2.1 優良藻種的保存
生產生物質燃料,優良藻種的獲取至關重要。篩選出可用于規模化生產的高產、高品質的藻種,重點在于從自然界中直接分離篩選到新的原始藻株。世界上多個實驗室已經篩選到大量藻種,并建立了藻種庫,如UTEX 保藏有約3000 種藻種,CCMP 保藏藻種大于2500 種。但由于這些藻種已經培養了幾十年,可能會發生變異,丟失一些原始性狀。
2.2 藻種篩選條件
1)微藻生長在各種自然水域中,大部分商業化微藻生產設備都是開放式的
水池,生物質的獲取依賴于藻類的自然繁殖。因此,在取樣和篩選時,要考慮到微藻在自然條件中的繁殖能力。
2)大規模的取樣與育種研究中,要篩選適應不同環境的藻種,以實用生產中對不同培養環境、代謝途徑和代謝產物的需要。
3)除了考慮微藻的空間分布外,還要考慮其時間、季節性分布變化,另外,在同一水域中,既有浮游微藻,又有附著在水底的微藻,可應用在不同的培養過程中。因此路線圖中也建議篩選樣品要包括浮游藻類和附著在海底的藻類。
總之,理想的篩選過程需要考慮到生長生理學、產生的代謝物和藻株穩定性三個方面。
2.3 存在問題
1)篩選方法
傳統的微藻篩選使用富集培養法,在分離單一菌株時要花費幾周甚至數月的時間,篩選到的一些單細胞菌落有時是已經在培養的菌株。因此在大規模篩選菌株時,需要發展高通量自動篩選技術,熒光活化細胞分揀法(FACS)是一種高效篩選方法。
微藻大規模篩選的瓶頸在于缺乏可以同時兼顧多種因素的高通量篩選技術,和缺乏對藻株穩定性的測試環節。
藻株穩定性包括多種因素,如培養物的可持續性、環境適應性、混合培養方式中培養物的穩定性、對既定環境中入侵物種的敏感性等。藻類在實驗室中小規模培養與戶外的大規模培養差異很大,因此,在測試藻種穩定性時,一定要進行戶外大規模培養模擬實驗。
2)建立藻種庫
目前,還沒有在世界范圍內可以利用與維護的藻種信息庫,首先私有企業的知識產權保護阻礙了藻種數據的統計,其次,關于藻種生長的詳細信息要從藻類的培養過程中獲得,這也是一項龐大到難以實現的工作。
2.4 領域發展建議
政府應擴大對藻種中心的支持范圍, 以滿足微藻生物燃料發展的需求。如果可能,UTEX 和CCMP 的發展模式可以做一些調整,由公共資金支持的研究項目所獲得的資源或者信息,應該免費或者僅僅收取小部分的使用費,對公眾開放。這種開放資源數據庫的發展和建立需要長期穩定的資金支持。
建設菌種庫的過程中,藻種在入庫時應包含以下信息:
藻種名稱(種,亞種名稱,分類學,索引)
藻種分類管理(收集號,保存)
環境和菌株歷史(特殊生長習性、收集者)
藻種性質:細胞學、生物化學,分子生物學特征和篩選結果。
突變體
質粒和噬菌體
生長條件(培養基、溫度和pH)和發芽條件
生物學相互作用(共生、致病性/致病原因、毒性)
實際應用(常規應用和工業應用)
組學數據(基因組學、轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學)