微藻作为第三代生物能源原料,具有生长周期短、光合作用强和不占用农业耕地等优点,近些年吸引了全球众多科学家的眼光。目前微藻生物能源领域的研究发现,其较高的生产成本,削弱了与化石能源的竞争力,限制了微藻生物柴油的工业化和大规模商业化。如何低成本培养高密度、高油脂含量的微藻成为研究热点。海水具有低氮和高盐两种天然特性,能对微藻生长造成胁迫环境,是提高油脂产量的良好选择。然而,海水不利于微藻生物量的积累,导致油脂产率下降。引入合适的超声频率能刺激微藻的生长,海水与超声结合有望成为利用海水资源培养淡水小球藻的新方法。因此,本研究在小球藻SDEC-18生长的对数期引入海水和超声,在两阶段培养中促进其生长和油脂含量:第一阶段在BG11培养液中培养小球藻使其细胞快速生长,第二阶段在海水中进行超声处理刺激脂质积累以提高油脂产率。研究超声协同海水对微藻生长和油脂积累的影响,探明在胁迫条件下淡水藻的生长和油脂合成机制,分析超声及海水对淡水藻生长和物质合成及分泌的影响机制。本研究的主要结论如下:(1)引入两阶段培养,能有效解决海水培养对微藻生长的不利影响。第一阶段,小球藻SDEC-18生长在BG11培养基中,培养过程中小球藻在BG11培养基中的最高生物量为0.52 g/L。第二阶段由于超声处理的引入,能够去除19%的胞外聚合物,提高微藻的生长,进一步将生物量浓度提高到0.63 g/L,最大细胞密度可达5.68×1010个/L,分别是海水对照组的1.4和1.5倍。(2)海水中的高盐度和氮胁迫与超声处理的结合对小球藻起到胁迫作用,有效提高了微藻的油脂产率。在胁迫条件下培养6天,超声协同海水使脂肪积累量从25.45%增加到64.38%,明显高于海水培养基(50.53%),几乎是BG11对照的3倍。油脂产率最高为28.78 mg/L/d,是BG11对照组的3.2倍。(3)海水环境及其处理时长是影响细胞大小的主要因素,胁迫条件下小球藻的大小均大于BG11对照组。在BG11中,平均直径在5.0-7.0μm范围内的细胞占了 77%;海水培养基中,微藻细胞主要大多在6.5-9.5 μm的直径范围内;引入超声后,细胞形态变化不明显,直径集中在7.0-9.5μm之间。在海水和超声胁迫处理6天后,平均直径可达7.6μm,是BG11培养基中细胞直径(5.83 μm)的1.3倍,细胞最大直径为11.02 μm,大多数藻细胞的大小随胁迫时间延长而增大。(4)在油脂积累阶段,Chl-a和总Chl含量降低,而类胡萝卜素含量增加。在BG11培养基中培养10天后,Chl-a(5.3 mg/L)和总Chl(7.25 mg/L)含量最高。第二阶段SDEC-18被转移到海水中后,Chl-a含量降低到2.98 mg/L,Chl-a/Chl-b下降,说明海水引起细胞活性的降低。同时,超声协同海水的处理导致细胞内类胡萝卜素总量的增加,在海水和超声作用的6天内,类胡萝卜素的最大浓度达到0.98 mg/L,Caro/Chl增加,这是小球藻对胁迫环境的响应。