2浓缩机制(CCM)活性的调节作用；通过光合系统电子传递活性测定和叶绿素荧光动力学研究，精确分析光合系统在磁处理过程中的动态实时生理状况，结合碳酸酐酶活性变化，揭示磁处理对小球藻CCM调控的可能机制。为磁处理技术应用于微藻固定CO2的工程强化提供理论依据，丰富电磁场与生物体之间的关系理论。

通过建立可靠的恒稳磁处理生物实验系统，观察单细胞小球藻及莱茵衣藻在磁场中的生长和光合作用，研究磁场对微藻的生物学效应。①为了避免热效应的影响，以永磁体和引磁棒的设计实现了恒稳磁场，建立恒稳磁场生物处理系统，以小球藻和莱茵衣藻单细胞模式生物为研究对象，研究磁场对微藻光合生长的影响。②建立了灵敏度较高的MTT法测定细胞活性的方法，研究以不同形式和不同磁感应强度的磁场短时间和长时间处理微藻，藻的细胞活性以及生长速度的变化，以及对脂类物质的积累的影响。③在蓝弱光下用各种强度的恒稳磁场处理莱茵衣藻，并对藻细胞的细胞分裂，最大光化效率（Fv/Fm）和趋光性的变化进行测定，同时测定碳酸酐酶的活性变化和磁处理过程中碳酸酐酶基因的表达变化，分析莱茵衣藻是否可以通过蓝光受体感受磁场并产生应答。研究结果说明完全避免热效应后，磁场对单细胞微藻的生物学效应较为复杂，与藻株和磁场形式，磁感应强度均有关系，磁处理过程对CCM中关键酶的基因表达会有不同程度的影响。本研究为进一步研究磁场对单细胞光合模式生物的影响打下了良好的基础。