CN101460609A - 新的小球藻属（chlorella）物种及其应用 - Google Patents

新的小球藻属（chlorella）物种及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及藻类物种及其组成，识别藻类的方法，其中所述藻类能够生成高含量的油脂，对高浓度二氧化碳具有耐受性，和/或能够在废水中生长，以及利用这样的藻类进行油脂的生产、废水的修复、废气的修复、和/或生物物质的生产的方法。

Description

新的小球藻属(CHLORELLA)物种及其应用
相关申请
本申请要求享有系列号为No.60/800077、申请日为2006年5月12日的美国临时专利申请的优先权，上述文件的全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及藻类，藻类筛选的方法，以及利用藻类生产各种不同产物的方法。
背景技术
全球变暖归因于大气中的二氧化碳以及其他温室气体(甲烷，氯氟烃，等等)的增加，其与普遍存在的由营养物质(例如氮以及磷)以及其他污染物导致的水污染同属于主要的环境问题之一。尽管可以利用许多常规的技术以及方法对污染进行防治以及控制，但这些方法通常是非常昂贵的，需要消耗大量的能量。通过这些体系生成的大量的淤泥和/或液体废弃物很难进行处理，并且还可能引起产生次级污染的危险。石油、天然气、煤、以及核能是当今所使用的主要的能源来源，并且它们不是可持续的资源。随着能源消耗的增加，这些不可再生性化石燃料的天然储备急剧减少。例如，以当前的消耗速率，目前已经发现的石油储备将持续大约50年或者更短。化石燃料的生产以及消耗同样是区域性以及全球性空气污染以及水污染的主要原因。
可以设计出一种工程化的细菌系统，所述细菌系统能够分解并且移除存在于废弃物流中的营养物质以及其他污染物，但是其不能有效的将废弃的营养物质转化并且再生成为可再生性的生物物质。许多油料作物例如大豆、油菜籽、向日葵籽、以及棕榈籽都是制造生物柴油的原料的来源，但是这些作物不能够充分的进行废弃物流的处理。
发明内容
在第一方面，本发明提供了分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种组成，其中所述分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括一个或者一个以上选自由下列序列构成的组中的核酸序列：序列1(ITS-1249bp)，序列2(rbcL-1393bp)，序列3(ITS1-ITS502-739)，序列4(ITS2-ITS899-1137)，序列5(ITS-827bp)，以及序列6(rbcL-1160bp)或者上述序列的互补序列。
在第二方面，本发明提供了一种基本上纯的培养物，包括：
(a)生长培养基；以及
(b)本发明第一方面所述的分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种。
在第三方面，本发明提供了一种藻类培养系统，包括：
(a)光生物反应器；以及
(b)本发明第二方面所述的本质上纯的培养物。
在第四个方面，本发明提供了油脂分离、废水修复、废气修复、和/或生物物质的生产方法，包括培养小球藻属(Chlorella sp.)物种，其中所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括一个或者一个以上选自由下列序列构成的组中的核酸序列：序列1(ITS-1249bp)，序列2(rbcL-1393bp)，序列3(ITS1-ITS 502-739)，序列4(ITS2-ITS 899-1137)，序列5(ITS-827bp)，以及序列6(rbcL-1160bp)或者上述序列的互补序列，其中所述的培养是在适合于油脂分离、废水修复、废气修复、和/或生物物质的生产的条件下进行的。
附图说明
附图1：二氧化碳对培养于300毫升容量的玻璃管(长度68厘米，内径2.3厘米)中的小球藻属(Chlorella sp.)物种的生长动力学的影响。利用含有1％或者15％二氧化碳的压缩空气对培养物进行充气处理。培养物处于25±1℃以及170微摩/平米·秒的光强的状态下。
附图2：二氧化碳对小球藻属(Chlorella sp.)物种的生物物质产量的影响(培养条件与附图1中所描述的相同)。
附图3：二氧化碳对小球藻属(Chlorella sp.)物种的油脂含量(a)以及油脂产量(b)的影响(培养条件与附图1中所描述的相同)。
附图4：乳制品废水(DWW)对生长于300毫升容量的玻璃管(长度68厘米，内径2.3厘米)中的小球藻属(Chlorella sp.)物种的生长情况的影响，其中所述的生长是处于25±1℃、1％的二氧化碳、以及170微摩/平米·秒的持续照明的状态下。
附图5：乳制品废水对生长于玻璃管型生物反应器中的小球藻属(Chlorella sp.)物种的生物物质产量的影响(生长条件与附图4中所描述的相同)。
附图6：乳制品废水对生长于玻璃管型生物反应器中的小球藻属(Chlorella sp.)物种的油脂含量的影响(生长条件与附图4中所描述的相同)。
附图7：乳制品废水对于生长于玻璃管型生物反应器中的小球藻属(Chlorella sp.)物种的油脂产量的影响(生长条件与附图4中所描述的相同)。
附图8：从小球藻属(Chlorella sp.)物种中扩增得到的PCR产物。A＝DNA梯型(DNA Ladder)；B＝ITS(内转录区间)；并且C＝rbcL。
附图9：邻接进化树(NJ tree)，所述的邻接进化树是以属于绿藻门(Chlorophyta)的22个OTU(运算关系单位)中的ITS(内转录区间)区域中的827个碱基进行的比对核苷酸序列为基础的。位于分支上的数字表明在靴值分析(bootstrap analysis)中的多数一致树中可辨认的靴值是以1000个复制为基础的。低于50的非显著值未示出。
附图10：邻接进化树(NJ tree)，所述的邻接进化树是以属于绿藻门(Chlorophyta)的22个OTU(运算关系单位)中的rbcL区域中的1129个碱基对进行的比对核苷酸序列为基础的。位于分支上的数字表明在靴值分析(bootstrap analysis)中的多数一致树中可辨认的靴值是以1000个复制为基础的。低于50的非显著值未示出。
附图11：将小球藻属(Chlorella sp.)(CV)物种的ITS(内转录区间)片段的827bp区域同与其具有最接近的动植物物种相关性的物种小球藻(Chlorella vulgaris)CBS 15-2075(GeneBank编号：AY948419)进行序列比对。对ITS1(168-405)以及ITS2(565-803)分别进行了标注。
附图12：将小球藻属(Chlorella sp.)(CV)物种的rbcL的1160bp区域同与其具有最接近的动植物物种相关性的物种蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)(GeneBank编号：AB240145)进行序列比对。所述密码子起始于第一个核苷。发明的详细描述
在第一个方面，本发明提供了分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种组成，其中所述分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括一个或者一个以上选自由下列序列构成的组中的核酸序列：序列1(ITS-1249bp)，序列2(rbcL-1393bp)，序列3(ITS1-ITS502-739)，序列4(ITS2-ITS 899-1137)，序列5(ITS-827bp)，以及序列6(rbcL-1160bp)或者上述序列的互补序列。如下文中进行的更加详细的讨论，对于本发明所述新的小球藻属(Chlorellasp.)物种而言，上述氨基酸序列中的每一个都作为一个标记物，使其与其他小球藻属菌株形成区别。
本发明第一方面所述的藻类可以有效的应用于许多目的，包括但不局限于油脂的生产，废水的修复，废气的修复，以及其他价值增加的生物物质的生产，其中所述的生物物质可以被用来例如作为动物饲料以及有机肥料。这些用途将在下文中进行更加详细的描述。
本发明第一方面所述的藻类是通过筛选的方法从培养物中获得的，其中所述的培养物来自于菲尼克斯大都会地区的水环境。因此，获得的小球藻属(Chlorella sp.)物种可能是天然存在的，只是之前没有经过分离，或者可能来自于在筛选过程中的筛选压力而引起的突变。这里所使用的小球藻属(Chlorella sp.)物种包括具备本发明所叙述的识别特征的任何菌株。
这里所使用的术语“分离的”指的是存在于所述组成中的至少90％的藻类是本发明所叙述的藻类类型的(the recited algaltype)；在进一步的实施方式中，存在于所述组成中的至少95％、98％或者99％的藻类是本发明所叙述的藻类类型的。所述的分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种可以以溶液的形式、冻干的形式、干燥的形式、或者在固体琼脂平板上进行培养或者储存。
本发明第一方面所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种的特征是(i)显著的氨吸收，(ii)消化大量营养物质的能力，其中所述的营养物质选自由氮、磷、以及无机碳所构成的组，以及(iii)积累大量生物物质的能力(包括，但不局限于粗蛋白，总油脂，总多糖，和/或选自由叶黄素、玉米黄质、以及虾青素所构成的组中的类胡萝卜素(例如可以有效的作为家畜或者水产业的饲料添加剂)，或者上述物质的混合物。
这里所使用的术语“生长的能力”指的是在本发明所叙述的条件下，所述小球藻属(Chlorella sp.)物种能够进行繁殖从而适合应用于本发明所述的方法中。这里所使用的术语“消化大量营养物质的能力”指的是如下能力：能够从被污染的水以及废水中移除氮(硝酸盐或者氨/胺)，在每小时的处理过程中，能够从每升被污染水或者废水中移除至少2毫克以硝酸盐或者氨水的形式存在的氮被认为是高移除率(即：消化大量的营养物质)。在从发电厂的燃料气体排放中移除二氧化碳的情况中，在每小时的培养时间中，每升藻类培养物移除至少2克的二氧化碳被认为是高移除率。这里所使用的术语“积累大量生物物质的能力”指的是20％至60％的干重。
在第二方面，本发明提供了一种基本上纯的培养物，包括生长培养基以及本发明第一方面所述的分离的小球藻属(Chlorellasp.)物种。这里所使用的术语“生长培养基”指的是适合用于培养本发明所述藻类的任意合适的培养基。本发明所述的藻类可以依靠二氧化碳以及阳光通过光合作用进行生长，外加少量的微量营养素质。所述生长培养基的体积可以是适合于以任何目的而进行的藻类培养的任何体积，无论是标准的实验室培养，还是用于例如生物修复、油脂生产、和/或藻类生物物质生产的大规模培养。适当的藻类生长培养基可以是这类培养基中的任意一种，包括但不局限于BG-11生长培养基(参见，例如，Rippka于1979年发表的文章)；使用到的培养温度在10℃至38℃的范围之内；在其他的实施方式中，使用到的温度在15℃至30℃的范围之内。类似的，使用到的光强度在20微摩/平米·秒至1000微摩/平米·秒的范围之内；在各种不同的实施方式中，所述的范围可以是100微摩/平米·秒至500微摩/平米·秒或者是150微摩/平米·秒至250微摩/平米·秒。进一步的，在0％至20％的二氧化碳的范围内进行充气；在各种不同的实施方式中，在0.5％至10％的二氧化碳的范围内进行充气，或者在0.5％至5％的二氧化碳的范围内进行充气，或者在0.5％至2％的二氧化碳的范围内进行充气。
为了达到养活以及储存的目的，小球藻属(Chlorella sp.)物种分离物通常被养活在标准的人造生长培养基中。为了达到常规养活的目的，所述小球藻属(Chlorella sp.)物种分离物可以被保持在液体培养基或者固体琼脂平板上，在持续照明的条件下或者在光强度以及温度适中范围内(10至40微摩/平米·秒)(18℃至25℃)的光照/黑暗循环条件下。所述的培养pH可以在pH6.5至pH9.5之间变化。养活小球藻属(Chlorella sp.)物种分离物不需要富集的二氧化碳。在各种不同的非限制性实施例中，生长容器中的培养基的温度优选被保持在大约10℃至大约38℃之间，在更进一步的实施方式中，在大约20℃至大约30之间。
在各种不同的实施方式中，用于培养本发明所述小球藻属(Chlorella sp.)物种的生长培养基包括废水或者废气。当所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种将被用于废水修复的方法中时，这种生长培养基是格外有效的，尽管这种生长培养基的使用不仅仅限制于废水修复的方法。在一种实施方式中，当使用废水制备所述培养基时，所述的废水来自于被营养物质污染了的水或者废水中(例如，工业废水，农业废水，家庭废水，被污染的地下水以及地表水)、或者来自于燃烧天然气或者沼气的发电厂排放出的废气、或者来自于以化石燃料为燃料的发电厂排放出的燃料气体。在这种实施方式中，可以首先将所述的小球藻属(Chlorellasp.)物种培养于初级生长培养基中，随后加入废水和/或废气。或者，可以将所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种单独培养于废弃物流来源当中。当向所述的培养基中加入特定的营养物质或者元素时，与其他营养物质相类似，其将被所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种所吸收并且消化。最终，废水中含有的营养物质以及掺料(spiked)的营养物质被移除并且转化成大分子(例如油脂，蛋白质，或者碳水化合物)，储存于小球藻属(Chlorellasp.)物种生物物质中。典型的，以所期望的速度向所述的培养基中加入废水。这种由废水来源提供的水含有额外的营养物质，例如磷，和/或微量元素(例如铁，锌)，其补充了所述小球藻属(Chlorella sp.)物种的生长。在一种实施方式中，如果待处理的废水中含有足够的营养物质以维持所述小球藻属(Chlorella sp.)物种的生长，则可以使用更少量的生长培养基。由于所述小球藻属(Chlorella sp.)物种的处理，使得所述废水变得更加清洁，则生长培养基的量也随之增加。
影响废水供给速率的主要因素包括：1)小球藻属(Chlorellasp.)物种的生长速率，2)光照强度，3)培养温度，4)废水中的初始营养物质浓度；5)某些营养物质的具体吸收速率；6)具体的生物反应器的设计以及运行；以及7)具体的维持方案。
在第三方面，本发明提供了一种藻类培养系统，包括：
(a)光生物反应器；以及
(b)本发明第二方面所述的基本上纯的培养物。
这里所使用的“光生物反应器”是一种工业规模的培养容器，藻类在其中生长并且增殖。对于本发明这一方面的应用而言，任何类型的光生物反应器都可以使用，包括但不局限于开放管道(即，每个覆盖面积为1000平米至5000平米或者更大的浅池(水容量水平为15厘米高度至30厘米高度)，其被构建成环形，培养物可以通过明轮在其中流通(参见Richmond于1986年发表的文章))，封闭体系，即，由透明管或者容器制成的光生物反应器，培养物在其中通过泵或者气泡进行混合(参见Lee于1986年发表的文章；Chaumont于1993年发表的文章；Richmond于1990年发表的文章；Tredici于2004年发表的文章)，管状光生物反应器(例如，参见Tamiya等人(于1953)发表的文章，Pirt等人(于1983)发表的文章，Gudin以及Chaumont于1983年发表的文章，Chaumont等人于1988年发表的文章；Richmond等人于1993年发表的文章))以及平板类型的光生物反应器，例如那些描述于Samson以及Leduy(于1995年)发表的文章、Ramos deOrtega以及Roux(于1986年)发表的文章、Tredici等人(于1991年、1997年)发表的文章、以及Hu等人(于1996年、1998年a、b发表的文章)中的光生物反应器。在所述第三个方面，本发明提供了不同的设计体系，这些体系可以被用于例如使用本发明所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种进行营养物质的移除方法之中(下文中描述)。
介于封闭的光生物反应器的两侧之间的距离叫做“光程”，光程影响着可承受的藻类的浓度，光合作用的效率，以及生物物质的产量。在各种不同的实施方式中，一个封闭的光生物反应器的光程可以在大约5毫米至40厘米的范围之内；在100毫米至30厘米的范围之内，在50毫米至20厘米的范围之内，以及在1厘米至15厘米的范围之内，并且最优选在2厘米至10厘米的范围之内。对于一种给定的应用而言，最佳的光程将取决于，至少部分取决于包括进行生长的具体藻类菌株和/或需要被生产的具体目标产物在内的因素。
在第四方面，本发明提供了用于进行油脂分离、废水修复、废气修复、和/或生物物质生产的方法，包括培养本发明所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种，其中所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括一个或者一个以上选自由下列序列构成的组中的核酸序列：序列1(ITS-1249bp)，序列2(rbcL-1393bp)，序列3(ITS1-ITS 502-739)，序列4(ITS2-ITS 899-1137)，序列5(ITS-827bp)，以及序列6(rbcL-1160bp)或者上述序列的互补序列，其中所述的培养是在适合于促进藻类的增殖、以及分离油脂、从废水或者废气中移除营养物质、和/或提取藻类生物物质的条件下进行的。这些方法可以单独实施，或者以任意组合的形式实施。在一种实施方式中，实施油脂分离的方法，其中所述被分离的油脂可以是单一的油脂类型，包括，但不局限于，脂肪酸的分离，色素的分离(叶绿素，类胡萝卜素，等等)，固醇的分离，维生素A以及维生素D的分离，或者烃类物质的分离，或者上述物质的混合物的分离(例如总油脂)。在另外一种实施方式中，所述的方法包括培养本发明所述小球藻属(Chlorella sp.)物种，其中所述的培养是在适合于生成占干燥藻类细胞重量至少40％的总油脂含量的条件下进行的；在各种不同的实施方式中，所述的总油脂含量占所述干燥藻类细胞重量的至少41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、或者更多。这里所使用的“干燥细胞重量”指的是将所述培养物中的藻类进行浓缩以及干燥之后得到的藻类培养物的总重量。如前所述，本发明第一方面所述的方法可以被用来筛选能够生成占干燥藻类细胞重量至少40％的总油脂含量的藻类分离物。因此，本领域技术人员将可以利用这种新的藻类进行油脂的分离，利用本领域已知的任何油脂提取的技术，包括但不局限于下文中所描述的方法。经由这种方法分离得到的油脂可以进行各种目的的应用，包括但不局限于生物燃料的生产(包括但不局限于生物柴油)，清洁剂，生物聚合物，以及生物塑料。
在另外的实施方式中，所述方法包括从废弃物流中移除营养物质，包括在含有至少5％的废弃物水流的培养基中培养所述的藻类菌株，所述的培养是在本发明所述小球藻属(Chlorella sp.)物种能够移除所述废弃物流中的营养物质的条件下进行的。在进一步的实施方式中，所述培养基包括10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或者100％的废水。通过这种方法，共计95％或者更多的营养物质可以从废水中被移除，使得营养物质的水平低于由美国环保署(EPA)为各种污染物制订的最高污染物水平。这类废水的一个非限制性实施例是地下水，所述每升地下水中可能含有数十毫克或者数百毫克以硝酸盐形式存在的氮。硝酸盐的量可以在一天之内或者几天之内被移除至低于10毫克硝酸盐-氮/升，这取决于所述地下水中存在的初始硝酸盐浓度。可以通过本发明所述方法进行纯化的地下水的量取决于需要被移除的营养物质的初始浓度以及所使用的光生物反应器系统的大小。在某些情况中，可以在所述地下水中掺入(spiked)微量的磷(以每升微克或者毫克的范围)或者微量元素(例如锌，铁，锰，镁)，从而确保所述藻类将所述地下水中的硝酸盐进行完全的移除。
在另外一个非限制性实施方式中，废水来自于集中型动物饲养经营业(CAFO)，例如乳制品厂，所述废水可能含有高浓度的氨(每升废水中含有数百毫克至数千毫克以氨形式存在的氮)以及磷(每升废水中含有数十毫克至数百毫克以磷酸盐形式存在的磷)。高浓度(full-strength)CAFO(集中型动物饲养经营业)废水可以作为一种“平衡生长培养基”，用于在如上所述的光生物反应器中维持被选取的藻类菌株的快速生长。在某些情况中，可以将CAFO(集中型动物饲养经营业)废水稀释至一定程度，从而加速本发明所述小球藻属(Chlorella sp.)物种的生长以及增殖。因此，在一天之内或者几天之内能够被移除的氨以及磷的浓度取决于这些营养物质的初始浓度。与所述地下水的情况相反，不需要向CAFO(集中型动物饲养经营业)废水中加入化学物质，从而降低或者消除氨水平以及磷水平以满足美国环保署(EPA)的标准。在另外一种实施方式中，废水是农业灌溉用水，其可能含有高浓度的(在每升水中几毫克至数十毫克的范围之内)以硝酸盐以及氨以及磷酸盐形式存在的氮。本发明所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种可以在一天或者两天之内移除这些营养物质，直至低于美国环保署的标准，这取决于这些营养物质的初始浓度和/或天气情况。假如所述氮与磷的比例远远超过15:1的比例，加入一种化学物质(硝酸盐或者磷酸盐)来平衡这种比例对于从所述废水中移除这些营养物质而言是必要的。
在所述第四方面的另外一种实施方式中，所述方法包括从废气中移除营养物质，包括在包含废气的培养基中培养本发明所述小球藻属(Chlorella sp.)物种，所述的培养是在能够将所述废气中的营养物质进行移除的条件下进行的。在一种实施方式中，排放出的燃料气体为藻类的光合作用以及废弃营养物质的移除提供了碳源(以二氧化碳的形式)。燃料气体可以是任意来源的，包括但不局限于燃烧化石燃料的发电厂。通过这种光合作用机制，本发明所述小球藻属(Chlorella sp.)物种固定二氧化碳并且将其转化成有机大分子(例如碳水化合物，油脂，以及蛋白质)，储存于细胞之中。因此，进入如上所述的培养系统中的分子二氧化碳被移除并且转化成藻类生物物质，并且因此从所述光生物反应器中释放出的气体的二氧化碳显著的减少了(至少50％的减少率)。
在一种实施方式中，燃料气体被运送至如上所述的光生物反应器中。一种方法涉及直接向所述光生物反应器中注入所述燃料气体，注入的流速(每分钟向每升培养物体积中注入0.1升至0.5升燃料气体)能够维持有力的光合作用下的二氧化碳固定，同时施加最小的副作用，其中所述的副作用是由于降低的培养pH导致的，这是由于溶解了NOX以及SOX和/或某些毒性分子例如重金属汞的原因。或者，可以将所述的燃料气体按照一定的比例与压缩空气进行混合(燃料气体与压缩空气的比例可以在0.1-0.6体积至1体积的范围之内)，并且通过一个充气系统被运送至所述光生物反应器当中。在一个进一步的实施方式中，可以加入一个液体洗刷系统或者气体洗刷系统，从而减少或者消除污染物从所述气相中的转移，以及在所述藻类生长培养基中的毒性化合物的积累。在一个进一步的优选实施方式中，可以使用质子吸收化学物质例如氢氧化钠对来自于发电厂的燃料气体进行预处理，从而保持本质上中性的pH并且将潜在的有害NOX以及SOX化合物转化成用于藻类生长的有用的硫源以及氮源。例如，可以向所述的光生物反应器系统中加入一个商业购买获得的气体洗刷器(gas-scrubber)，从而为藻类提供经过预处理的燃料气体。在液体废弃物的情况中，预处理包括但不局限于1)首先通过一个厌氧消化过程或者自然湿润土壤或构建的湿润土壤处理废水，从而移除大部分的有机物质；2)使用常规地下水或者地表水将废水稀释至10％至90％，这取决于潜在的毒性化合物的浓度；3)加入某些营养物质(例如磷和/或微量元素)来平衡所述的营养物质组分，从而最大限度的承受营养物质的移除和/或生物物质的生成。
在本发明所述第四方面的进一步实施方式中，提供了用于生产生物物质的方法，包括培养本发明所述的小球藻属(Chlorellasp.)物种，并且从所述经过培养的藻类中收集藻类生物物质成分。这类生物物质可以包括，但不局限于，粗蛋白，总油脂(例如脂肪酸)，总多糖，和/或选自由叶黄素、玉米黄质、以及虾青素构成的组中的类胡萝卜素(例如可以有效的作为家畜或者水产业的饲料添加剂)，或者上述物质的混合物。在一种实施方式中，描述了一种多级的维持方案，在初级阶段移除了废弃的营养物质，同时在后期阶段诱导并且积累高价值的化合物(例如脂肪酸，类胡萝卜素)。在一个进一步的实施方式中，从上述光生物反应器中生成的藻类生物物质被用来作为原料进行生物柴油的生产。在一个进一步的优选实施方式中，经过提取藻类脂肪酸之后的藻类物质的残余物将被用作动物饲料或者有机肥料的添加剂。在另外一种实施方式中，将如上所述生长于所述光生物反应器之中的藻类菌株对废弃物流进行处理所得到的副产物富含类胡萝卜素的藻类生物物质作为动物饲料添加剂或者高价值类胡萝卜素的天然来源。藻类生物物质的生产和/或蛋白表达的方法是本领域熟知的。参见，例如，Hu，Q(于2004年)在Richmond A(编著)的Handbook of Microalgal Culture(《微藻类培养手册》)第5章第83-93页发表的文章，Blackwell Science有限公司，牛津OX20EL，英国；Hu，Q(于2004年)在Richmond A(编著)的Handbookof Microalgal Culture(《微藻类培养手册》)第12章：Arthrospira(Spirulina)platensis(钝顶螺旋藻)第264-272页发表的文章，Blackwell Science有限公司，牛津OX2 0EL，英国；Hu，Q等人(于2000年)在Appl.Env.Microbiol 66：133-139中发表的文章；Hu，Q等人(于1999年)在Acaryochloris marina.Biochim.Biophys.Acta 1412：250-261中发表的文章；Hu，Q等人(于1998年)在Proc.Natl.Acad.Sci.USA 95：13319-13323中发表的文章；Hu，Q等人(于1998年)在Garab G(编著)的Photosynthesis：Mechanisms and Effects(《光合作用：机制以及影响》)卷I第437-440页发表的文章Acaryochloris marina(海洋原核藻类)，Kluwer学院出版社，Dordrecht，荷兰；Hu，Q等人(于1998年)在J.Ferment.Biotechnol(《发酵生物技术杂志》)85：230-236中发表的文章；Hu，Q等人(于1998年)在Eur.J.Phycol(《欧洲海藻学杂志》)33：165-171中发表的文章；Hu，Q等人(于1998年)在Appl.Microbiol.Biotechnol(《微藻类生物技术应用》)49：655-662中发表的文章；Iwasaki，I等人(于1988年)在J.Photochem.Photobiol(《光化学、光生物学杂志》)B:Biology(生物学)44：184-190中发表的文章；Hu，Q等人(于1997年)在Eur.J.Phycol(《欧洲海藻学杂志》)32：81-86中发表的文章；Richmond，A以及Hu，Q(于1997年)在Appl.Microbiol.Biotechnol(《微藻类生物技术应用》)63-65：649-658中发表的文章；Hu，Q等人(于1996年)在Biotechnol.Bioeng.(《生物技术与生物工程》)51：51-60中发表的文章；Hu，Q等人(于1996年)在J.Phycol.(《海藻学杂志》)32：1066-1073中发表的文章；Hu，Q以及Richmond，A(于1996年)在J.Appl.Phycol.(《应用海藻学杂志》)8：139-145中发表的文章；Gitelson，A等人(于1996年)在Appl.Env.Microbiol 62：1570-1573中发表的文章；Hu，Q以及Richmond，A(于1995年)在Mathis P(编著)Photosynthesis：from Light to Biosphere(《光合作用：从光照到生物圈》)卷IV 1037-1040中发表的文章，Kluwer学院出版社，荷兰；以及Hu，Q以及Richmond，A(于1994年)在J.Appl.Phycol.(《应用海藻学杂志》)6：391-396中发表的文章。
本发明致力于对环境污染的控制，同时通过新的藻类试剂以及方法生产可再生性能源。本发明所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种可以被用来生产生物燃料(例如生物柴油)和/或从废水和/或废气中(包括但不局限于废水以及发电厂燃料气体)快速移除营养物质并且将所述营养物质转化成价值增加的化合物，储存于藻类生物物质当中。之后，所述的生物物质可以被用作例如生产液体生物燃料和/或精细化学物质的原料，也可以用作动物饲料，或者有机肥料。与传统的以细菌为基础的系统相比，本发明所述的试剂以及方法的主要优点在于它们不仅仅将营养物质从废水或者废气中移除，还将它们以可再生性生物物质以及精细化学物质的形式进行再利用，而细菌系统则通过硝化作用以及去硝化作用将潜在的有价值的硝酸盐和/或氨剥落至大气中。细菌系统通常还产生大量的淤泥，需要进行适当的处置。与天然的以及构建的潮湿土壤系统相比，本发明所述以藻类为基础的试剂以及方法在营养物质的移除以及生物物质的生产方面更加有效。从能源生产的角度来看，本发明所述的试剂以及方法比传统的液体作物生产更加有效，每年每单位面积的土地生产出的物料高达20倍至40倍。本发明所述的试剂以及方法可以被应用至非农用环境中，例如贫瘠环境或者半贫瘠环境中(包括沙漠)。因此，本发明所述的技术将不与应用于有限的农用土地的油籽植物进行竞争。
实施例
材料以及方法
有机体以及生长条件：
起始的藻类培养物是从菲尼克斯大都会地区(Phoenixmetropolitan aera)的水环境中获得的，并且将其在BG-11生长培养基中保持在25℃下(参见Rippka于1979年发表的文章)。
光学密度以及干重的测定：
使用微平板分光光度计(SPECTRA max 340PC)每天对藻类细胞种群密度进行测定，并且以660纳米波长处的光学密度形式进行记录。使10-20毫升培养物通过一个预称重的WhatmanGF/C过滤器进行过滤，从而测定藻类物质的干重。将带有藻类的过滤器在105℃下干燥过夜，并且在干燥器中冷却至室温并称重。
叶绿素的测定：
使用热甲醇提取方法(参见Azov(于1982年)发表的文章)。利用Talling系数计算浓度：
叶绿素a(毫克/升)＝13.9(DO665-DO750)V/U
其中DO665＝在665纳米波长处测定的光学密度，DO750＝在750纳米波长处测定的光学密度，V＝甲醇的总体积(毫升)，而U＝藻类悬浮液的体积(毫升)。
油脂的提取：
油脂的提取方法是根据Bigogno等人(于2002年)发表的文章中的方法进行改进的。向一个小玻璃瓶中加入小球藻属细胞生物物质(100毫克冻干粉)，并且使用特氟伦(Teflon)螺帽对所述小玻璃瓶进行密封，使用含有10％的DMSO(二甲基亚砜)的甲醇进行提取，加热至40℃保持1小时，并伴随着磁力搅拌。将得到的混合液在3500rpm下离心10分钟。将得到的上清液转移至另外一个干净的瓶中，将离心得到的小球使用己烷与乙醚的混合液(1:1，体积/体积)进行再次提取30分钟。将上述提取步骤重复进行几次，直至残留在所述离心小球中的叶绿素的量可以忽略不计。向得到的混合的上清液中加入二乙醚、己烷以及水，从而形成1:1:1:1(体积/体积/体积/体积)的比例。手动振荡得到的混合液，随后在3500rpm下离心5分钟。收集上层的相。使用二乙醚:己烷(1:1，体积/体积)的混合液对下层的水相重新提取两次。混合有机相，通过吹入氮气的方式将油提取物中的溶剂完全除去，直至剩余的油提取物的重量达到恒定。
脂肪酸分析：
在甲醇中利用硫酸进行直接转甲基作用后，使用气相色谱法(GC)对脂肪酸进行分析(参见Christie于2003年发表的文章)。使用含有0.8％BHT(2.6-二叔丁基对甲酚)的己烷对脂肪酸甲酯(FAME)进行提取，并且使用装配有HP 7673注射器、火焰离子化检测器、以及HP-INNOWAXTM毛细管柱(HP 19091N-133，30米 x 0.25毫米 x 0.25微米)的HP-6890气相色谱仪(Hewlett-Packard)进行分析。将2微升的样本以分离间隔较小(split-less)的注射模式进行注射。入口温度以及检测器温度分别保持在250℃以及270℃，并且炉子的温度被设定为以每分钟增加1℃的速度从170℃升至220℃。使用高纯度的氮气作为载体气体。通过比较脂肪酸甲酯与可信标准(Sigma)的停留时间来识别脂肪酸甲酯，并且通过比较脂肪酸甲酯与中间标准(C17:0)的峰面积对脂肪酸甲酯进行量化。
乳制品废水的收集：
乳制品废水是从亚利桑那州(Arizona)Mesa(纬度N33.35030，经度W 111.65837)的一间乳制品厂的浅废水池中收集到的，所述的浅废水池是由管状的乳制品牲畜畜栏废水(pipeddairy stall waste)以及陆路上的灌溉用水构成的。沿所述浅废水池的边缘中不少于3个接入点处收集混合的废水样本。将废水在4℃下储存于一个塑料容器之中(5加仑或者更大)。
以未加工形式存在的废水呈红褐色，并且含有未被消化的谷物、草、土壤以及其他未经识别的固体。在用于进行试验之前，将所述的乳制品废水在5000rpm下进行离心，从而除去颗粒以及天然种类的藻类。收集澄清的褐色乳制品废水进行如下指定的试验。将所述废水稀释成25％的废水(乳制品废水与去离子水为1:3)，50％的废水(乳制品废水与去离子水为1:1)，75％的废水(废水与去离子水为3:1)，以及100％的废水(未经稀释的废水)，从而满足不同试验的需求。
试验设计：
将所述藻类放置于一个300毫升容量的玻璃柱(长68厘米，内径2.3厘米)中进行生长，其中在所述玻璃柱中心的下方设置有毛细玻璃管用以进行充气。在所述柱的顶端覆盖有橡皮塞，所述橡皮塞的周围松散的固定有铝箔，从而防止在所述柱中发生污染。除非特别指明，在整个试验中施加至所述玻璃柱中的培养温度为25℃，光照强度为170微摩/平米·秒，而压缩空气为含有1％二氧化碳的压缩空气。
为了进行试验，收集对数状态的培养物，并且离心去除培养基，并将其重新悬浮于小体积的无菌蒸馏水中以进行接种。每项处理进行三次。每天向所述的柱中加入去离子水，以补充由于蒸发而导致的水的损失。
为了进行营养物质移除的试验，每天从所述的柱中收集10毫升培养悬浮液，并且在3500rpm下离心10分钟。将得到的上清液倾倒至小瓶中，并且在-20℃的冷冻器中进行冷冻，以用于营养物质的分析。将离心得到的小球重新悬浮在蒸馏水中，用于进行干重的测定。
高浓度二氧化碳处理：
为了进行二氧化碳处理试验，使藻类细胞生长于BG-11生长培养基之中，并且吹入富含1％二氧化碳的空气，或者吹入富含15％二氧化碳的空气。
DNA的提取、扩增、以及测序：
收集50毫升的细胞培养物并对其进行离心(3000rpm x 5分钟)，之后，在液氮下将其均质成粉末。提取染色体组DNA并且使用NucleoSpin Plant试剂盒(MACHEREY-NAGEL Inc)对其进行纯化。将核糖体DNA内转录区间(ITS)(序列1)以及Rubisco大亚基(rbcL)基因(序列2)作为识别小球藻属(Chlorella specis)物种的分子生物标记物。PCR反应液含有12.5微升GoTaq GreenMaster Mix(Promega)，200纳克模板DNA以及0.5微摩引物(参见表1)，以及补足最终体积为25微升的水。用于进行内转录区间(ITS)的扩增的PCR循环如下：1个94℃、5分钟的循环，35个94℃ 30秒、50℃ 30秒、72℃ 1分30秒的循环，以及1个72℃ 10分钟的循环。用于进行Rubisco大亚基基因(rbcL)的扩增的PCR循环如下：1个94℃、5分钟的循环，35个94℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分30秒的循环，以及1个72℃ 10分钟的循环。使用1.5％的琼脂糖对PCR产物进行检查。将2微升所述PCR产物克隆至pCR
Figure A200780020794D0025140745QIETU
4-TOPO载体中(Invitrogen)。使用PureLink质粒小量快速抽提试剂盒(Invitrogen)从阳性克隆中提取质粒用于进行测序。使用引物M13R以及M13F进行测序。
表1：在小球藻属(Chlorella sp.)物种的内转录区间(ITS)以及Rubisco大亚基基因(rbcL)的扩增中使用到的引物
 
引物 序列(5’-3’)
内转录区间(ITS)
S15CH(F) CTTAGTTGGTGGGTTGCC(序列7)
15pl(R) TTCRCTCGCCGTTACT(序列8)
Rubisco大亚基基因(rbcL)
RH1(F) ATGTCACCACAAACAGAAACTAAAGC(序列9)
Cel 161R(R)2 CATGTGCAATACGTGAATACC(序列10)
动植物种类史分析方法：
将DNA序列与Clustal W 1.83进行比对，并且使用Seaview进行手工校验。根据邻接(NJ)运算法则利用Mega 3执行并重新构建了动植物种类史系统树。应用Kimura 2-参数模型计算重新构建的动植物种类史系统树的取代率。
结果及讨论：
小球藻属(Chlorella sp.)物种的分离以及形态学描述
起始的藻类培养物是从Tempe城市(亚利桑那州)的公共水池中收集到的，藻类分离物是通过标准的琼脂平板从所述水样本中分离得到的。之后，将各种不成熟的菌落转移至带有螺帽的试管当中，所述试管中含有10毫升的BG-11生长培养基。保持在20-25℃下进行培养，并且其光照强度为20-40微摩光子/平米·秒。每周使用显微镜以及分光光度计对培养物的生长情况进行检查。对那些表现出快速生长以及繁殖的单一藻类菌株(在上述培养条件下(例如，BG-11生长培养基，25℃，光照强度170微摩/平米·秒，并且1-2％的二氧化碳充气)呈现出1-3倍倍增的任意分离物)进行脂肪酸含量的分析。只有具有高脂肪酸含量的藻类菌株(具有40％或者更高的总脂肪酸含量的任意分离物)被送至进行进一步的高浓度二氧化碳耐受性、温度范围和/或不同种类废水的筛选。通过这种筛选方法获得的藻类菌株之一，根据其形态学特征，被称之为小球藻属(Chlorella sp.)物种，并且被送至进行进一步的分析。
二氧化碳浓度对生长以及生物物质生产力的影响
通过本发明所述筛选方法获得的小球藻属(Chlorella sp.)物种具有在高浓度二氧化碳(即，15％的二氧化碳或者更高)条件下生长的能力，且其生长速率类似于将1％的二氧化碳通常施加于藻类培养物所达到的生长速率(附图1)。这种二氧化碳水平等价于典型的从化石燃料的发电厂中排放出的燃料气体中的二氧化碳水平。在15％的二氧化碳下生长的小球藻属(Chlorella sp.)物种培养物的生物物质生产力是420±50毫克/升·天，类似于或者略微高于在1％的二氧化碳下生长的培养物所得到的350±40毫克/升·天(附图2)。
二氧化碳浓度对细胞油脂含量以及油脂生产的影响
二氧化碳浓度对细胞油脂(脂肪酸)含量或者油脂生产的影响很小。这里所使用的“含量”指的是在一个特定的时间点处细胞的油脂含量；油脂的“生产率”或者油脂的“生产力”或者“产量”指的是每时间(天)小球藻属(Chlorella sp.)物种每单位培养物体积或者反应器照亮的表面积生成的油脂的量。当将所述小球藻属(Chlorella sp.)物种培养物保持在玻璃柱生物反应器中并且在给定的培养条件下供给1％或者15％的二氧化碳时，所述的细胞油脂含量为40.5±4％的干重(附图3a)。同样的，当向所述小球藻属(Chlorella sp.)物种提供相同水平的二氧化碳时，测定体积的油脂的产量为大约150±12毫克/升·天(附图3b)。
废水浓度对生长以及生物物质生产力的影响
所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种具有能够在各种不同来源的废水中繁殖的能力，例如受营养物质污染的地下水，农业灌溉用水，以及动物饲养操作废水。没有向所述培养物中加入额外的营养化学物质，这表明在乳制品废水中含有维持藻类生长以及繁殖所必须的营养物质。附图4表示的是保持在各种不同浓度的乳制品废水(即，25％、50％、75％以及100％的废水)中的小球藻属(Chlorella sp.)物种的生长。当将所述小球藻属(Chlorellasp.)物种接种至100％的废水中时，在最初的六天里几乎没有发生生长。此后，所述小球藻属(Chlorella sp.)物种开始迅速生长，并且在接下来的5天培养之后达到4.2±0.3克/升的最大细胞密度。当将乳制品废水从100％稀释至75％并随后稀释至50％时，所述小球藻属(Chlorella sp.)物种培养物的滞后期(lag phase)变短。然而，进一步将所述废水稀释至25％后，则导致最大细胞密度的下降。然而，与BG-11生长培养基相比，乳制品废水确实导致了较小的生长减少。在这些不同的稀释度中，50％的废水产生了最高的测定体积的生物物质的生产力。低于50％浓度或者高于50％浓度的废水均导致生物物质产量的降低(附图5)。
废水浓度对油脂含量以及油脂生产的影响
乳制品废水的浓度不仅影响生长，并且还影响到细胞的油脂含量。在生长于25％的废水中的培养物中测定到最高的油脂含量。随着废水的浓度增加至50％以及75％，所述细胞的油脂含量逐渐的降低(附图6)。与在测定体积的生物物质生产力中观察到的趋势相同，50％的废水保持着最高的油生产力，并且高于此的稀释率(例如，75％的乳制品废水)或者低于此的稀释率(例如，25％的乳制品废水)将导致油脂产量的降低(附图7)。
小球藻属(Chlorella sp.)物种的脂肪酸组成
表2表示的是生长于BG-11生长培养基中的所述小球藻属(Chlorella sp.)物种的脂肪酸组成。C16以及C18是主要的脂肪酸，占所述细胞中全部脂肪酸的至少96％。
表2：小球藻属(Chlorella sp.)物种中的脂肪酸概况。C16:2以及C18:4是被暂时性的识别出的；TFA含量(％)＝(TFA/细胞干重) x 100％。
 
脂肪酸 小球藻属(Chlorella sp.)物种(％总脂肪酸)
C13:0 3.3
C14:0 0.2
C16:0 24.3
C16:1 1.9
 
C16:2 -
C18:0 1.5
C18:1 42.7
C18:2n-6 6.7
C18:3n-3 -
C18:3n-6 -
C18:4n-6 -
C20:0 -
C20:1 -
TFA(％干重) 41.3
用于识别小球藻属(Chlorella sp.)物种的DNA标记物
从所述小球藻属(Chlorella sp.)物种中扩增一段1249-bp的内转录区间(ITS)片段(序列1)，所述的片段是由18S rDNA(1-501)(序列11)、ITS1(502-739)(序列3)、5.8S rDNA(740-898)(序列12)、ITS2(899-1137)(序列4)的3’端以及28S rDNA(1138-1249)(序列13)的5’端组成的。使用BLAST在国立生物技术信息中心(NCBI)数据库中检索，没有发现同样的核苷酸序列。根据所述内转录区间(ITS)区域中的827个碱基对(序列5)，推断出22种绿藻门分类间的动植物种类史关联。如附图9中所示，所述小球藻属(Chlorella sp.)物种与其他8种小球藻属菌株同位于一个单元进化分支。在所述动植物种类史系统树中，所述小球藻属(Chlorella sp.)物种与小球藻属于近亲物种，具有80％的序列同一性。基于在NCBI(国立生物技术信息中心)中进行的序列检测，ITS1同与其具有最接近的动植物种类史相关性物种的最大同一性为71％，而ITS2与所述小球藻属(Chlorella sp.)物种的最大同一性为85％(参见附图11中所示的序列比对)。因此，与所述新近分离的小球藻(Chlorella)菌株最为相关的物种在快速进化的(fast-evolving)DNA区域是可以辨识的。
从所述小球藻属(Chlorella sp.)物种中扩增的Rubisco大亚基基因(rbcL)片段的长度为1393bp(序列2)，并且根据在NCBI(美国国立生物技术信息中心)中进行的BLAST检索，所述序列与一株被认定为蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的菌株具有96％的序列同一性(附图12)。在这些密切相关的菌株中，绝大多数的变异发生在密码子的第三位置处。在由来自于20种绿藻门分类的Rubisco大亚基基因(rbcL)的1160个碱基对所构建的动植物种类史系统树中，小球藻属(Chlorella sp.)物种(序列6)位于单元小球藻进化分支上，这得到了靴值分析的支持，并且与基于所述内转录区间(ITS)区域的序列的动植物种类史相关性相适合。因此，所述Rubisco大亚基基因(rbcL)区域可以被用来从密切相关的有机体中辨识出本发明所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种。
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序列表
<110>  胡强，
       M·萨默尔费尔德
<120>  新的小球藻属(CHLORELLA)物种及其应用
<130>  06-358-PCT
<160>  13
<170>  PatentIn3.5版
<210>  1
<211>  1249
<212>  DNA
<213>  小球藻属
<400>  1
Figure A200780020794D00381
<210>2
<211>1393
<212>DNA
<213> 小球藻属
<400> 2
Figure A200780020794D00391
<210> 3
<211> 238
<212> DNA
<213> 小球藻属
<400> 3
Figure A200780020794D00392
<210> 4
<211> 239
<212> DNA
<213> 小球藻属
<400> 4
Figure A200780020794D00401
<210> 5
<211> 827
<212> DNA
<213> 小球藻属
<400> 5
Figure A200780020794D00402
<210> 6
<211> 1160
<212> DNA
<213> 小球藻属
<400> 6
Figure A200780020794D00403
Figure A200780020794D00411
<210>  7
<211>  18
<212>  DNA
<213>  小球藻属
<400>  7
<210>  8
<211>  16
<212>  DNA
<213>  小球藻属
<400>  8
Figure A200780020794D00412
Figure A200780020794D00413
<210>  9
<211>  26
<212>  DNA
<213>  小球藻属
<400>  9
<210>  10
<211>  22
<212>  DNA
<213>  小球藻属
Figure A200780020794D00414
<400> 10
Figure A200780020794D00415
<210> 11
<211> 501
<212> DNA
<213> 小球藻属
<400> 11
Figure A200780020794D00421
<210> 12
<211> 159
<212> DNA
<213> 小球藻属
<400> 12
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<210> 13
<211> 112
<212> DNA
<213> 小球藻属
<400> 13
Figure A200780020794D00423

Claims (16)

1.一种分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种组成，其中所述分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括一个或者一个以上选自由序列1、序列2、序列3、序列4、序列5、以及序列6构成的组中的核酸序列，或者上述序列的互补序列。
2.根据权利要求1所述的分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种组成，其中所述的分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括序列3所示的核酸序列。
3.根据权利要求1所述的分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种组成，其中所述的分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括序列4所示的核酸序列。
4.根据权利要求1所述的分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种组成，其中所述的分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括序列5所示的核酸序列。
5.根据权利要求1所述的分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种组成，其中所述的分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括序列1所示的核酸序列。
6.一种基本上纯的培养物，包括：
(a)生长培养基；以及
(b)前述权利要求1-5中任意一项所述的分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种组成。
7.一种藻类培养系统，包括：
(a)光生物反应器；以及
(b)权利要求6中所述的本质上纯的培养物。
8.一种油脂分离的方法，包括培养一种小球藻属(Chlorella sp.)物种，其中所述的分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括一个或者一个以上选自由序列1、序列2、序列3、序列4、序列5、以及序列6构成的组中的核酸序列，或者上述序列的互补序列，其中所述的培养是在适于所述小球藻属(Chlorella sp.)物种发生增殖、并且从所述小球藻属(Chlorellasp.)物种中提取油脂的条件下进行的。
9.一种从废水中移除营养物质的方法，包括培养一种小球藻属(Chlorella sp.)物种，其中所述的分离的小球藻属(Chlorellasp.)物种基因组包括一个或者一个以上选自由序列1、序列2、序列3、序列4、序列5、以及序列6构成的组中的核酸序列，或者上述序列的互补序列，其中所述的培养是在适于所述小球藻属(Chlorella sp.)物种发生增殖的条件下进行的，并且其中所述的培养是在包括至少5％的废水的培养基中进行的，所述培养是在适于通过所述小球藻属(Chlorella sp.)物种从废水中移除营养物质的条件下进行的。
10.一种从废气中移除营养物质的方法，包括培养一种小球藻属(Chlorella sp.)物种，其中所述的分离的小球藻属(Chlorellasp.)物种基因组包括一个或者一个以上选自由序列1、序列2、序列3、序列4、序列5、以及序列6构成的组中的核酸序列，或者上述序列的互补序列，其中所述的培养是在适于所述小球藻属(Chlorella sp.)物种发生增殖的条件下进行的，并且其中所述的培养是在包括废气的培养基中进行的，所述培养是在适于通过所述小球藻属(Chlorella sp.)物种从废气中移除营养物质的条件下进行的。
11.根据权利要求8-10中任意一项所述的方法，进一步包括从培养后的小球藻属(Chlorella sp.)物种中收集藻类蛋白和/或生物物质组分。
12.一种生产生物物质的方法，包括培养一种小球藻属(Chlorellasp.)物种，其中所述的分离的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括一个或者一个以上选自由序列1、序列2、序列3、序列4、序列5、以及序列6构成的组中的核酸序列，或者上述序列的互补序列，其中所述的培养是在适于所述小球藻属(Chlorella sp.)物种发生增殖的条件下进行的，并且从培养后的小球藻属(Chlorella sp.)物种中收集藻类蛋白和/或生物物质组分。
13.根据权利要求8-12中的任意一项所述的方法，其中所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括序列3所示的核酸序列。
14.根据权利要求8-12中的任意一项所述的方法，其中所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括序列4所示的核酸序列。
15.根据权利要求8-12中的任意一项所述的方法，其中所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括序列5所示的核酸序列。
16.根据权利要求8-12中的任意一项所述的方法，其中所述的小球藻属(Chlorella sp.)物种基因组包括序列1所示的核酸序列。
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