【文章內容簡介】 . 發(fā)現(xiàn)并鑒定主要環(huán)境因子作用下的脂代謝標志物 23 個，初步了解環(huán)境因子誘導微藻中脂類過量合成機制；初步建立能源微藻規(guī)模化光自養(yǎng)過程培養(yǎng)過程動力學模型；掌握 CO2基本傳遞過程。 5. 建立能源微藻細胞特性表征的方法。 6. 確定能源微藻細胞特性對不同采收方法與效率的影響規(guī)律并解析其機制。 。 7. 明確本課題各研究內容的研究方案，完善技術路線。 8. 完成藻渣樣品的初步表征與預處理方法初步調研，獲得預處理方法的理論基礎。 13 13 研究內容 預期目標 律；進行室外微藻培養(yǎng)。 5. 對能源微藻規(guī)?；囵B(yǎng)過程中細胞特性進行表征。 6. 研究幾種采收方法對藻細胞采收效率的影響規(guī)律及其影響機制。 7. 建立細胞不同組分（如蛋白質、多糖、色素、維生素等）、不同時期、不同微藻對應的表征方法，在此基礎上系統(tǒng)考察不同的油脂提取方法對能源微藻非油脂組分的影響規(guī)律；研究影響細胞組分的因素（培養(yǎng)基、培養(yǎng)條件等），尋求各因素與組分之間的相關規(guī)律 。 8. 改造現(xiàn)有熱態(tài)實驗平臺和制漿平臺，包括現(xiàn)有平 臺的取樣與測試系統(tǒng)；并進行微藻預處理裝置平臺的設計、搭建和調試。 9. 探索藻渣 預處理改性方法，初步建立利用藻渣發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的平臺。 10. 建立高通量的分析系統(tǒng)對所選藻種包含的高值副產(chǎn)品進行分析。 11. 針對微藻能源生產(chǎn)過程的每一個關鍵組件和過程開發(fā)過程模型。 9. 完成熱模實驗平臺以及取樣與測試平臺的改造、搭建與測試。 10. 發(fā)表 SCI 或 EI 收錄論文 13～ 18篇 ， 申請專利 24 項。 培養(yǎng)博士生 1 名，碩士生 23 名 。 14 14 研究內容 預期目標 第 二 年 1. 完善藻種庫的建設，繼續(xù)篩選能源微藻，選育粗油脂含量高于40%的能源微藻，建立高于 60%的能源改良藻株；獲得可規(guī)模培養(yǎng)的性能優(yōu)良藻株，建立能源微藻遺傳改良原理和方法體系。 2. 基于重構模型并結合組學分析，研究限制微藻二氧化碳吸收和利用的主要因素：包括微藻二氧化碳吸收和利用的機制和特性；環(huán)境條件對二氧化碳的吸收和利用的影響等。探索油脂及其他儲存性化合物合成機制及調控：包括微藻光合作用所獲取的能量及碳硫的分配；微藻中不同類油脂的合成途徑及增加油脂合成的策略；淀粉 等儲存性化合物合成機制及與油脂合成的關系；微藻細胞內油脂和儲存性化合物的調控機制等；闡述培養(yǎng)條件及環(huán)境因素對細胞生長和油脂合成的影響：包括營養(yǎng)條件影響細胞生長和油脂合成的分子作用機理；微藻培養(yǎng)系統(tǒng)中理化條件對細胞生長和油脂合成的影響等。進一步研究小球藻和微擬球藻的遺傳操作系統(tǒng)，獲得新型有自有知識產(chǎn)權的遺傳操作系統(tǒng)。 3. 采用 CFD 技術，對氣 — 液 — 固三相的平板式、管道式光生物反應器進行 CFD 大渦模擬、同時采用PIV、 LDA 測試技術，對氣 — 液 —固三相的跑道池、園池進行流動1. 篩選基礎粗油脂含量高于 20%的能源微藻 50 株，其中 5 株油脂含量高于 40%，且比生長率高于， 獲得 12 個油脂含量高于 60%藻株。 2. 發(fā)現(xiàn)若干個可能與能源微藻光合固碳和油脂合成與積累相關的調控基因；進一步完善能源微藻的遺傳操作系統(tǒng)。 3. 計算獲得平板式、管道式光生物反應器中的湍動能、上下混合、流場 等混合特性；測試獲得跑道池、園池中的湍動能、上下混合、流場等混合特性并與計算結果相對照以修正 CFD 計算。結合CFD、 LDA 結果及閃光效應，提出新型優(yōu)化光反應器結構和設計原理，并通過自養(yǎng)培養(yǎng)對原反應器進行評價 。 4. 在上年基礎上，再發(fā)現(xiàn)并鑒定出主要環(huán)境因子作用下的脂代謝標志物 23 個，基本掌握戶外規(guī)模化培養(yǎng)過程環(huán)境因子誘導微藻中脂類過量合成與響應機制；完善建立能源微藻規(guī)模化光自養(yǎng)過程培養(yǎng)過程動力學模型；基本闡明能源微藻培養(yǎng)體系 CO2吸收過程的放大規(guī)律。 5. 確定不同能源微藻藻種及其培養(yǎng)工藝對細胞特性的影響規(guī)律 。 6. 確定能源微藻細胞特性對不同破壁方法與效率的影響規(guī)律并解析其機制。 7. 明確培養(yǎng)條件對高值產(chǎn)品在藻 15 15 研究內容 預期目標 特性研究；結合 CFD 計算、 LDA測試對光反應 器結構優(yōu)化，對原反應器進行評價 。 4. 繼續(xù)研究環(huán)境因子對能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程的調控與響應規(guī)律；開展計量學、過程特征及動力學研究；進一步開展能源微藻培養(yǎng)體系 CO2吸收與培養(yǎng)過程耦合規(guī)律研究；初步探討能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程優(yōu)化方法；進行室外微藻擴大培養(yǎng)。 5. 綜合考察藻種及培養(yǎng)工藝對微藻細胞特性變化的影響規(guī)律 。 6. 研究用于微藻細胞壁的不同的生物催化反應過程和化學反應過程。 7. 研究培養(yǎng)條件對高值產(chǎn)品在藻細胞中含量的影響 。 8. 以神府煤為基礎，添加合適的添加劑，研究藻渣摻入比例對藻渣煤漿性能的影響 。 9. 并完成藻渣煤漿霧化性能的測試 。 10. 逐步馴化沼氣生產(chǎn)菌種對藻渣等營養(yǎng)的利用，并對其培養(yǎng)條件進行優(yōu)化 。 11. 整合微藻生產(chǎn)油脂系統(tǒng)的各關鍵過程，并開發(fā)系統(tǒng)模型，進行質量平衡和能量平衡計算。 12. 初步建立面向我國能源微藻規(guī)?；苽涞娜芷诜治鰯?shù)據(jù)庫 。 細胞中含量的影響 。 8. 改善藻渣煤漿的漿體性能，獲得適合于工業(yè)應用的高濃度藻渣煤漿。 9. 獲得藻渣添加比例等對水煤漿固含率、流變性、穩(wěn)定性和霧化性能影響規(guī)律。 10. 完成對產(chǎn)甲烷癥的馴化及 我國能源微藻規(guī)?；苽涞娜芷诜治鰯?shù)據(jù)庫的建立 。 11. 在 SCI 和 EI 期刊上發(fā)表論文2232； 申請專利 913 項 ； 培養(yǎng)36 名博士研究生和 1112 名碩士研究生 。 16 16 研究內容 預期目標 第 三 年 1. 完善能源微藻庫的信息量，獲得可規(guī)?；囵B(yǎng)的能源微藻種（如三角褐 指藻等）的遺傳純系，提高能源微藻種遺傳穩(wěn)定性和生產(chǎn)性能；測試優(yōu)良藻株抗逆性和戶外培養(yǎng)測試其粗油脂含量。 2. 以光能和 CO2等為限制性基質開展藻細胞生理特性的化學計量學和動力學研究，并結合轉錄物組學、代謝組學等技術，研究高光效突變體光合途徑的網(wǎng)絡調控機制，循環(huán)光合磷酸化及光合放氧機理，并闡析光合電子傳遞、光化學與非光化學淬滅等生理過程的分子基礎；研究 CO2 加富對 CO2 固定效率的影響、固碳關聯(lián)酶與碳酸鹽系統(tǒng)變化，闡明碳固定、濃縮及利用分子機制及環(huán)境脅迫下的固碳過程的分子基礎。 3. 采用 PIV、 LDA 測試技術，對氣 —液 — 固三相的平板式、管道式光生物反應器進行流動特性研究，能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)， 光生物反應器結構的系統(tǒng)優(yōu)化。 4. 基本完成環(huán)境因子對能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程的調控與響應規(guī)律研究；完成能源微藻培養(yǎng)體系CO2 吸收與培養(yǎng)過程耦合規(guī)律；基本完成能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程優(yōu)化方法；進行室外微藻規(guī)?；囵B(yǎng)和中試論證。 5. 研究油水共存條件下高效轉化微藻油脂合成生物柴油的作用1. 測試 24株優(yōu)良藻株的抗逆能力和戶外實際油脂得率 。 2. 解析能源微藻高效光能轉化機制，闡明最優(yōu)光能利用與光合固碳關聯(lián)模式， 發(fā)現(xiàn)若干個可能與能源微藻光合固碳、生長生理、油脂合成和環(huán)境及營養(yǎng)條件響應相關的調控基因 ，初步形成能源微藻影響光合固碳和油脂積累的代謝調控網(wǎng)絡 。 3. 測試獲得跑道池、 園池中的湍動能、上下混合、流場等混合特性并與計算結果相對照以修正 CFD計算；確定敏感性混合及光分布特性參數(shù)。 4. 進一步發(fā)現(xiàn)并鑒定 24個重要環(huán)境因子作用下的脂代謝標志物，揭示環(huán)境因子誘導微藻中脂類過量合成與響應機制；完成規(guī)?；庾责B(yǎng)過程培養(yǎng)過程動力學建模實驗；基本闡明能源微藻培養(yǎng)體系 CO2吸收放大規(guī)律；初步建立基于重構全基因組代謝網(wǎng)絡模型與多尺度分析方法相結合的能源微藻戶外規(guī)模光自養(yǎng)過程優(yōu)化與放大方法；開展規(guī)模培養(yǎng)產(chǎn)油微藻，單位油脂能耗及經(jīng)濟成本基本不增加的前提下，油脂產(chǎn)率提高 1525%以上，初步測算成本， 提出大規(guī)模培養(yǎng)工藝設計。 5. 確定能源微藻不同油脂組成特征對甲酯化過程的影響規(guī)律并解析其機制 。 17 17 研究內容 預期目標 規(guī)律 。 6. 研究水代法、有機溶劑萃取法等油脂提取工藝。 7. 對藻高值副產(chǎn)品例如多糖和蛋白的結構 , 熱敏性和穩(wěn)定性進行分析。 8. 研究藻渣與煤共氣化時對煤氣化動力學的影響規(guī)律；研究藻渣與煤共氣化過程中對煤灰熔點影響的規(guī)律；初步研究藻渣與煤共氣化過程中氮、磷元素的遷移、轉化規(guī)律； 研究能源微