盐度胁迫下凡纳滨对虾体内虾青素在着色与抗氧化的资源权衡

工厂化养殖中产生的环境压力,会导致对虾应激反应的发生以及体色的减弱。为了探究胁迫下对虾体内虾青素的消耗规律以及对虾的着色与抗氧化之间的关联性,本研究通过虾青素强化后盐度胁迫的方法进行了实验。结果表明,与强化前相比,虾青素强化后植物源(夏侧金盏花)虾青素(d-AST)、合成虾青素(p-AST)处理的对虾肝胰腺中虾青素含量分别增加48.0%和17.5%;虾壳中分别增加42.8%和45.2%。富含酯化型虾青素的d-AST在肝胰腺中具有更高的沉积量;而由游离虾青素组成的p-AST在虾壳中具有更高的沉积量,不同形式的虾青素在不同组织中的沉积具有一定的偏好性。两个处理组对虾的体色明显增强。与盐度胁迫前相比,胁迫后d-AST、p-AST肝胰腺中虾青素含量分别减少了15.1%和5.7%,对照组(Ctrl)含量无变化;虾壳中分别减少了17.8%、52.9%和14.3%,各组对虾的体色均显著减弱。胁迫24 h检测到编码虾青素转运蛋白β-1,3-葡聚糖结合蛋白(βGBP-HDL)基因的显著上调表达,可能与虾壳中虾青素的减少有关。随着胁迫的进行,与对照组相比,两个处理组的抗氧化基因均呈现上调表达的趋势;各组抗氧化能力呈现先上升后下降的趋势,并在48 h时达到最大值,d-AST、p-AST分别为对照组的1.35和1.30倍。据此,作者推测对虾体内的虾青素是按照资源权衡的原则在着色和抗氧化功能中进行分配的,在遭受环境胁迫时,对虾会优先将用于着色部分的虾青素(虾壳中)转运至肝胰腺中参与抗氧化,进而表现为体色的减弱和抗氧化能力的上升。     

不同光源及光照时间对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)游离虾青素含量及生长的影响

采用生态学方法,以黑暗条件为对照,研究了白炽灯、日光灯、金卤灯作为照明光源及不同光照时间对凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)游离虾青素含量及生长的影响。实验对虾初始湿体重为(2.108±0.036)g,实验持续50天。结果表明,不同光照对于对虾体内游离虾青素含量和生长均存在显著的影响。具昼夜节律金卤灯照明及日光灯恒照处理组对虾体内游离虾青素含量显著较高(P<0.05),对虾体内游离虾青素的含量平均为(3.31±0.20)mg/kg。对虾的特定生长率在具昼夜节律的金卤灯照明时最快(P<0.05),连续日光灯照明组生长最慢(P<0.05)。对虾的生长率与其体内游离虾青素含量呈显著的负相关性(P<0.05),说明对虾在体内积累虾青素的主要目的不是为了促进生长,可能是为了避免强光照对机体的伤害。本研究表明,在金卤灯照明的条件下,对虾具有较高的虾青素含量并且生长较快,因此金卤灯较其他灯具更适宜作为对虾室内养殖的光源。     

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。     

玉米素和水杨酸对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)生长及虾青素积累的影响

虾青素是一种具有强抗氧化活性的类胡萝卜素,而雨生红球藻是天然虾青素的主要来源。本文以雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)为材料,研究了植物激素玉米素和水杨酸对雨生红球藻的生长、虾青素含量及相关基因表达的影响。分别添加5种浓度的玉米素或水杨酸,结果发现0.05mg/L玉米素或25mg/L水杨酸处理5d后雨生红球藻虾青素积累最多。该浓度玉米素或水杨酸可显著提高光胁迫下藻细胞密度,最高分别达到3.4×10~5cell/mL和3.0×10~5cell/mL;同时玉米素与水杨酸组中虾青素含量显著上升,分别为1.7%和1.6%,比对照组分别增加29.2%和25.6%。玉米素缓解了高光逆境条件下光合作用基因——Rubisco大亚基(rbcL)及其活化酶(rca)、碳酸酐酶(ca)的下调表达,但对虾青素合成途径β-胡萝卜素酮化酶基因(bkt)的表达量没有显著影响;而水杨酸则相反,在胁迫后期不能缓解光合作用相关基因的下调表达,但可使bkt基因显著上调,最高可达对照组的2.5倍。本研究首次比较了玉米素和水杨酸对雨生红球藻生长和虾青素积累的影响,发现玉米素比水杨酸具有更好的促进雨生红球藻中虾青素积累的效果。     

虾青素琥珀酸二酯的制备工艺及其结构表征

虾青素具有极强的抗氧化、抗癌变和增强免疫力等功能,但由于虾青素水溶解性(分散性)的限制致使其生物利用度和应用范围有很大的局限性。本文以丁二酸酐和合成虾青素为原料(摩尔比为10∶1),以三乙胺为催化剂(与合成虾青素的摩尔比为3∶1),合成虾青素琥珀酸二酯;经硅胶柱层析,用氯仿-甲醇(90∶10,v/v)混合液进行洗脱纯化;用高效液相色谱对合成的虾青素琥珀酸二酯进行分析,测得其纯度达95%;经紫外光谱扫描,测得其最大吸收波长为487nm,与虾青素的最大吸收波长接近。薄层色谱结果显示,虾青素琥珀酸二酯的极性增大,LC-(APCI)MS/MS分析得到其分子量为796.5,从其裂解碎片中可得到虾青素的碎片离子m/z561.5和m/z579.5。通过1 H NMR和DEPTQ谱进行验证,合成产物为虾青素琥珀酸二酯。     

雨生红球藻虾青素积累机制的研究进展

虾青素(astaxanthin)是一种具有极强抗氧化活性的类胡萝卜素,超强的抗氧化活性赋予了虾青素突出的生理功能,如提高动物免疫力、抑制肿瘤、清除自由基和活性氧等。虾青素具有广泛的应用价值,不仅可以用作水产养殖的饵料添加剂、人的食品添加剂,在药品、化妆品和高级营养保健品等     

褪黑素对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)生理和虾青素积累的影响

本实验初步研究了不同浓度褪黑素(melatonin,MLT)对胁迫条件下雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU生长、虾青素、相关生理指标及基因表达的影响。结果表明,10μmol/LMLT可显著提高藻细胞中虾青素产量(31.32mg/g),是对照组(13.27mg/g)的2.36倍;碳水化合物和蛋白含量同比提高了1.36、1.37倍。此外,虾青素合成相关基因pds和bkt的表达水平分别提高了5.79和12.16倍。研究表明,MLT可显著促进雨生红球藻中虾青素的积累,为利用微藻生产虾青素提供了一种有效的策略。     

不同有机溶剂对雨生红球藻中虾青素提取成分的影响

研究了有机溶剂提取雨生红球藻中虾青素过程中,不同液料比对提取效率的影响,并以分光光度法及高效液相色谱法(HPLC),检测了不同有机溶剂对提取组分及主要组分(叶绿素和虾青素)含量的影响.结果显示,提取率随着液料比的增加而上升,当液料比大于20:1时,其升高变缓,趋于平衡;不同有机溶剂提取物的化学组分无明显差异,但各组分含量的比例差异较大,如二氯甲烷提取物在480nm下吸光度为30.64±0.54,高于丙酮、乙酸乙酯及甲醇(分别为27.68±5.54、25.32±8.43及24.31±0.79),而645和663 nm下吸光度为2.54±0.46和5.33±0.19,较丙酮、三氯甲烷、无水乙醇及甲醇(分别为5.70±0.71、12.87±0.14、7.60±0.23及6.44±0.28)低,说明该种溶剂对于虾青素有较高的提取效率,但其挥发性强且毒性大,而无水乙醇的提取率略低于二氯甲烷,具有安全、低毒的优势,因此无水乙醇是较为合适的虾青素提取溶剂.     

雨生红球藻细胞转化、虾青素积累与光照强度的关系及不同品系间的差异性

于2004年利用3个品系的雨生红球藻(H0、H2和H3)和以去除营养物质的藻液为实验对象,探讨了光强对细胞转化和虾青素积累的影响。结果表明,光照强度对红球藻虾青素积累和细胞转化有显著影响,并在品系间存在一定差异性。其中:品系H0在光强≤25000lx时虾青素积累量随光强的增加而增加,光强在20000～35000lx时虾青素积累量处于较高水平,而光照强度>35000lx时,虾青素积累量随光强的升高而下降;H2品系在光强≤25000lx时虾青素积累量随光强的增加而增加,光强在25000lx左右时虾青素积累量较高,当光强≥35000lx时,虾青素积累大幅度下降;H3品系在≤35000lx时虾青素积累量随光强的升高而增加,20000~45000lx为虾青素积累较适宜的光强,高于45000lx时虾青素积累量则明显下降。进一步分析得出,弱光导致红球藻虾青素含量较低是光照强度不足、细胞内虾青素含量少的结果,而强光下虾青素含量下降则是细胞受到损伤、细胞数量减少导致的。对比研究发现:在较低光强下(20000~25000lx)H2单个细胞内虾青素积累量略低于H0,但其积累虾青素总量却最高,这是由于此时H2不动细胞增长速率比其它品系高造成的,不过适宜H2积累虾青素的光照范围最窄,它对高光强的耐受性也最差;而H3在较低光强下虾青素积累总量及单个细胞内的积累速率均最低,但是它的适宜光照范围最宽,即对高光强的耐受性最强,在较大的光强波动范围内都可以保证较高的安全转化量,这就使得它在较高的光强下虽然单个细胞积累虾青素的速率仍然最低,积累总量反而显著高于其它两个品系。     

虾壳中虾青素及虾青素酯的高效液相测定（英文）

建立一种虾壳中虾青素及虾青素酯的高效液相测定法。鲜虾壳用5%盐酸除钙离子,烘干后用无水乙醇提取。将虾壳的无水乙醇提取液与硫酸铵水溶液混合进行双水相萃取虾青素,收集分布在双水相中间层的虾青素粗品。向收集的虾青素粗品中加入蒸馏水离心,重复几次,收集沉淀并吹干。将干燥的虾青素粗品用丙酮溶解,进行薄层色谱分离,分离出的色素带取出用丙酮溶解,再进行HPLC测定。结果表明,3 mL虾青素乙醇提取液/4.5 mL 20%硫酸铵溶液双水相体系可用来制备虾青素粗品;虾青素在乙醇溶液中最大吸收峰波长为472 nm。虾青素粗品通过薄层色谱可分离出游离虾青素、虾青素单酯、虾青素双酯、海胆酮等色素,根据高效液相色谱图可知,游离虾青素出峰时间为4 min～5.5 min,虾青素单酯得出峰时间为10.5 min～27.8 min;该方法对样品的前处理简便,适合对虾壳中虾青素及虾青素酯含量的测定。     

一种绿球藻的极端适应特性与虾青素高效诱导

绿球藻Chlorococcum sp.MC-1株系(简称MC-1)的高盐碱极端适应性和虾青素积累特性的初步研究结果显示,MC-1适应极端高碱培养并保持快速生长,NaHCO3浓度为8g.L-1时,Mc-1平均比生长率明显高于低碱培养(1g.L-1的NaHCO3),NaHCO3浓度为20g.L-1时平均比生长率与低碱培养的相近,其最高适应生长pH可达12以上。MC-1积累虾青素等次生类胡萝卜素与室内老化培养物的转红细胞相比,室外强光高盐高碱极端条件(室外太阳光、51g.L-1的NaCl、81g.L-1的NaHCO3)诱导转红细胞的虾青素和总类胡萝卜素含量分别提高了50.46%和71.20%,细胞转红速度显著加快,显示出极端条件对虾青素的高效诱导作用。     

《中国海洋湖沼学报》(英文版)(SCI-E收录)Chinese Journal of Oceanology and Limnology2010年第2期论文导读

<正>De-eutrophication of effluent wastewater from fish aquaculture by using marine green alga Ulva pertusa刘建国等:利用甲基紫精诱导高浓度O2ˉ自由基,比较分析了雨生红球藻细胞内清除保护酶系统和虾青素的抗氧化机制。结果表明不同类型红球藻细胞内上述两种保护机制同时存在,其中虾青素保护机制比防御性酶系统反应更快,保护细胞膜免受损伤能力也更强。     

不同分子量海蚌类肝素理化性质分析及抗血栓活性评价

为探究不同分子量海蚌类肝素的理化性质、体内抗血栓活性及对出血时间的影响,本文以海蚌类肝素G2(60.25kDa)及其2种不同分子量的降解产物DG1(24.48kDa)、DG2(6.75kDa)为研究对象,首先采用改良的硫酸-咔唑法和BaCl₂-gel比浊法测定糖醛酸及硫酸基的含量,利用纳米粒径仪测定粒径、Zeta电位,并同步利用热分析仪分析热稳定性;然后通过小鼠黑尾模型和小鼠断尾模型分别研究抗血栓活性及对出血时间的影响。研究结果表明,随着分子量的降低,海蚌类肝素硫酸基含量升高,糖醛酸含量降低,初始降解温度先升高后降低,粒径降低, Zeta电位升高。相对于海蚌类肝素G2,其适度降解产物DG1具有更高的抑制尾部血栓形成的能力,同时具有较低的出血风险。     

温度对雨生红球藻叶绿素荧光特性及虾青素含量的影响

研究了不同温度(5～35℃)对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)叶绿素荧光特性及虾青素含量的影响.测定的主要参数有:PSII的最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSII的潜在活性(Fv/Fo)、PSII的实际光能转化效率(ΦPSⅡ)、光合电子传递效率(ETR)、细胞密度、叶绿素相对含量以及虾青素含量.单因子方差分析结果表明:在整个培养周期中,温度对雨生红球藻各叶绿素荧光参数、叶绿素相对含量、细胞密度以及虾青素含量均有显著影响(P<0.05).多重比较结果表明,在本实验条件下,雨生红球藻的最适生长温度是20℃,其单位体积虾青素含量以20℃处理组为最高,而单个细胞中的虾青素含量则以5℃和30℃为最高.相关性分析结果表明:培养天数为3～10天时,叶绿素相对含量与细胞密度均成显著正相关关系.本文还初步探讨了叶绿素荧光技术在筛选耐高温或耐低温微藻品系中的应用.     

不同碳氮浓度对雨生红球藻生长及虾青素累积的影响

研究了不同二氧化碳浓度和硝酸钾浓度对雨生红球藻生长及虾青素累积的影响。结果表明,较高浓度的CO2(600×10-6)能够显著促进雨生红球藻的生长、光合作用的进行和虾青素的累积。红球藻单个细胞内的虾青素含量随着培养液中硝酸钾浓度的降低而增加,绿色游动藻种和绿色不动藻种培养12 d后获得的最大虾青素值分别为10.93 pg/个和12.64 pg/个。连续通气是促进雨生红球藻生长及虾青素累积的一种有效碳源提供方式。     

硫元素对小球藻异养生产虾青素的影响

研究了不同浓度硫元素对小球藻Chlorella zofingiensis异养生长和合成虾青素的影响.结果表明,低硫条件下,细胞分裂受到严重抑制,虾青素迅速积累且含量显著提高,但限制藻细胞干重的增加.硫元素3μmol·L<'-1>浓度下,第14天虾青素含量最大,达到1.19mg·g<'-1>,高出300μmol·L<'-1>硫元素组40.68%.硫元素3000μmol·L<'-1>浓度下,在第14天时获得最大虾青素产量,达到9.99mg·L<'-1>.与300μmol·L<'-1>硫元素组相比,3000μmol·L<'-1>硫元素组获得了更高的生物量和虾青素产量.而前者在培养后期,出现了一定程度的蛋白质抑制现象.本研究认为,在单批异养培养中,硫元素300μmol·L<'-1>可能是葡萄糖代谢获得最大生物量所需的最低浓度,因此在流加葡萄糖培养的工业化生产中,一次性加入更高浓度的硫元素,可望获得更高的虾青素产量.     

不同培养基对小球藻Chlorella zofingiensis生长和虾青素产量的影响

研究了小球藻Chlorella zofingiensis在3种不同培养基CZ-M1, Kuhl 和 KM1中培养时生物量和虾青素的产量.结果表明, Kuhl最利于小球藻的生长, 比生长速率、最大细胞干重和得率最高, 虾青素含量最低;KM1培养基最利于虾青素的积累.采用优化后的培养基KM1, 添加葡萄糖诱导培养小球藻, 可以获得8.99g·L-1的藻细胞干重, 虾青素产量和含量分别达到20.1mg·L-1和2.24mg·g-1.     

不同激素配伍对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)细胞生长和虾青素累积的调节作用、藻株差异及应用

利用生长素(NAA、3-IBA)和细胞分裂素(6-BA、kt)两类植物激素,对比研究了其不同配伍对4株雨生红球藻H0、H2、H3和H4细胞生长以及虾青素累积的调节作用.结果表明,尽管在不同株系之间存在一定的差异,但激素明显促进该藻细胞生长和虾青素累积,而对细胞大小没有产生明显影响.激素对红球藻细胞数量的增加主要是靠加快游动细胞阶段无性繁殖过程来实现的:而激素对虾青素含量的提高却是通过增加细胞数量和细胞内虾青素积累的协同作用结果,其中以细胞数量的增加为主.在激素单因素实验中,3-IBA对H0细胞生长增加效果最好,对H2、H3细胞生长增加效果较好的是kt,对H4细胞生长增加效果最明显的是NAA.与空白对照组相比,上述激素处理后细胞生长速度分别提高了1.95、1.54、4.25和1.78倍.经过激素多因素实验,H0、H2、H3和H4藻株的细胞生长增加效果分别是空白组的1.44、2.62、2.52、1.07倍,而虾青素含量分别为空白组的1.09、1.61、1.37、2-35倍.根据4株藻株的实验结果以及综合考虑各激素的市场价格,建议在规模化生产中,采用1.75mg/NAA和4mg/L 3-IBA以提高红球藻的培养效果.     

利用雨生红球藻生产虾青素的研究进展

作为天然虾青素的最佳生物来源，雨生红球藻已成为近年来国内外微藻研究的热点之一．本文综述了国内外雨生红球藻培养及虾青素积累的研究进展，介绍了国外天然虾青素商业生产的现状，并对现存的主要问题和发展方向做出阐述，以期推动国内利用雨生红球藻生产虾青素的商业化进程。     

雨生红球藻虾青素合成关键酶的原核表达及纯化

雨生红球藻是天然虾青素的重要来源,在胁迫条件下积累虾青素含量能达到细胞干重的5%。八氢番茄红素合成酶(PSY)、β-胡萝卜素酮化酶(CRTW)和β-胡萝卜素羟化酶(CRTZ)是雨生红球藻虾青素合成的关键酶,本研究分别以雨生红球藻的DNA和cDNA为模板,克隆了这三个基因,并构建不同的原核表达载体pET-24a-crtw,pET-24a-crtz,pET-24a-psy。转化大肠杆菌Rosetta感受态,经IPTG诱导后,SDS-PAGE和western blotting结果显示三种重组蛋白都能够正常表达,利用6×His标签对重组蛋白进行纯化能得到相对单一的条带,相对于纯化前目的条带明显加深。ELISA检测重组菌株E.coli RZ,E.coli RW,E.coli RP中的酶活性分别为3.0,10.5,10.0 IU/L,纯化后酶活性显著提高,分别为125.5,124.7,118.0 IU/L。本研究获得了这三种酶的活性重组蛋白,为其功能分析和抗体制备奠定了基础。