盐藻SOD的盐适应性与物质积累的关系

实验分析了不同NaCl浓度处理下,盐藻SOD活性及其与细胞密度、β-胡萝卜素积累和蛋白质积累的关系.结果表明:在30～120 g/L的盐度范围内,随着NaCl浓度的提高,SOD活性极显著地增强,说明盐藻SOD是一种高盐适应酶.盐藻SOD活性与细胞密度及物质积累关系密切:在SOD活性为0.710×108 cells-1·min-1左右时,盐藻细胞密度、β-胡萝卜素和蛋白质的积累量都最高,而在SOD活性较低或较高时,盐藻细胞密度、β-胡萝卜素和蛋白质的积累量都较低.可能适当盐度下SOD的活动较好地保护了盐藻体内物质积累反应的进行.     

杜氏藻的RF-RAPD分子系统学分析

杜氏藻(Dunaliella)是绿藻门、绿藻纲、团藻目、多毛藻科中的一个属(也有单独归为杜氏藻目、杜氏藻科、杜氏藻属[1]).因可以在高盐的极端环境中生存,也称之为盐藻.盐藻富含各种类胡萝卜素和甘油,其中β-胡萝卜素累积可达细胞干重的14%,具有较高的经济价值.另外盐藻无细胞壁,仅有一层糖蛋白和神经氨酸组成的外膜包裹,类似天然的原生质体,是真核细胞基因工程首选的受体之一.盐藻主要用来生产β-胡萝卜素,生产中发现β-胡萝卜素产量不稳定,推测种质差异因素与此有密切关系,因此分析不同种及种内品系及其与β-胡萝卜素含量相关性非常重要.     

盐藻分子生物学研究概况

杜氏藻(Dunaliella sp．)又称盐藻,是一类极端耐盐的单细胞真核绿藻,属于真绿藻纲、杜氏藻目、杜氏藻科、杜氏藻属．有些杜氏藻能够耐受环境中NaCl浓度在0．05％～39．4％之间的变化,可以在pH5．5～9．5的范围内生存。杜氏藻细胞体内能储存大量的甘油和胡萝卜素等有机化合物。可通过大量培养杜氏藻来提取β-胡萝卜素。天然甘油是良好的化妆品基质。而β-胡萝卜素是食品添加剂和着色剂。且具有医疗保健功能;     

四氯化碳对杜氏盐藻的毒性实验

按等浓度对数间距0．2设置毒物四氯化碳(CCl4)浓度对杜氏盐藻进行了毒性实验，根据细胞的生长以及β-胡萝卜素含量的变化，观察CCl4,对盐藻的毒性效应。结果表明，CCl4浓度小于0．13％时对盐藻生长及β-胡萝卜素累积几乎没有影响。盐藻对CCl4的最大耐受浓度为0．20％。CCl4浓度达到0．32％时，5天之后造成细胞全部死亡和β-胡萝卜素累积消失。     

基于蛋白组学分析杜氏盐藻对不同浓度CO2的响应

用气体混合仪设置不同的CO_2浓度处理组,测定了杜氏盐藻(Dunaliella salina)细胞密度、碳酸酐酶活性、甘油含量等生理指标,结合蛋白质组学分析方法,比较了不同CO_2浓度下细胞内主要代谢路径蛋白表达的差异。结果表明:在一定范围内,随着CO_2浓度的升高,杜氏盐藻的生理活性及光合活性提高;而CO_2浓度过高对盐藻生长呈抑制作用; 3%CO_2浓度最适于本实验杜氏盐藻藻株的生长。随着CO_2浓度的升高,胞外碳酸酐酶活性下降。低浓度的CO_2有利于β-胡萝卜素的积累,且光系统Ⅱ(PSⅡ)光合活性在CO_2浓度0.03%～3%范围内上升, CO_2浓度达9%时降低,与光合作用相关蛋白的表达趋势接近。上述结果说明杜氏盐藻可能通过调节光合作用中叶绿素等捕光色素的合成及相关蛋白的表达笼统,以响应CO_2浓度的变化;而过高浓度的CO_2可对细胞产生氧化损害,引起热激蛋白和超氧化物歧化酶等蛋白含量的上调以应对氧化胁迫。     

盐藻过氧化物酶的盐适应性及其与物质积累的关系

实验分析了不同浓度NaCl处理下,培养盐藻的过氧化物酶(POD)活性及其与细胞密度、β-胡萝卜素积累和蛋白质积累的关系.结果表明,盐藻过氧化物酶活性随盐度变化而改变:在适当盐度(60～90g/L)下,过氧化物酶活性很低;在较低盐度(30～60g/L)或较高盐度(90～150g/L)下,盐藻过氧化物酶活性均显著升高,说明盐藻过氧化物酶是一种盐度逆境适应酶.盐藻过氧化物酶活性与盐藻细胞密度及物质积累关系密切:盐藻过氧化物酶活性很低时,盐藻细胞密度大,同时β-胡萝卜素和蛋白质积累也多;随着盐藻过氧化物酶活性升高,盐藻细胞密度、β-胡萝卜素和蛋白质积累均逐渐降低,但盐藻过氧化物酶活性进一步升高时,盐藻蛋白质积累又有增加,可能在盐藻体内有逆境蛋白产生.     

四溴双酚A(TBBPA)对叉鞭金藻的毒性效应研究

以叉鞭金藻(Dicrateria inornata)为研究对象,分析了不同质量浓度四溴双酚A(TBBPA)污染下微藻光合色素含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量,以及细胞形态和细胞内部结构的变化。研究结果显示:在TBBPA较低质量浓度(0.5和2.0mg/L)污染条件下,叉鞭金藻的叶绿素a(Chl-a)、叶绿素c(Chl-c)和类胡萝卜素(Car)含量显著高于对照组,其含量第24小时达最大值;较高质量浓度(4.0和8.0mg/L)污染条件下,3种色素含量则显著低于对照组,其含量在第24小时达最小值。实验期间各实验组叉鞭金藻的可溶性蛋白含量、SOD活性和MDA含量主要被诱导;4.0mg/L的TBBPA作用叉鞭金藻96h后,藻细胞表面形态和内部亚显微结构均发生变化,与光合色素含量降低、MDA含量增加相一致。     

光照、温度和营养盐对三株盐生杜氏藻生长和色素积累的影响

通过正交试验研究了光照、温度和营养盐对3株盐生杜氏藻株系(BJ,OUC38和OUC8)生长和色素积累的影响,旨在探明适于盐生杜氏藻生长和β-胡萝卜素积累的光照、温度和营养盐条件,并对实验中3株株系生长和β-胡萝卜素积累速率进行了初步的比较。结果表明,盐生杜氏藻生长的最适光照和温度分别是145.3μmol.m-2.s-1和23℃;适于β-胡萝卜素积累的光照和温度分别是218.2μmol.m-2.s-1和23℃;适于生长的营养盐条件是NaNO30.4 mmo/L、尿素0.6 mmol/L和NaHCO318 mmol/L,而当NaNO3、尿素和NaHCO3浓度分别为0,0.2和18 mmol/L时有利于β-胡萝卜素的积累。高光照、低温有利于杜氏藻细胞β-胡萝卜素的积累,在218.2μmol.m-2.s-1光强和15℃条件下藻细胞β-胡萝卜素积累平均值可分别达10.39和12.46 pg/cell。3个株系中OUC38积累β-胡萝卜素的能力高于另外2株,但差异不显著。     

类胡萝卜素细胞工厂——杜氏藻养殖研究进展

杜氏藻是目前生产天然β-胡萝卜素最好的商品化微藻,其β-胡萝卜素含量最高达细胞干重的14%(质量分数)。此外,通过紫外线或化学诱变剂处理,也能获得用来生产八氢番茄红素、番茄红素、叶黄素和玉米黄素等其他类胡萝卜素突变株。为使杜氏藻类胡萝卜素商业开发顺利进行,分析光、温度、pH值、营养、天敌等养殖条件对杜氏藻生长和类胡萝卜素积累的影响;比较大型开放池、循环池、回旋池、级联池、大罐、异养发酵罐及封闭式光合反应器等养殖方式的利弊;同时,总结培养液再循环、藻体采集、藻泥干燥、类胡萝卜素提取等藻体采收的有益经验。     

胁迫因子对杜氏藻生长和色素积累的影响研究进展

盐生杜氏藻能适应盐度高达350的高盐湖泊,在适宜的条件下合成的β-胡萝卜素可达细胞干质量的10%~14%,为自然界其它生物所不及[1]。β-胡萝卜素是维生素A的前体,不仅能抑制致癌物质的活性、预防消化道溃疡、心脑血管疾病、防治青光眼和白内障,增强人体免疫力和抗辐射能力,而且还     

培养密度和培养液“老化”对盐藻生长和β-胡萝卜素累积的影响

通过研究培养密度和培养液“老化”对盐生杜氏藻Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ ｓａｌｉｎａｗ Ｔｅｏｄｏｒｅｓｃｅ生长和β－胡萝卜素累积的影响，发现盐藻的细胞增长率在接种后第２天达到高峰，然后逐渐下降；β－胡萝卜素的日累积量在接种后逐渐增加，第７天达到高峰，然后下降，这一现象与在培养过程中细胞密度上升而使每个细胞所接收的光强下降以及培养液的“老化”有关。     

防污剂Irgarol 1051对三角褐指藻生长及生理特性的影响

为研究防污剂Irgarol 1051对微藻生长及生理生化特性的影响,以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为材料,分析了Irgarol 1051对P.tricornutum生长、叶绿素a含量、可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活力及丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量等的影响。结果表明:Irgarol 1051可抑制P.tricornutum的生长,并诱导其产生耐受性;P.tricornutum中叶绿素a、可溶性蛋白质含量及SOD酶活力等均随Irgarol 1051质量浓度的增加而升高,以维持其生长和生理状态;随着Irgarol 1051质量浓度的升高,藻细胞中MDA含量显著增加,表明细胞中活性氧自由基(Reactive oxygen species,ROS)过量积累,这将破坏藻细胞的膜结构与功能。研究结果将为探讨Irgarol1051对微藻的效应机制及其环境风险评价提供数据资料和科学依据。     

养殖裙带菜机械损伤防御应答的初步研究

以裙带菜(Undariapinnatifida(Harv.)Suringar)幼孢子体为材料,测定藻体对机械损伤的防御应答。结果显示:与对照组相比,机械损伤会诱导藻体内活性氧含量上升,以及抗氧化酶活性和抗氧化物含量的变化。当裙带菜受到机械损伤后,体内O~(2-)和H_2O_2以及MDA等物质迅速积累,藻体的总抗氧化能力上升、CAT和POD活性在短时间内迅速升高、GSH和ASA迅速合成,从而在较短时间内控制活性氧以及MDA含量;与对照组相比,SOD活性仅在3h内高于对照组。该实验结果表明裙带菜幼孢子遭受机械损伤后的抗氧化系统会参与调节机体活性氧平衡,这种抗氧化机制的存在可以更快速、更节能、更有效地修复藻体所受损伤。     

外源一氧化氮和金属铜对海洋微藻抗氧化系统的影响

以亚心形扁藻为研究对象,通过添加不同浓度一氧化氮(NO)(1.4×10-10～1.4×10-5 mol/L)培养,探讨NO对微藻生长、H2O2和MDA含量以及SOD活性的影响;通过对只添加金属Cu、同时添加Cu与NO实验,对微藻的H2O2和MDA含量以及SOD活性的影响进行了对比研究。结果表明,藻细胞活性氧的代谢有随NO浓度增加的趋势,同时细胞内的抗氧化酶SOD活性和MDA含量都有相应的变化,NO作为环境的"刺激物"提高了细胞内的活性氧水平,对抗氧化系统起到激活或伤害作用。在Cu胁迫下,藻细胞活性氧代谢明显提高,SOD活性提高,并导致细胞膜脂过氧化;但外源NO能明显降低活性氧的水平,并恢复SOD活性和MDA含量,对抗氧化系统起到保护作用,提高微藻的抗氧化能力。研究表明,NO在海洋浮游植物中扮演着"双重角色"——氧化剂和抗氧化剂,从而对微藻的生长起到重要的调节作用。     

不同氮源对盐生杜氏藻生长和色素积累的影响

研究了NaNO3、NH4Cl、NH4NO33种氮源对盐生杜氏藻(Dunaliella salina)生长和色素积累的影响及3种氮源吸收的规律。结果表明,3种氮源中,NH4NO3对促进D. salina细胞生长、β-胡萝卜素积累和叶绿素a合成效果最好,细胞最高密度为136×104cell/mL;β-胡萝卜素含量最大值为137mg/g;NO3-和NH4 共同存在时,优先利用NH4 ;建立了3种氮源吸收的动力学方程。     

不同粒径TiO_2颗粒对海洋微藻的毒性效应

本实验以新月菱形藻为受试生物,研究了低浓度不同粒径TiO2颗粒(21nm、60nm和400nm)对海洋微藻生长、抗氧化酶活性(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT和过氧化物酶POD)、脂质过氧化产物(MDA)含量的影响,并测定了相应的活性氧自由基(ROS)的含量,初步探讨了TiO2颗粒对海洋微藻的作用机制。结果表明,1mg/L TiO2颗粒对新月菱形藻生长的抑制作用随着粒径的减小而逐渐增强,第48h、72h、96h呈现出显著的纳米效应。TiO2颗粒可以诱导藻细胞内ROS的含量增加,对藻细胞产生氧化胁迫,新月菱形藻的抗氧化酶活性发生应激响应,以清除过量的ROS,但剩余的ROS对藻细胞产生氧化损伤,导致MDA含量升高,并且纳米级TiO2颗粒对新月菱形藻的氧化损伤大于微米级颗粒。在不同粒径TiO2颗粒的胁迫下,藻细胞SOD和CAT活性的响应也存在差异。本研究将为开展人工纳米材料对海洋生态系统影响的潜在风险评估提供科学依据。     

盐藻生长过程中氮磷利用与色素积累

考察了盐藻在氮浓度3mmol/L和0.59mmol/L两种条件下的生长、氮磷的利用以及色素积累的情况。结果表明氮浓度3mmol/L培养基有利于藻细胞的增值，最终藻体浓度大，稳定期可维持数日；0．59mmol/L培养基有利于细胞胡萝卜素积累，单位细胞胡萝卜素与叶绿素的比值达到12．3，是氮浓度3mmol/L培养基的两倍左右。盐藻细胞在生长初期快速利用氮源，之后即使培养基中仍有较高浓度的氮源，藻细胞也不再利用。两种条件下藻细胞对磷的利用情况相同。两种培养基中盐藻单位细胞叶绿素含量均先增加后减少，胡萝卜素含量均先降低后增加。     

盐胁迫对盐生杜氏藻生长及叶绿素荧光特性的影响3期王帅,等:盐胁迫对盐生杜氏藻生长及叶绿素荧光特性的影响35

以盐生杜氏藻(Dunaliella salina)为实验材料,研究在不同盐度(5,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,110,120,130)下处理不同时间后(12、24和48h),该藻的生长及叶绿素荧光特性的变化情况。结果表明,盐生杜氏藻生长和进行光合作用的最适盐度为100,适宜盐度范围为20~110。在盐度过低(20)和过高(110)的胁迫条件下,盐生杜氏藻PSII的荧光指标(Fv/Fm、ΦPSII、Fv/Fo和rETR)显著降低。该藻的细胞密度和叶绿素含量均在盐度100时达到最大值。相关性分析结果表明,盐生杜氏藻的荧光指标(Fv/Fm、ΦPSII、Fv/Fo和rETR)与细胞密度呈极显著的正相关性,因此可通过PSII荧光指标的变化来反映该藻对盐胁迫的耐受性。本文还对盐胁迫下盐生杜氏藻的响应机制和叶绿素荧光技术在筛选耐盐微藻品种中的应用进行了初步探讨。     

化感物质抑制短裸甲藻的机理研究

文章通过研究邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对短裸甲藻的活性氧自由基(ROS,主要为H_2O_2)水平、过氧化标志产物丙二醛(MDA)含量以及对细胞亚显微结构的影响,初步揭示DBP抑制短裸甲藻的机理,为沿海赤潮的控制和有效防治提供有力的支持。研究结果表明,DBP通过引起短裸甲藻细胞内活性氧自由基的过度积累而引起膜质过氧化,与不添加DBP的对照组相比,在低浓度DBP(0.1mg/L)的影响下,H_2O_2含量前48h变化比较平稳,48h以后逐渐下降。而在高浓度DBP(10mg/L)的影响下,H_2O_2含量变化波动明显,暴露72h后,H_2O_2含量达到248.24nmol·(10~7cells)~(-1),约是对照组的4.67倍。过氧化标志产物MDA在低浓度DBP(0.1mg/L)处理后暴露24h分别出现峰值0.23μmol·(10~9cells)~(-1)、0.28μmol·(10~9cells)~(-1),高浓度DBP(10 mg/L)处理MDA含量24h后持续上升,72h时高达0.351μmol·(10~9 cells)-1,约是对照组的2.32倍。同时DBP可以引起短裸甲藻细胞结构受损,表现在叶绿体、线粒体等细胞器变模糊,细胞空泡化,原生质膜皱缩,细胞脂质体(黑色颗粒)明显增多等,初步认为过氧化损伤为化感物质作用机理。     

亚心形扁藻超氧化物歧化酶活性对镉和铜的应答

以亚心形扁藻为实验材料,对不同浓度重金属镉(Cd2 )和铜(Cu2 )作用下亚心形扁藻的超氧化物歧化酶(SOD)活性的变化和膜脂过氧化作用进行了探讨,以期了解藻类抗重金属的机制。结果表明:随着Cd2 和Cu2 浓度的增加亚心形扁藻的SOD的活性逐渐升高,但高浓度Cd2 可导致SOD活性活性下降。膜脂过氧化实验结果显示,半抑制浓度的重金属处理72hr后,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)显著提高。用72h半抑制浓度的重金属处理亚心形扁藻随时间的变化关系表明,在最初的12hr内SOD活性被两种重金属离子诱导迅速升高,然后逐渐趋于平稳。总之,SOD活性的变化与重金属的种类、浓度和处理时间有关。