本發明專利技術公開一種微藻間接碳匯能力的定量方法，分別添加兩種δ13C值差異懸殊的碳酸氫鈉同時培養待測微藻，測定藻體δ13C值，利用兩端元的同位素混合模型獲取微藻利用來自于空氣的無機碳源和利用添加的無機碳源的份額；同時在培養過程中測定不同培養時間藻體的葉綠素含量，建立藻體葉綠素生長隨時間的關系模型，依據模型求出藻類生長速率，藻體單位時間內利用添加的無機碳源合成葉綠素的能力即定義為間接碳匯速率，單位藻體的間接碳匯速率則定義為微藻間接碳匯能力；本方法能定量微藻間接碳匯能力，填補了碳匯能力估算中的空白；不需要獲取兩端元的同位素δ13C的絕對值，只需測定兩個同位素標記的碳酸氫鈉的δ13C值，步驟少，計算簡單。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及，屬于應對氣候變化和海洋生物工程領域。
技術介紹
聯合國氣候變化框架公約將溫室氣體“源”定義為任何向大氣中釋放產生溫室氣體二氧化碳和甲烷等，氣溶膠或其前體的過程、活動或機制。溫室氣體“匯”為從大氣中移走溫室氣體、氣溶膠或其前體的過程、活動或機制。全球碳循環的源與匯是以大氣圈為參照系，以從大氣中輸出或向大氣中輸入碳為標準來確定。由大氣中二氧化碳的濃度增加為主導的全球變化，給全世界不僅帶來生態和經濟問題，也帶來了政治問題。在工業革命前，空氣中二氧化碳的濃度僅為280 ppmv，而現在空氣中的二氧化碳的濃度達到391 ppmv，已增加了 40%。 生物無機碳的同化作用是極其重要的碳匯過程。海洋覆蓋了地球表面的70%，它貢獻約50%的地球上的凈初級生產力。因此，海洋生態系統是最重要的碳匯和碳源。微藻(miCToalgae)包括所有生活在水中營浮游生活方式的微小植物，通常就指浮游藻類。微藻結構簡單，其生理過程也相對簡單，有些種類是科學研究的模式植物，如萊茵衣藻、小球藻，很多種類還可以人工培養，這為我們的研究提供了便利。微藻對水體無機碳的利用有兩種方式，(I)利用大氣中的二氧化碳。CO2作為線性非極性分子，呈電中性，它可以自由擴散進入細胞雙層脂膜，進入細胞中的CO2為微藻細胞的光合作用所利用；(2)利用溶液中碳酸氫根離子。碳酸氫根離子既可以直接轉運也可間接轉運到細胞中為微藻細胞所利用。碳酸氫根離子的直接轉運指的是經過細胞質膜表面載體蛋白或陰離子交換蛋白，直接把碳酸氫根離子轉運到細胞內，在胞內經碳酸酐酶轉化為CO2或直接以碳酸氫根離子的形式由葉綠體膜蛋白主動運輸到葉綠體內，經碳酸酐酶轉化成CO2供核酮糖-1，5 二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)固定；碳酸氫根離子的間接轉運是指依賴于胞外碳酸酐酶的碳酸氫根離子的間接轉運。水體中存在4種無機碳形式，它們分別是C02，HCO3 _，H2CO3和CO32 _，這四種形式存在著如下平衡 CCbIH2OeH2CO3HHCO3十H+hCC)32-+2H+(式一) 因此，無論微藻利用二氧化碳還是利用碳酸氫根離子，它們都可能有兩個來源，一個是來源于空氣中的無機碳，另一個來源于溶液中固有的碳酸氫根離子。無論藻類采用二氧化碳利用途徑還是采用碳酸氫根離子利用途徑，只要來源空氣的無機碳被同化，我們稱為藻類直接碳匯，而無論藻類采用二氧化碳利用途徑還是采用碳酸氫根離子利用途徑，來源水體固有的無機碳被同化稱為間接碳匯。直接碳匯直接移去大氣中的二氧化碳，而間接碳匯通過移去水體固有的無機碳改變水體無機碳的平衡，間接移去大氣中的二氧化碳。以前人們測定或估算的微藻碳匯都為直接碳匯，而間接碳匯為人們所忽視，更談不上定量了。自然界中碳元素有兩種穩定同位素=12C和13C,它們的天然平均豐度分別為98.89%和I. 11%。穩定碳同位素組成通常用δ13α%。)表示，自然界中313(的變化為-90%廣+20%。。穩定碳同位素的強烈分餾特征是識別微藻無機碳來源的基礎。質量平衡原理以及同位素混合模型和化學計量學方法，是定量識別微藻無機碳來源的基礎。目前海洋碳匯的估算利用的數據為大氣中的二氧化碳的通量，忽視了海洋生態系統中水生生物的重碳酸鹽的利用，這嚴重影響碳匯估算的精度，導致一些應對氣候變化的政策和措施的有效性降低。定量微藻間接碳匯能力將有助于科學估算碳匯，切實有效地制定應對氣候變化的政策和措施，同時，也為微藻生物技術的發展和水華赤潮的治理提供科學依據。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是，提供，填補了碳匯能力估算中的空白。本專利技術采取以下技術方案它包括以下步驟第一，選擇兩種S13C值差值大于8 %。的碳酸氫鈉作為同位素標記I和同位素標記2分別添加到培養液中來培養待測微藻；同位素標記I的碳酸氫鈉的δ 13C值為δ C1,同位素標記2的碳酸氫鈉的δ 13C值為δ C2 ； 第二，待測微藻在被考察的培養條件下培養，分別測定不同培養時間下的藻體葉綠素a含量; 第三，待培養I至9天后，收獲藻體，分別測定兩種同位素標記的培養液培養的相對應的各培養條件下的、被考察微藻的穩定碳同位素組成S 13C的值δτ1、δΤ2； 第四，依據不同培養時間下的藻體葉綠素a含量數據，構建微藻在待測培養條件下的葉綠素a與時間的指數生長方程，對方程求導，獲得微藻的生長速率； ffvi 一 (Sto 第五，通過方程& = ^「，計算出微藻各培養條件下利用添加的無機碳源的份額 5ci—OC2fB; 第六，依據微藻各培養條件下利用添加的無機碳源的份額fB以及微藻的生長速率，計算微藻間接碳匯速率； 第七，構建微藻間接碳匯速率與葉綠素a的方程，對方程求導，獲得單位藻體的微藻間接碳匯速率則為微藻間接碳匯能力，同時求出了微藻總碳匯能力，微藻總碳匯能力則為微藻間接碳匯能力/fB。本專利技術的優點如下 本專利技術采取如下的思路分別添加兩種S 13C值差異懸殊的碳酸氫鈉同時培養待測微藻，測定藻體S13C值，利用兩端元的同位素混合模型獲取微藻利用來自于空氣的無機碳源和利用添加的無機碳源的份額。同時在培養過程中測定不同培養時間藻體的葉綠素含量，建立藻體葉綠素生長隨時間的關系模型，依據模型求出藻類生長速率，藻體單位時間內利用添加的無機碳源合成葉綠素的能力即定義為間接碳匯速率，單位藻體的間接碳匯速率則定義為微藻間接碳匯能力。獲取無機碳源份額的原理 微藻利用的無機碳源為空氣的無機碳和添加的無機碳。因此，可以利用兩端元的同位素混合模型獲取微藻利用來自于空氣的無機碳源和利用添加的無機碳源的份額。兩端元的同位素混合模型可以表示為5 Ti= 5 Ai- fBi 5 Ai +fBi 5 Bi (i=l，2,3，------) (I) 這里STi為微藻的S13C值，δΜ為假定為微藻完全利用空氣的無機碳源時藻體的δ 13C值，δ Bi為假定為微藻完全利用添加的無機碳源時藻體的δ 13C值，fBi為該考察微藻利用添加的無機碳源所占的份額。很顯然，只知道δπ很難求出fBi，因此，本專利技術采用具有較大差異的S13C值碳酸氫鈉分別同時培養微藻，以穩定碳同位素雙標記來識別微藻利用添加的無機碳源的份額。對于同位素標記I (i=l)來說，方程(I)表示如下式 3 τι- δ A1_ fB1 δ A1 +fB1 δ B1(2) 這里Sn為用第一種已知S13C值的碳酸氫鈉培養的微藻藻體的S13C值，δΑ1為假定為微藻完全利用空氣的無機碳源時藻體的S 13C值，δΒ1為假定為微藻完全利用添加的無機碳源時藻體的δ 13C值，fB1為該考察微藻利用添加的無機為碳源所占的份額。對于同位素標記2 (i=2)來說，方程(I)表示如下式 3 T2- 3 A2 _ fB2 δ A2 +fB2 δ B2( 3 ) 這里St2為用第一種已知S13C值的碳酸氫鈉培養的微藻藻體的S13C值，δΑ2為假定為微藻完全利用空氣的無機碳源時藻體的S 13C值，δΒ2為假定為微藻完全利用添加的無機碳源時藻體的δ 13C值，fB2為該考察微藻利用添加的無機碳源所占的份額。(2)和(3)兩個方程中 δ Α1= δ A2，fB=fBi= fB1= fB2，聯立求解權利要求1.，其特征在于 第一，選擇本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種微藻間接碳匯能力的定量方法，其特征在于：第一，選擇兩種δ13C值差值大于8？‰的碳酸氫鈉作為同位素標記1和同位素標記2分別添加到培養液中來培養待測微藻；同位素標記1的碳酸氫鈉的δ13C值為δC1，同位素標記2的碳酸氫鈉的δ13C值為δC2；第二，待測微藻在被考察的培養條件下培養，分別測定不同培養時間下的藻體葉綠素a含量；第三，待培養7至9天后，收獲藻體，分別測定兩種同位素標記的培養液培養的相對應的各培養條件下的、被考察微藻的穩定碳同位素組成δ13C的值δT1、δT2；第四，依據不同培養時間下的藻體葉綠素a含量數據，構建微藻在待測培養條件下的葉綠素a與時間的指數生長方程，對方程求導，獲得微藻的生長速率；第五，通過方程？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？，計算出微藻各培養條件下利用添加的無機碳源的份額fB；第六，依據微藻各培養條件下利用添加的無機碳源的份額fB以及微藻的生長速率，計算微藻間接碳匯速率；第七，構建微藻間接碳匯速率與葉綠素a的方程，對方程求導，獲得單位藻體的微藻間接碳匯速率則為微藻間接碳匯能力，同時求出了微藻總碳匯能力，微藻總碳匯能力則為微藻間接碳匯能力/fB。2012104052788100001dest_path_image002.jpg...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳沿友，李海濤，李潛，謝騰祥，劉叢強，王寶利，劉瑩，
申請(專利權)人：中國科學院地球化學研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。