[发明专利]一株高产油莲园绿球藻及其用途

说明书

技术领域：

本发明属于微生物及生物能源技术领域，具体涉及一种高产油莲园绿球藻及其用途。

背景技术：

微藻是生产生物柴油的理想原料，但高生产成本制约了其产业化进程，利用微藻生产生物柴油首先需要获得具有优良性状的产油微藻藻株，但目前已报道的产油微藻仍然存在诸多缺点：

1)藻种的生长速度慢且生物量低，特别是在油脂快速积累期，绝大部分藻种的生物量低于4.0g L^-1，无法满足下游生物柴油提炼的原料需求。

2)许多微藻仅可在逆境条件下积累较高含量的油脂，但逆境条件下微藻的生长受到严重抑制，导致生物质积累量降低，而在正常培养阶段，其油脂含量低于30％，无法满足规模化生产的需要。

3)中性脂含量未公布或相对较低，微藻脂类可分为中性脂、糖脂和磷脂，其中中性脂是生产生物柴油的最理想材料，而过高含量的糖脂和磷脂将会严重影响生物柴油的品质。

4)一些产油微藻，如小球藻，其细胞体积较少，采收困难，目前针对此类微藻的采收方法仅有高速离心，设备成本高，能耗大，导致微藻生物柴油成本增加。

5)产油微藻的耦合培养方式研发不足。微藻生物柴油的高成本是制约其产业化开发的主要瓶颈，获得可在生活废水生长的产油微藻，并以生活废水替代部分营养盐培养产油微藻，在生产生物柴油的同时净化环境，具有双重作用。目前已公开的专利中，一些专利产油微藻不能在废水中生长，如衣藻，另外，一些专利产油微藻并未提及其废水处理特性。

世界能源危机的加剧激发了科学家探寻持续、可再生、环境友好型能源形式的兴趣，产油微藻(oleaginous microalgae)相对于其他陆生高等油料作物具有细胞结构简单、光合效率高、生长速率快、单位面积油脂产量高、可合成高附加值产品、可在废水中生长、同时可吸收二氧化碳(发电厂、水泥厂等)净化环境等优势，被认为是生产生物柴油(biodiesel)的理想原料。

微藻种类多样，目前自然界中发现的微藻种类已超过40,000种，不同门类的藻类在形态、生长特性、环境适应性、营养需求、油脂积累特性和脂肪酸组成等方面存在较大差异，上述差异为产油藻株的筛选提供了广阔的空间。正常条件下，绿藻的平均总脂含量为25.5％DW，硅藻为22.7％DW，其他藻类(金藻纲,真眼点藻纲,甲藻门,黄藻纲和红藻纲)为27.1％DW，而在胁迫条件下绿藻的总脂含量提高为45.7％DW，硅藻提高为44.6％DW，其他藻类(金藻纲,真眼点藻纲,甲藻门,黄藻纲和红藻纲)提高为44.6％DW，蓝藻中未发现储藏性脂类的积累。选育性能优越的藻株是开展产油微藻生理生化研究和产业化培养的基础，可用于产业化培养的工程藻株应具备：(1)生长速度快、生物质浓度高；(2)油脂积累速度快且含量高；(3)广温适应性；(3)易培养，可抵抗环境中细菌、杂藻、真菌、原生动物、变形虫侵害；(4)具有较低的夜间呼吸作用；(5)具备遗传改造的可行性。

目前产油微藻藻种资源开发中存在的问题主要包括：1)专利藻种较少，目前已申请专利保护的产油微藻主要集中在小球藻和栅藻两种类型，其他藻类(如硅藻、金藻等)较少报道；2)小球藻细胞相对较小，后续采收成本高；3)产油微藻用途单一，按目前微藻生物柴油的成本进行核算，远不能满足产业化生产的需要，如能进行整合技术研发，将在一定程度上降低微藻生物柴油的生产成本，如耦合废水处理、耦合二氧化碳减排、耦合高附加值活性物质的开发等；4)目前已报道的大部分藻株与理想的工程藻株还存在一定差距(生长速率、总脂产量、抗逆性等)，不具备规模化培养价值。综上所述，目前已公开的产油微藻藻株并不能完全用于微藻生物产油的产业化应用中，有必要进行新资源产油微藻的持续探索。

目前已公开的“微藻生物柴油专利”中，涉及藻种保护的专利主要包括：

1)一株小球藻及其培养方法和应用(专利申请号：CN201110145547.7)，该发明公开了一株小球藻藻株(Chlorella sp.MRA-1，保藏编号为CGMCC No.4652)，该藻可适应多种培养基、温度、氮源浓度、CO₂浓度条件，在低氮条件下的油脂含量和产率高，该藻株可应用在CO₂的固定，废水的净化，油脂、蛋白质、色素、淀粉、多糖、核酸等生物质的生产。