[发明专利]植物生长调节剂在增强藻类生长中的应用

说明书

相关申请的引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2009年1月13日提交的美国临时专利申请系列号61/204,920(其完整内容在此引作参考)的优先权。

发明背景

藻类是地球上最丰富的、分布最广的物种之一。目前已知的藻类超过150,000种，可能更多的种类还有待发现。对于大多数藻类的种，尽管已知其基本区别特征和品性，但关于如何在总体生命分类中分类所有不同的藻类种仍然存在一定的不确定性。

藻类(包括许多不同大小和颜色的植物样形式，硅藻类和蓝藻菌)构成地球上生命的最重要的类群之一，负责我们大部分的大气，并构成许多其他生物形式的食物链的基础。围绕藻类或与藻类共生地进化的整个生态系统和藻类环境包括食物源、掠食者、病毒和许多其它我们一般与高等生命形式相关联的环境因素。

尽管藻类有着这样的重要性和范围外，但是人类的直接利用有限。特别在亚洲，作为食物栽培或收获藻类，经常为“海草”的形式。藻类也广泛地用于生产诸如色素和食物添加剂的多种成分。藻类也被用于工业化处理，以浓缩和去除重金属污染，被称之为硅藻土的硅藻残余物被用作过滤介质以及用于其它用途。

藻类也可以生产油料、淀粉和气体，它们可以用于生产柴油燃料、醇(例如乙醇)和氢气或沼气。

虽然其它生物材料也可以生成这些燃料，但藻类的特点是高产率和理论上的低成本。藻类的生长速度可比其它形式的植物快10到100倍。藻类也能在生产所期望的油和淀粉方面有高产率，在某些情况下，这些形式的产量可达它们本身重量的60％之多。除了高产量的好处以外，利用藻类生产生物产品不会和农业竞争耕地，它既不需要农田也不需要淡水。而且因为藻类是光自养生物，所以它们使用最基本的输入就能够达到所有这些，在大部分情况下只需要阳光、水、空气、二氧化碳和简单营养物。

尽管藻类作为燃料来源的潜在好处是不言而喻的，但实际上由于多种原因过去的尝试遇到了挫折和困难。例如，藻类细胞的最佳增殖条件就没有明确定义，通常不同于增值生物产品(例如，油/脂质或者多糖)的最佳生产所需要的。

发明概述

本发明提供了使用某些植物生长调节剂(例如，生长激素)调节藻类生长的系统和方法，例如，为了生产增值生物产品(例如，油或淀粉)的目的。

因此本发明的一方面提供了增强藻类细胞增殖的方法，包括在植物生长调节剂或其模拟物的存在下培养该藻类，以增加藻类细胞数。

在特定的实施方式中，藻类的细胞数至少增加了大约5％、10％、20％、50％、75％、2-倍、5-倍、10-倍、20-倍、50-倍、100-倍、500-倍、1000-倍、10⁴-倍(4logs)、10⁵-倍(5logs)、10⁶-倍(6logs)、10⁷-倍(7logs)、10⁸-倍(8logs)、10⁹-倍(9logs)或者更多。

在特定的实施方式中，藻类细胞的分裂速率至少增加了大约5％、10％、20％、50％、75％、100％、200％、500％、1,000％等等或者更多。

在特定的实施方式中，在该培养条件下，藻类培养的群体倍增时间是大约0.05-2天。

在特定的实施方式中，植物生长调节剂包括选自植物生长素(Auxin)、细胞分裂素(Cytokinin)、赤霉素(Gibberellin)和/或其混合物的至少一种、两种、三种、四种、五种或更多种生长激素。优选地，生长激素包括选自植物生长素、细胞分裂素或赤霉素的每种激素种类/类别的至少一种或两种。

例如，植物生长素包括吲哚乙酸(IAA)和/或1-萘乙酸(NAA)。其它植物生长素模拟物可以是2，4-D；2，4，5-T；吲哚-3-丁酸(IBA)；2-甲基-4-氯苯氧基乙酸(MCPA)；2-(2-甲基-4-氯苯氧基)丙酸(mecoprop，MCPP)；(2，4-二氯苯氧基)丙酸(dichloroprop，2，4-DP)；或者(2，4-二氯苯氧基)丁酸(2，4-DB)。

在特定的实施方式中，赤霉素包括GA3。