【正文】 高于， 獲得 12 個油脂含量高于 60%藻株。 3. 計算獲得平板式、管道式光生物反應(yīng)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(jié)果相對照以修正 CFD 計算。 4. 在上年基礎(chǔ)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(biāo)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(dǎo)微藻中脂類過量合成與響應(yīng)機(jī)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(xué)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。 6. 確定能源微藻細(xì)胞特性對不同破壁方法與效率的影響規(guī)律并解析其機(jī)制。 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(diào)控與響應(yīng)規(guī)律；開展計量學(xué)、過程特征及動力學(xué)研究；進(jìn)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(jìn)行室外微藻擴(kuò)大培養(yǎng)。 6. 研究用于微藻細(xì)胞壁的不同的生物催化反應(yīng)過程和化學(xué)反應(yīng)過程。 8. 以神府煤為基礎(chǔ)，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 。 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(jìn)行優(yōu)化 。 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 。 8. 改善藻渣煤漿的漿體性能，獲得適合于工業(yè)應(yīng)用的高濃度藻渣煤漿。 10. 完成對產(chǎn)甲烷癥的馴化及 我國能源微藻規(guī)模化制備的全生命周期分析數(shù)據(jù)庫的建立 。 16 16 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 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。 3. 采用 PIV、 LDA 測試技術(shù)，對氣 —液 — 固三相的平板式、管道式光生物反應(yīng)器進(jìn)行流動特性研究，能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)， 光生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)優(yōu)化。 5. 研究油水共存條件下高效轉(zhuǎn)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 。 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(jié)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)。 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(jī)制 。 6. 研究水代法、有機(jī)溶劑萃取法等油脂提取工藝。 8. 研究藻渣與煤共氣化時對煤氣化動力學(xué)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(zhuǎn)化規(guī)律； 研究能源微藻非油脂組分的組成對厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣過程的影響規(guī)律 。 10. 根據(jù)來自實驗室和工廠規(guī)模的數(shù)據(jù)驗證模型。 7. 掌握藻渣與煤共氣化時對煤氣化動力學(xué)的影響以及煤灰熔點影響，確定合適的氣化工藝條件。 9. 完成 能源微藻非油脂組分的組成對厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣過程的影響規(guī)律 。 10. 在 SCI 和 EI 期刊上發(fā)表論文3446； 申請專利 914 項 ； 培養(yǎng)12 名博士研究生和 1213 名碩士研究生 。 2. 基于能源微藻的代謝網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測，結(jié)合組學(xué)技術(shù)，甄別和改造可工業(yè)規(guī)模培養(yǎng)的能源微藻的碳流分配規(guī)律和油脂合成積累的調(diào)控基因及高效光能利用和固碳的調(diào)控基因或因子，初步進(jìn)行構(gòu)建高油脂合成、高光效的轉(zhuǎn)基因株系，探索能源微藻工程1. 提供 23種能源微藻與規(guī)?；苽潴w系相關(guān)的生物學(xué)特征。 3. 提出基于微藻代謝的過程優(yōu)化控制方法，形成技術(shù)方案；開始進(jìn)行規(guī)模培養(yǎng)示范；并對優(yōu)化反應(yīng)器進(jìn)行逐級放大并通過自養(yǎng)培養(yǎng)驗證，得到放大規(guī)律。 3. 能源微藻的代謝規(guī)律及代謝流的動態(tài)變化研究，基于代謝的過程優(yōu)化控制方法 及光生物反應(yīng)器的放大規(guī)律研究。 5. 研究能源微藻的高效低成本、易放大采收、破壁及油脂提取工藝優(yōu)化原理 。 7. 開發(fā)同時獲取高值產(chǎn)品和油脂的分離技術(shù) 。 9. 在熱態(tài)試驗平臺上開展藻渣煤漿中氮、磷元素的遷移規(guī)律研究 。 11. 形成非油脂組分制備大宗能源揭示戶外環(huán)境因子誘導(dǎo)微藻中脂類過量合成與響應(yīng)機(jī)制；全面闡明能源微藻培養(yǎng)體系 CO2吸收過程的放大規(guī)律；建立基于重構(gòu)全基因組代謝網(wǎng)絡(luò)模型與多尺度分析方法相結(jié)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；在規(guī)模培養(yǎng)系統(tǒng)中，單位油脂能耗及經(jīng)濟(jì)成本基本不增加的前提下，油脂產(chǎn)率提高1015%以上，并測算出培養(yǎng)過程的成本，提出大規(guī)模培養(yǎng)工藝設(shè)計方案。 6. 初步完成獲取高值產(chǎn)品和油脂的分離技術(shù) 。 8. 完成藻渣煤漿氣化條件下藻中氮、磷等易導(dǎo)致水體環(huán)境富營養(yǎng)化元素的遷移規(guī)律研究。 10. 建立能源微藻規(guī)?；苽涞娜嬷芷诜治銎脚_ 。 19 19 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 產(chǎn)品的法體系，建立與年產(chǎn) 10噸生物柴油相配套的非油脂組分能源化利用的設(shè)備與工藝（所采用的技術(shù)路線一定要具有易放大、高效率、低成本及低能耗等產(chǎn)業(yè)化必備的特征） 。 2. 整合能源微藻光合固碳和油脂積累系統(tǒng)生物學(xué)研究全面開展構(gòu)建高油脂合成、高光效的轉(zhuǎn)基因株系，探索能源微藻工程藻株應(yīng)用的可行性。完成進(jìn)行能源微藻培養(yǎng)的經(jīng)濟(jì)分析。 2. 構(gòu)建 57 株生長快速、高效積累油脂的轉(zhuǎn)基因株系，轉(zhuǎn)基因株系至少要在戶外小試水平上提高10%以上。 3. 提出全新的高效低成本光反應(yīng)器的設(shè)計原理、培養(yǎng)過程優(yōu)化控制方法；及基于光分布特性參數(shù)的放大規(guī)律。 5. 確定高值產(chǎn)品的理化特性和可能的應(yīng)用市場 。 戶外規(guī)模光自養(yǎng)過程優(yōu)化與放大方法；在單位油脂能耗及經(jīng)濟(jì)成本基本不增 加的前提下，油脂產(chǎn)率提高 1525%以上，并測算出培養(yǎng)過程的成本，提出大規(guī)模培養(yǎng)工藝設(shè)計方案 ， 以及培養(yǎng)研究生工作。 6. 完成課題驗收工作。對所篩選藻株 經(jīng)理化誘變、環(huán)境脅迫、高通量篩選和批量 評價，獲得具有規(guī)模化培養(yǎng)性能的優(yōu)良藻株。通過比較基因組學(xué)研究，解析可工業(yè)規(guī)模培養(yǎng)藻種優(yōu)良株系優(yōu)良性狀的遺傳基礎(chǔ)。通過生物數(shù)據(jù)信息挖掘， 建立基于規(guī)?；阅芴卣鳎ㄋ偕L、高抗逆、高含油）的藻種綜合評價體系。結(jié)合公共基因組序列和代謝途徑數(shù)據(jù)庫，重構(gòu)全基因組代謝網(wǎng)絡(luò)模型，甄別能源微藻光合固碳和油脂合成與積累的調(diào)控因子 。基于重構(gòu)的全基因組代謝網(wǎng)絡(luò)模型，甄別和改造可工業(yè)規(guī)模培養(yǎng)的能源微藻的碳流分配 規(guī)律和油脂合成積累的調(diào)控基因及高效光能利用和固碳的調(diào)控基因，構(gòu)建高產(chǎn)油、高光效的轉(zhuǎn)基因株系，以期為規(guī)模化培養(yǎng)提供優(yōu)良藻株以及為規(guī)?；庾责B(yǎng)培養(yǎng)工藝優(yōu)化提供指導(dǎo)。采用 PIV 和 LDA 等測試技術(shù)，進(jìn)行混合特性模擬結(jié)果的實驗驗證與模擬方法的修正。對三角褐指藻、小球藻等在不同類型光生物反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，確定影響能源微藻高效率培養(yǎng)的敏感性參數(shù)，并對不同類型的光生物反應(yīng)器的培養(yǎng)效率進(jìn)行評價。 4. 采用恒化培養(yǎng)和同位素 13C 標(biāo)記等方法研究典型能源微藻（如小球藻等）不同環(huán)境條件 （光強(qiáng)與細(xì)胞密度、 CO2濃度與 pH、溫度、 N 等營養(yǎng)物）下的光自養(yǎng) 培養(yǎng)過程以 及生長模式轉(zhuǎn)變（如異養(yǎng)轉(zhuǎn)光自養(yǎng)）時基因組、轉(zhuǎn)錄組和脂組等的差異和變化規(guī)律； 采用組學(xué)及 13C 標(biāo)記等手段，結(jié)合所構(gòu)建的微藻全基因組代謝網(wǎng)絡(luò)模型，研究重要環(huán)境影響因子條件下的碳代謝和油脂累積的規(guī)律，闡析環(huán)境優(yōu)化及脅迫條件下的代謝過程特征和細(xì)胞與環(huán)境相互作用機(jī)制；采用恒化培養(yǎng)或批培養(yǎng)方法開展不同環(huán)境條件下的細(xì)胞宏觀代謝流研究，獲得細(xì)胞生長與油脂累積過 程動力學(xué)模型；研究既是碳源又是酸度平衡調(diào)節(jié)物的 CO2 的吸收規(guī)律及其與培養(yǎng)過程的耦合調(diào)控方法；采用恒化培養(yǎng)或批培養(yǎng)方法， 對 微藻 光自養(yǎng) 培養(yǎng)過程 的 在線參數(shù) （如 pH、溫度、 CO2濃度等）、在線生理參數(shù) （ 如 在線 CO2固定速率、 O2 釋放速率、細(xì)胞呼吸強(qiáng)度等）、離線參數(shù) （ 如細(xì)胞密度、油脂含量等 ） 進(jìn)行相關(guān)性分析，形成多尺度參數(shù)分析方法；在 重構(gòu)全基因組代謝網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上結(jié)合宏觀代謝流多尺度分析方法，建立適于微藻細(xì)胞培養(yǎng)過程優(yōu)化的新方法；研究基于 微 藻細(xì)胞生理、光照方向混合及光衰減特性相結(jié)合的光自養(yǎng)培養(yǎng)過程放大方法，為規(guī)模化能 源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程放大提供理論基礎(chǔ)。 6. 解析能源微藻非 油脂組分的多元特性，建立其表征方法，在此基礎(chǔ)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組成的影響規(guī)律，根據(jù)能源微藻非油脂組分的多元組成特性，建立相應(yīng)的微藻非油脂組分的高值化和能源化利 23 23 用方法，實現(xiàn)能源微藻資源的綜合利用。通過分析微藻能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換和運輸、季節(jié)環(huán)境條件影響等過程中的能量平衡，從微藻能源生產(chǎn)過程中各單元能量的投入與產(chǎn)出、 CO2排放、廢水排放等角度綜合考慮，對微藻能源生產(chǎn)過程進(jìn)行全生命周期分析，評價其過程經(jīng)濟(jì)性，為推進(jìn)微藻能源的規(guī)?；M(jìn)程奠定基礎(chǔ)