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面对全球化石燃料的枯竭及生态环保的迫切需求,新能源的开发利用日益受到国际市场的重视。生物柴油被认为是可替代传统柴油的重要手段,其作为全世界正大力推行的可再生能源项目,具有毒性低、可持续性及清洁少污染等优点。但目前要使生物柴油成为主流仍存在着困难和挑战。生物柴油推广最重要的瓶颈就是经济效益,目前市场上常用的餐饮废油成分不稳定,开发利用成本较高且废弃物污染较大,植物或动物油原料成本较多,可占生产成本的70%以上。最新研究表明,与地面植物相比,微藻培育占用较少的农用土地,且生长速率快,采用微藻制备生物柴油有望进一步节约生产成本。在微藻中,蓝藻在极端环境条件下也可生存,且其生产的生物柴油燃烧完全且产生较少的硫化物及颗粒物,对人类健康和大气危害较少,具有明朗的开发前景。进一步提高蓝藻的生长速率,并提高蓝藻的脂质生产力和其产生生物柴油的燃烧性能,是蓝藻基生物柴油的研究热点。由于蓝藻与革兰氏阴性菌细胞壁的相似性,蓝藻对抗生素敏感。本论文选定典型产油蓝藻——集胞藻PCC 6803为目标生物,研究五种典型抗生素——环丙沙星(CIP)、阿莫西林(AM)、磺胺甲恶唑(SMZ)、四环素(TET)和螺旋霉素(SPI)对其生长、叶绿素a含量、光合作用活性、脂质含量及脂肪酸组成的调控效应。研究发现,五种抗生素均可显著(p<0.05)刺激集胞藻的生长,100ng L-1 CIP处理组、AM处理组、SMZ处理组、TET处理组和SPI处理组的生物量分别为溶剂对照组的1.44、1.49、1.5、1.48和1.52倍。五种抗生素均显著(p<0.05)刺激了集胞藻叶绿素a含量的增加和光合活性参数(Fv/Fm、rETRmax)的上升,表明抗生素对藻细胞的光合作用具有促进作用。抗生素暴露诱发了集胞藻的脂质积累,五种抗生素处理组的脂质生产力分别为溶剂对照组的2.04、2.29、2.49、2.15和1.95倍。抗生素改变了集胞藻的脂肪酸组成,提高了单不饱和脂肪酸的含量且降低了多不饱和脂肪酸含量,提升了集胞藻生产的生物柴油的燃烧性能。综合生物量、脂质生产力和脂肪酸组成的变化,发现SMZ处理组和TET处理组对产油性能的提升效果最为显著。为进一步解释抗生素对集胞藻生长和油脂产量的刺激结果,从蛋白质组学角度分析了磺胺甲恶唑(SMZ)和四环素(TET)调控集胞藻PCC6803产油性能的分子机制。研究表明,SMZ处理组和TET处理组分别引发了 134个和117个蛋白差异表达,上调蛋白质多于下调蛋白质,证明抗生素胁迫会导致集胞藻PCC6803蛋白质组产生适应性响应。蛋白质组学结果表明,核糖体蛋白在集胞藻对抗生素的适应性响应过程中发挥重要作用。两种抗生素对藻细胞蛋白质组的调控模式具有相似性。磺胺甲恶唑(SMZ)和四环素(TET)均可调控集胞藻的13个生物学过程,其中细胞分化和分裂相关的蛋白质在SMZ处理组和TET处理组中均过量表达,说明了抗生素可刺激藻细胞的生长。磺胺甲恶唑(SMZ)和四环素(TET)暴露条件下,集胞藻细胞中光合作用相关蛋白上调,进而导致藻细胞光合活性上升,为细胞生长和脂质合成提供能量支持。差异蛋白的响应表明磺胺甲恶唑(SMZ)和四环素(TET)通过抑制碳水化合物的分解代谢和转运,促进了脂质的累积,通过调控生物合成相关蛋白的差异表达,扰细胞物质的合成模式,从而调整集胞藻细胞内脂肪酸组成。