微藻定向培育是生态健康养殖的重要措施,而将浓缩的微藻作为生态制剂应用于养殖池塘中,可加快实现池塘微藻的定向培育。微藻生态制剂是可即时使用的具有特定生态学功能的活性微藻产品,可通过大规模化培养微藻、浓缩活体微藻来生产,然而微藻生态制剂的开发利用一直面临着藻体活体浓缩效率低、成本高等问题。波吉卵囊藻(Oocystis borgei)是一种已开发的在对虾养殖水质调控方面具有显著成效的微藻生态制剂,在提高对虾养殖产品质量,加速对虾绿色健康养殖方面发挥重要意义。波吉卵囊藻的自沉降特性对藻类活体浓缩有重要意义,但影响其自沉降回收的因子以及自沉降机理尚未见相关报道。因此,本文通过研究不同氮、碳浓度对波吉卵囊藻生长、生化组分含量及沉降变化的影响,分析其沉降与生长及生化组分的关系;同时运用代谢组学分析方法了解波吉卵囊藻响应氮浓度的内在调控规律,初步探究波吉卵囊藻自沉降的生物学机制。主要结果如下:1.氮浓度对波吉卵囊藻沉降的影响氮浓度对波吉卵囊藻沉降率有显著影响(P<0.05),波吉卵囊藻沉降率与生长及生化组分有显著性,其中,相关性最显著的是脂质含量和生物量,其次为总糖含量。波吉卵囊藻的生物量和沉降率呈正相关关系,皮尔逊系数r为0.785,生物量越多,沉降率越高。波吉卵囊藻的脂质和总糖与沉降率呈负相关关系,皮尔逊系数r分别为-0.788和-0.731,脂质和总糖的含量越少,沉降率越高。波吉卵囊藻的蛋白质与沉降率无显著相关关系。氮浓度为12.32 mg/L时,卵囊藻生长状态最佳,脂质和总糖含量最少,沉降率显著优于其他浓度组,短时(6 h)沉降效果最好为75%。2.碳浓度对波吉卵囊藻沉降的影响碳浓度对波吉卵囊藻沉降率有显著影响(P<0.05),波吉卵囊藻沉降率与生长及生化组分有显著性,其中,相关性最显著的是脂质含量和生物量,其次为蛋白质含量。波吉卵囊藻生物量与沉降率呈正相关关系,皮尔逊系数r为0.884,细胞生长越好,生物量越多,沉降率越高。波吉卵囊藻的脂质和蛋白质与沉降率呈负相关关系,皮尔逊系数r分别为-0.748和-0.582,脂质和蛋白质的含量越少,沉降率越高。波吉卵囊藻总糖与沉降率无显著相关关系。碳浓度为49.57 mg/L时,卵囊藻生长状态最佳,脂质含量最少,沉降率显著优于其他浓度组,短时(10 h)沉降效果最好为69%。3.不同氮浓度下波吉卵囊藻代谢组学研究应用UPLC-QE-MS技术对无氮NS(0 mg/L)、低氮LN(6.16 mg/L)、对照Control(12.32 mg/L)、高氮HN(492.8 mg/L)、高氮胁迫HS(862.4 mg/L)5个组30个样本进行非靶向代谢检测分析,正负离子模式下分别检测到17392和10948个离子峰,分别鉴定得到695和157种代谢物。随着氮浓度的增加,高氮HN和高氮胁迫HS组代谢物上调最多,Control组次之,低氮LN、无氮NS组最少,高氮条件对代谢物积累起主要作用。Control组的脂类物质积累较少,蛋白物质开始积累,细胞密度增加从而沉降率较高;无氮和低氮时,藻细胞通过蛋白质降解合成糖类和脂类物质,细胞密度减小使细胞沉降率降低;高氮和高氮胁迫下脂类积累,合成囊泡结构的物质较多,导致细胞沉降率较低。不同氮浓度下氨基酸、脂类、糖类等差异代谢物导致藻细胞中一系列物质的积累、细胞结构、成分和细胞密度发生变化,从而以影响细胞沉降率。综上所述,碳、氮浓度通过影响波吉卵囊藻的生长和生化组分来改变藻细胞的沉降率,波吉卵囊藻的生物量和沉降率呈正相关关系,脂质含量和沉降率呈负相关关系,在一定条件下,波吉卵囊藻的蛋白质和总糖含量对沉降率具有相关性,取决于其重力能否抵消细胞浮力。综合氮浓度对波吉卵囊藻沉降影响的生理与代谢组结果,当氮浓度为12.32 mg/L,波吉卵囊藻生长速度快,细胞密度增加,细胞内脂类和糖类物质积累少,蛋白质积累,导致此组沉降率最高,6 h可达75%。通过优化细胞内的碳氮分配,尽可能使碳流流向生物质与蛋白质合成方向,减少糖类和脂质的合成,可增加波吉卵囊的沉降率。