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听课笔记 | 一文知晓小球藻培养与应用的那些事

 水产前沿 2020-10-16

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  • 文/黑龙江生物科技职业学院范秀娟  中国水产频道周双艳整理

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本文长度为6000字,建议阅读12分钟

一位从事藻类教学与研究28年的在校老师,听她说说小球藻的那点事:
1、首先,从宏观和微观上讲解藻类的基本概念,让大家对藻类有新的认识;
2、然后,详细介绍小球藻的生物学,为小球藻的培养和应用奠定理论基础;

3、最后深入讲解小球藻的培养与应用以及鉴别方法。

注:互动交流部分感兴趣的朋友们请点击【阅读原文】进行查阅吧



藻类的概述

1、藻类的分类-------藻类通常分为11大类


藻类的种类很多,通常有些藻类对水产养殖来说是有益藻类,而有些藻类对水产养殖来说是有害藻类,但是有益藻类与有害藻类不是绝对的,而是相对的。

如绿藻类里面的小球藻、栅列藻、卵囊藻都是目前大量培养的藻类,而水绵、刚毛藻也是绿藻类的藻类,但它属于青苔类,对养殖来说是有害藻类。

又如蓝藻类,大家一谈到蓝藻类的藻类都很恐慌,怕它大量繁殖产生危害,但蓝藻类中的藻类也不全是有害种类,而有些藻类是有益藻类,如说螺旋藻。

所以不能根据某一大类就断定这些藻类是有益和有害,而是要根据具体的种类和数量来判断,这就需要在显微镜下面镜检,首先介绍一下藻类的基本概念。

2、藻类的基本概念


藻类在显微镜下能够观察其形态、结构属于微藻,主要有8大藻类,即绿藻类、硅藻类、蓝藻类、裸藻类、甲藻类、黄藻类、隐藻类和金藻类。藻类是没有胚胎,有叶绿素自养无根茎叶分化的叶状体孢子植物。

我们如何观察这些藻类呢?

3、藻类的宏观特征:



①第一是看水色。

通常一种颜色的水,并不是一种藻类,绿颜色的水它有绿藻,还有裸藻;黄颜色的水有金藻、甲藻、黄藻、硅藻;红颜色的水有血红裸藻、甲藻、壳虫藻、席藻;蓝颜色的水有微囊藻、鱼腥藻。我们单纯从水色来判断这个藻相好不好是不科学的。

②第二个判断的标准看水华现象。

水华有溶液状(硅藻、绿球藻等非鞭毛藻)、云雾状(隐藻、扁藻等鞭毛藻)、膜状(微囊藻、鱼腥藻等带伪空泡)、块状(实球藻、团藻),这些宏观现象包含有不同的藻类,所以根据水华现象不能准确的判断藻类到底是哪一种。


③第三个判断的标准用手触摸,每种触摸的感觉不一样,它所含的藻类的品种也不一样。比如不粘手不发粘的有可能是微囊藻和实球藻,沾手不易清洗的可能是鱼腥藻和绿裸藻,光滑的可能是水绵,粗糙和发涩的可能是刚毛藻。

④第四个判断标准用鼻子闻,闻水的味道,有刺鼻呛味可能是微囊藻或者其它种藻类。

以上都是可以用眼睛看,用手可以摸等宏观的一些标准,但不能仅从宏观上判断某种藻类,而是要根据它的微观镜检结构进行准确的判断。

4、藻类的镜下结构



藻类结构包含细胞壁、细胞质和细胞核。

细胞壁通常有2种情况,一种是没有细胞壁,另一种是有细胞壁。图中的裸藻没有细胞壁,图中的硅藻就有细胞壁。

细胞质内有色素、色素体、同化产物和鞭毛。

色素成分的不同有叶绿素使得藻类呈绿色、黄色素使得藻类成黄色、藻胆素使得藻类成蓝色或红色。


通常能够看到不同颜色的水,就是由于它色素的不同,使得水的颜色的不同。所以从宏观上看水色的不同只能是初步判断大致是哪几种藻类,但是不能准确判断它具体是哪种藻类,而要在显微镜下看,通过检查细胞的结构、从细胞壁、细胞质里面的特征来观察鉴别它是哪种藻类。

藻类由于它个体比较小,通常镜检的时候,用目镜是10×和16×的两种,物镜是有4×、10×、40×、100×,也就是放大倍数最大640倍就可以了,而不用油镜的100×镜头。

5、细胞形态与体制

藻类的形态多种多样,每种藻类的形态不一样,它的结构也是不一样的,要从它的细胞质和细胞核以及细胞内的结构来判断。


藻类有单细胞、单细胞群体和多细胞。在显微镜下藻类形态多种多样,要对照图谱鉴别每种藻类,而不能仅从宏观上判断是哪种藻类。

这就是我讲的藻类的基本概述,给大家讲一个概念性的东西。详细知道有很多问题,以后我们可以再进一步交流。

下面涉及到我们的话题,小球藻的培养和应用的问题。首先介绍小球藻的生物学

小球藻的生物学特征


小球藻是一种单细胞绿藻,属于绿藻门、绿藻纲、绿球藻目、小球藻科、小球藻属,常培养的有:蛋白核小球藻、椭圆小球藻、普通小球藻三种。市面上大家经常见到的小球藻多数是蛋白核小球藻和椭圆小球藻。蛋白核小球藻因为蛋白含量比较高,一般可以作为饲料,同时也可以作为一种调水剂。实验研究蛋白核小球藻在高温季节不是很稳定,椭圆小球藻相比蛋白核小球藻在高温季节要稳定一些。

小球藻在自然水体里面有很多,它可以生活在淡水或半咸水和海水里面。淡水的种类通常是在肥沃的自然水体和潮湿的土壤中,现在大规模的培养已经成功。

小球藻是单细胞藻类,小型(2-12um)



这张图是蛋白核小球藻的图片

蛋白核小球藻是均匀、绿色的液体(第一幅图),把它放到池塘外进行扩培,要看池塘内的条件,如果池塘里面有大量的原生动物、轮虫、枝角类。首先要对池塘进行处理,不然小球藻下到池塘里面,就会被这些大型的动物吃掉。

现在市面上有很多小球藻在出售,小球藻倒入池塘,能否扩培成功是一个很关键性的问题。

①首先,产品本身是小球藻的种类,数量要足够,活性足够强。

②第二池塘水质的条件符合小球藻生长,还必须要有它的适当的肥料。就像我们种庄稼,种子撒上了,如果没有肥料也不可能生长得很好,小球藻也是同样的。一个小球藻在20个小时内能繁殖成4个,它是以4的n次方的速度生长,但是它同时需要有培养基。

③小球藻在扩培的时候它分海水种和淡水种,在盐度不同的情况下使用的小球藻也不是完全一样的。淡水种的小球藻放到海水里面,由于它渗透压的不一致,它繁殖的也不可能好,有的小球藻放到水里面没繁殖起来就是这个道理。一个朋友拿淡水的小球藻放到海水里,结果他来问小球藻怎么繁殖不起来呢?是因为淡水的小球藻放到海水里,由于小球藻在海水的渗透压和淡水的渗透压不同,所以小球藻没能够繁殖起来。(刚才我讲的是三幅图里面的第二幅图。)

第三幅图是室内养殖东星斑的一个代表,它是利用小球藻的水进行养殖的。


市面上一些厂家生产的小球藻产品

到底哪个品种好与不好,产品质量如何?我们不能单从颜色上看,而要拿到显微镜下镜检,才能够知道它到底是不是小球藻和它的活性如何。

①小球藻在镜检下通常它是圆的(蛋白核小球藻),它的色素体我们能够看到,如果它的品质好,它的色素沉淀会很好,如果色素沉淀得不好,说明它的活性就不够好。

我在实验室曾经买了十几个厂家的产品,有些厂家的产品在实验室里面根本就繁殖不起来,它看着是绿色的,但是我们进行培养的时候培养不出绿色的小球藻,说明它的颜色虽然对了,但它不是小球藻,它可能是其它成分兑出来的。

②另外还有一些种类它是有小球藻,但他的种类和数量特别的少,也繁殖不好。小球藻的繁殖是要有一定的条件的。

下面来跟大家说一下小球藻的繁殖到底需要什么样的条件。

小球藻的培养

1.小球藻培养的物理条件

蛋白核小球藻、椭圆小球藻都是无性繁殖,细胞分裂1个分裂4个,每20小时以4的n次方的速度繁殖,繁殖速度非常快;

适合的温度是20-36度,随着温度的升高,繁殖的速度逐渐加快;

pH5.5-8.0,盐度可以从淡水做到海水,实验室做到40‰-50‰之间;

光照条件:5000-8000lux。


如何判断光照强度?我给了一幅图,图上用32w的灯进行判断,它的培养距离是30cm、20cm、10cm,当它距离10cm就是5000lux。

设定的培养条件对养藻来说非常非常重要,我们根据不同地区,从南到北,由于当地的水质条件、环境条件、温度的不一样,培养的结果都不同。

2、小球藻的生长模式

小球藻的生长模式分为几个阶段,最开始的时候是延缓期,生长速度比较慢,然后进入指数生长期,再进行相对生长下降期,最后静止期和死亡期。


也就是说小球藻刚开始生长是比较缓慢的,它通常在第一天到第二天的时候长速很慢,而在第3天到第4天的时候进入了对数生长期,生长速度就很快,长到一定高峰时期,相对生长速度逐渐下降下来,然后就进入了死亡期,也就是说我们在培养藻类的时候如果控制不好进入死亡就产生倒藻。

池塘中有时候藻类生长到最旺盛的时候最容易大量的死亡,就是出现了倒藻现象,它就进入了最后的时期死亡期。

3、小球藻的培养

小球藻的培养有三级培养。

①一级培养是实验室培养,藻种分离和藻种保存,通常一级培养是在实验室做的。

二级培养和三级培养是大家在室内外能够进行培养的。

②二级培养,实验室外培养,需要针对实验室给出的藻种,摸索好当地的培养条件(水质、光照和营养条件)再进行。

给出的两幅图片,第一幅图片是实验室培养,第二幅图片是实验室外进行二级培养,在培养的时候也要进行消毒、接种、设置培养条件、培养管理。


③第三级培养是工厂化的培养,大规模培养,这三幅图分别是跑道池的培养、管道的培养和圆柱形的培养,这三种方式都是企业采用的培养方法。


养殖户如果想做的话,没有大型的设备,可以采用简易的设备或者池塘进行扩培。用塑料袋(苗种的那种塑料袋)或者用买那种大的塑料桶进行扩培,但是在外面扩培的时候一定要注意消毒彻底,不能有其它微生物的进入。


4、藻类营养需求


在进行培养的时候有了藻种,还需要营养,就像人每天要吃饭一样,藻的培养需要营养。

①营养成分一定要有碳源,在培养的时候通入空气,空气里面含有二氧化碳,通常含有1-5%的二氧化碳。培养基里有碳酸盐,可以用小苏打。

②第二种的营养是氮源,氮源可以是硝酸盐、氨盐和尿素,藻类的生长离不开氮元素,一般大多数单胞藻干物中含有7-9%的氮源。

③第三种营养是矿物质,藻类对矿物质的利用与植物一样,但对钙的吸收比较少,主要的成分是钾、镁、钠、钙、硫酸盐和磷酸盐。

④在培养藻类的时候,通常把pH值调到稍微偏酸,避免钙镁和其它微量元素发生沉淀。

⑤也需要添加一定量的微量元素。

⑥最后还要添加一定量的维生素,通常有维生素B1和B12,但是维生素的量非常少,如果添加量大也繁殖不起来。

我们在培养藻类的时候,添加营养基的时候要根据藻类的数量和种类选择不同的营养基,而且营养基的量也不一样,如果量大了,它也可能抑制藻类的生长,量少了也可能供不上藻类的生长,有一定的比例和要求。

5、培养方法


①首先要选择合适的培养容器,二级培养通常选择小型的培养容器,三角锥瓶或者5L或者10L的桶,大规模培养要选择大的容器,选好容器后要对容器进行消毒。

②容器工具的消毒,消毒的方法有物理方法和化学方法

物理方法是通过加热消毒,加热消毒可以直接用酒精灯,还可以煮沸消毒。

化学方法,一般大容器采用化学方法消毒。常用的化学药品有漂白粉、酒精和高锰酸钾。

③培养液的配制:自己培养藻类通常配比不好培养基,一般选择合适厂家的培养基,不同的藻种,去定制培养基。

藻种有了,培养基也配制好了(有卖现成的培养基),就可以做二级培养了。

6、接种

①藻种质量:一般要求选取无敌害生物污染,生活力强,生活旺盛的藻种培养。

②藻种数量:藻液容量和新配培养液比例为1:2或者1:3,一瓶的藻种可以接3-4瓶的藻量。二级培养和三级培养由于培养容器容量大,藻种供应有时不足,可根据具体情况灵活掌握,但最少不宜低于1:50。一般以1:10-1:20较适宜。如果藻量特别少,繁殖速度就很慢。

③接种时间:接种的时候要选择上午的时间,最好在8-10点,不适合在晚上接种,晚上接种的成功比较低。

藻种拿到以后,首先要拿出来让它复苏几个小时,这样接种效果相对好,接种量控制二级培养(1瓶接3-4瓶)。

7、培养管理:

我们做好了接种,那么就要对所做的培养进行管理。

①要不断的搅拌和充气,通过搅拌或充气增加水和空气的接触面,使空气中二氧化碳溶解到培养液中,补充由于藻细胞作用对二氧化碳的消耗。帮助沉淀藻细胞上浮而获得光照。

防止水表面长出菌膜,搅动、摇动一般每天至少3次,定时进行,每次半分钟,充气可24小时连续充气或间歇充气。

②灯光的调节:极端易变是太阳光源的特点,必须根据天气情况,不断调节光照度。室内尽可能利用近窗口的漫射光,防止直射光照射,光照过强时可用布帘遮光调节。室外一般应有棚室顶架,用活动白帆布或彩条布蓬调节光照,阴雨天,可短期利用人工光照。光线太强对藻类生长不利,光线太弱对藻类生长也不利,要适合的光照,小球藻的适合光照在5000-8000lux,这是我们通过实验室实验总结出来的。

③温度的管理:小球藻培养温度最高在36度(海南),也做得非常好,生长速度很快,温度越高生长速度越快,在温度比较低的时候生长速度就比较慢,通常小球藻的培养生长周期快的时候4天,慢的时候应该在10天左右。

④注意酸碱度的变化和二氧化碳的进入量,pH值太高对藻类生长也不利,pH值太低也不行,1mol/L的盐酸或氢氧化钠调节pH值。

小球藻的应用

小球藻的应用范围很多,主要有6个方面:

①溶解氧的主要来源,水里面有85%的氧来自藻类,所以外界的补充包括增氧机的和增氧药不是主要的来源。②调节水质③作为饵料④肥料的应用⑤提高养殖动物的抗病能力⑥调节藻相,控制有害藻类。

1、溶解氧的主要来源


藻类的光合作用需要二氧化碳和水,在有光照的情况下,产生有机物,同时释放出氧气,所以藻类是水中氧气的主要来源。藻类在进行光合作用的同时也进行呼吸作用。藻类产氧是光合作用,呼吸作用耗养。藻类的产氧大于耗氧,就是光合作用大于呼吸作用,只要有藻类的生长,水中的氧气含量是逐渐增加的,而不是逐渐降低的,除非藻类倒藻,就只有呼吸作用,没有光合作用。

2、调节水质

实验发现小球藻对总磷、总氮、氨氮和COD值都有一定的改善,在48h之内总,总氮量、总磷量、氨氮量及COD值都逐渐降低。


3、作为饵料

小球藻作为饵料,由于小球藻有一定的蛋白质含量和含有一些其他的有益成分,所以小球藻被添加到饲料里面,但是现在小球藻培养的成本比较高,做饲料还是很少,当小球藻大规模生产成本降低,在饲料的应用就更为广泛。


4、肥料的应用

小球藻由于含有很多有机成分,在处理养殖场时培养起来的小球藻被用作为肥料。

5、提高养殖动物的抗病能力

主要是小球藻含有CGF小球藻生长因子,它能够促进组织修复,提高免疫力、抑制病菌的侵染,所以小球藻可以提高养殖品种的抗病能力,同时它的营养成分也比较丰富。


6、可以调节藻相,控制有害藻类

在水产养殖中,常见的有害藻类有蓝藻、裸藻、甲藻、小三毛金藻和青苔。如果把小球藻大量繁殖起来成为优势种,那么这些有害藻类就不能成为水体的优势种,从而抑制有害藻类。今年我们在室外塘做过实验,小球藻配合硅藻类使用,在室外塘有害藻类控制得非常好。小球藻在室内培养以后,在室外扩种,从海水到淡水,从东北一直到海南都做过实验,成功扩培并控制有害藻类。


小球藻的鉴别


①首先从颜色判断,小球藻颜色是墨绿色、绿色的,但不是绝对的,具体的颜色根据小球藻的数量而定。像第一张图浓度就比较高,浓度在5000-8000万/ml,第二张图瓶中颜色比较淡,但它也是小球藻,只是它的浓度比较低。

第二幅图又两个瓶子,一个瓶子里面是均匀绿色,另一个是是底下沉淀了。小球藻进入休眠状态它就会沉淀,它处于生长阶段是均匀的,藻液保存时间长了,处于休眠状态它就会沉淀。但是小球藻的生存能力特别强,只要藻种好,它就不容易死。我们曾做过实验,在室内常温下保存了半年的藻都能正常繁殖的很好。

第三幅图,就是我们曾经买过的一瓶,这瓶样品已经放了两年了,始终颜色从来没变过,还是这么均匀透绿。我买了两瓶,其中一瓶用于繁殖,繁殖两次都没有繁殖起来,说明这个不是藻,所以说单从颜色上看我们判断不出哪个质量好哪个质量不好,藻类是什么品种。

②我认为比较准确的标准就是镜检,做藻类一定要镜检。很多朋友没有显微镜甚至也不会看显微镜,就做藻类,你做得好不好怎么判断呢?没有一个判断标准。

小球藻镜下三幅图,第一幅图是小球藻的密度比较大,第二幅图密度比较小,第三幅图有集中有分散的,这三幅图你一看都是小球藻,我们在显微镜下看到了小球藻,难道你能说它不是小球藻品种吗?

所以说判断小球藻的好与不好,一方面从颜色上看是可以的,但不是绝对的,而要进一步进行镜检,才能判断出来小球藻到底质量如何。

本文为“水产前沿”独家稿件,版权合作,敬请联系wx@fishfirst.cn。

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