生物柴油是一種環保型可再生能源，但由于原料嚴重不足制約了其產業化發展。微藻生長繁殖快，油脂產率高，可利用非農用地進行工廠化生產，作為生物柴油的原料具有諸多優點。國內外培養產油微藻均采用分批培養模式，細胞生長和油脂積累分兩步先后完成，油脂積累時細胞生長受到嚴重抑制，從而不可避免地降低了油脂產率，成為微藻生物柴油研發中的一個技術難題。打破這一技術瓶頸，實現微藻同步生長和產油，對于提高微藻產油效率，推動微藻生物柴油的產業化進程具有重要意義。
中國科學院植物種質創新與特色農業重點實驗室植物生物技術學科組博士研究生溫小斌在李夜光研究員指導下，開展微藻高效產油模式研究，利用連續培養(continuous culture)，通過控制氮源比輸入速率（specific nitrate input rate），成功實現了小球藻同步生長與產油，建立了“一步法” （one-step production）產油模式。首先對一株具有應用潛力的產油微藻-蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosaXQ-20044進行了分批及氮源流加-分批培養，發現該藻種能夠在適度的氮脅迫條件下積累油脂，且不以犧牲生長速率和生物質干重為代價。進一步采用連續培養方式，在恒定的溫度、光照強度、pH值、CO2供應等條件下在柱式光反應器中培養小球藻Chlorella pyrenoidosa XQ-20044。當稀釋速率為0.48-1.44 d-1時，小球藻以0.48-1.44d-1的生長速率達到穩定生長狀態（Steady-state），同時胞內三酰基甘油的含量顯著提高，即迅速生長的小球藻細胞亦可積累油脂，調控這一同步生長和油脂積累的關鍵因素是氮源（硝態氮）比輸入速率。在實驗條件下，適合于C. pyrenoidosa XQ-20044同步生長與產油的硝酸鈉比輸入速率為0.78-4.56 mmol g-1 DW d-1，油脂產率最高達到144.93 mg L-1d-1，與相同條件下分批培養相比，油脂產率提高了48%，細胞脂肪酸組成沒有顯著差異。這一研究結果展示了微藻同步生長與產油的可行性與巨大潛力，為提高微藻產油效率開辟了一條新的途徑。
該研究獲得國家自然科學基金和國家‘863’項目支持。相關研究論文發表于Bioresource Technology（doi:10.1016/j.biortech.2014.03.077）。
不同稀釋速率條件下蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa XQ-20044恒化培養的生物質產率及總脂產率
