[发明专利]一种微藻利用碳酸钙碳源的检测与定量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微藻利用碳酸钙碳源的检测与定量方法，属于应对气候变化和海洋生物工程领域。

背景技术

在工业革命前，空气中二氧化碳的浓度仅为280 ppmv，而现在空气中的二氧化碳的浓度达到391 ppmv，已增加了40%。由大气中二氧化碳的浓度增加为主导的全球变化，给全世界不仅带来生态和经济问题，也带来了政治问题。全球碳酸盐岩中的碳含量为5×10²¹mol，被认为是最大的碳库。碳酸钙又是碳酸盐岩最主要的成分，其在碳酸盐岩中所占的比例大于50%。此外，现代深海沉积物中，碳酸钙沉积物约占32.2%(平均值)。海洋和湖泊不仅是碳酸盐岩的产生场所，也是主要的储存库。海洋和湖泊覆盖了地球表面的70%，含有大量的浮游植物，它贡献约50%的地球上的净初级生产力。因此, 海洋生态系统是最重要的碳汇和碳源。

微藻（microalgae）包括所有生活在水中营浮游生活方式的微小植物，通常就指浮游藻类。微藻结构简单，其生理过程也相对简单，有些种类是科学研究的模式植物，如：莱茵衣藻、小球藻，很多种类还可以人工培养，这为我们的研究提供了便利。

目前海洋碳汇的估算利用的数据为大气中的二氧化碳的通量，忽视了海洋生态系统中水生生物对碳酸钙这一巨大碳库的利用，这严重影响碳汇估算的精度，导致一些应对气候变化的政策和措施的有效性降低。定量微藻对碳酸钙无机碳源的利用量将有助于科学估算碳汇，切实有效地制定应对气候变化的政策和措施，同时，也为微藻生物技术的发展和水华赤潮的治理提供科学依据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种微藻利用碳酸钙碳源的检测与定量方法，填补了碳汇估算中的空白。

本发明采取以下技术方案：它包括以下步骤：第一，选择两种δ¹³C值差值大于8 ‰且晶型相同的碳酸钙粉末作为同位素标记1和同位素标记2分别添加到培养液中来培养待测微藻，并测定起始的待测微藻的稳定碳同位素组成δ¹³C值和蛋白质含量N₀；碳同位素标记1的碳酸钙的δ¹³C值为δ_C1，碳同位素标记2的碳酸钙的δ¹³C值为δ_C2；起始的待测微藻的稳定碳同位素组成δ¹³C值为δ₀;

第二，在培养过程中，测定各培养条件下不同培养时间微藻的蛋白质含量，待培养7至9天后，收获藻体，分别测定两种同位素标记的培养液培养的相对应的各培养条件下的、被考察微藻的稳定碳同位素组成δ¹³C的值δ^h_T1、δ^h_T2和蛋白质含量N₁、N₂；

第三，利用起始藻体的蛋白质含量N₀和稳定碳同位素组成δ¹³C值δ₀与收获时微藻的蛋白质含量N_i，通过校正公式：δ^h_Ti=(N₀/N_i)δ₀+(1-N₀/N_i)δ_Ti对收获时测定的藻体δ¹³C值δ^h_Ti进行校正，计算出校正后的藻体δ¹³C值δ_Ti；

第四，通过方程                                                ，计算出微藻各培养条件下利用添加的碳酸钙碳源的份额f_B；

第五，计算不同培养时间不同培养条件下两种同位素标记的培养液培养的微藻蛋白质含量的平均值，利用指数生长方程拟合微藻的蛋白质计量的生物量随时间变化,得出各培养条件下的、被考察微藻生物量Q_T随时间T变化的方程，Q_T=q+ae^bT，其中Q_T：代表在时间T时以蛋白质计量的微藻生物量，q、a和b：代表拟合参数，e： 2.7183；b的生物学意义为单位生物量的被考察微藻在单位时间内增加的生物量。