钝顶节旋藻高产藻株的诱变选育

本文运用亚硝基胍(Nitrosoguanidine,NTG)诱变,并结合乙酰辅酶A羧化酶抑制剂喹禾灵筛选,获得了2株能够稳定遗传的高产钝顶节旋藻突变株623-8和623-16。与钝顶节旋藻出发株623相比,突变株的藻丝更长,更易聚集成团。在pH=8.5、光照强度45μmol·m-2·s-1和培养温度28℃的条件下,突变株623-8和623-16的生物量分别比出发株提高67.86%和46.43%。蛋白含量分别比出发株623提高1.98%和0.84%;脂类含量提高8.54%和4.88%;乙酰辅酶A羧化酶活性提高31.82%和11.36%。研究结果表明,以亚硝基胍诱变结合喹禾灵筛选,可筛选出生长速度快、蛋白含量高等性状优良的钝顶节旋藻藻株,在工业生产中有实用意义。     

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。     

光照与温度对紫外筛选盐生杜氏藻藻株的生长及色素积累的影响

利用紫外线诱变方法进行盐生杜氏藻(Dunaliella salina)的藻种选育,并研究了所选择的3株诱变株(OUC21,OUC36,OUC66)对光照和温度的反应.结果表明,光照实验中诱变株和出发株(BJ38)的生长与β-胡萝卜素积累的最适光照强度相同,都是0.88×104 lx,此光强下诱变株的生长速率要高于出发株,其中OUC36生长速率最快,藻细胞密度比出发株高25%;3株诱变株中只有OUC36单位体积藻液中β-胡萝卜素的积累量(10.76 mg/L)高于出发株(10.10 mg/L),而OUC21(6.68 mg/L)则低于出发株,各光强下3株诱变株单位体积藻液叶绿素的积累量都高于出发株.诱变株与出发株在最适生长温度上表现出差异性,出发株生长的最适温度为22℃,诱变株OUC66与之相同,而OUC21和OUC36生长的最适温度是28℃,实验中同一温度条件下诱变株的生长速率高于出发株,最大的也是OUC36;适于β-胡萝卜素积累的温度诱变株与出发株相同,都是22℃,3株诱变株中同样是OUC36单位体积藻液中β-胡萝卜素积累量(7.9 mg/L)最大,略高于BJ38(7.84 mg/L),而OUC21(5.31 mg/L)最低,各温度下诱变株单位体积藻液中叶绿素含量高于出发株.OUC36具有生长速率快和积累β-胡萝卜素能力强的优点,可能成为适用于大规模培养的藻种.     

别藻蓝蛋白β亚基基因在莱茵衣藻中重组表达及其对光能传递的影响研究

为了探究别藻蓝蛋白与类囊体膜光合系统之间的光能传递规律,及其与异源类囊体膜光合系统之间光能转移的可能性,本研究构建了含有钝顶节旋藻(Arthrospira platensis)的别藻蓝蛋白β亚基基因(apcB),及合成藻蓝胆素的血红素氧化酶基因(ho)和铁氧还蛋白氧化还原酶基因(pcyA)的转化载体pHyg3-apcB-ho-pcyA,利用玻璃珠转化法将其导入莱茵衣藻中。聚合酶链式反应筛选验证阳性转化藻株,Southern Blot结果表明基因apcB、ho、pcyA成功转化入莱茵衣藻基因组中。而后将转化藻株与对照藻株均置于高光(50μmol·m^-2·s^-1)和低光(25μmol·m^-2·s^-1)条件、白光和绿光条件中培养,并检测别藻蓝蛋白β亚基的表达、总叶绿素含量、77 K低温荧光、光系统表观电子传递效率、生物量变化。结果显示：实时定量PCR分析和Western Blot检测表明外源基因apcB,pcyA和ho均在转基因藻株Cr-ApcBHP中得到了转录表达。高光和低光条件下光系统Ⅱ(PSⅡ)和光...     

钝顶节旋藻别藻蓝蛋白基因克隆、分析及重组表达蛋白荧光活性的研究

为探究蓝藻藻胆体核心色素蛋白-别藻蓝蛋白单个亚基的光学活性和功能,本研究克隆了钝顶节旋藻(Arthrospira platensis FACHB314)中的脱辅基别藻蓝蛋白基因apcAB及其亚基基因apcA和apcB。节旋藻基因组中apcAB全长共1 056 bp,由apcA和apcB串联组成,中间间隔84 bp。其中,apcA和apcB基因的全长均为486 bp,且均编码161个氨基酸,预测分子量分别约为17.39和17.33 kDa,它们分别编码的α和β亚基均属于Globin＿like超级家族,系统进化树分析显示其氨基酸序列在蓝藻和节旋藻中较为保守。将克隆出的亚基基因apcA、apcB分别同前期A.platensis FACHB314中获得的藻蓝胆素合成相关基因ho和pcyA以及色基裂合酶基因(cpcE、cpcF、cpcU、cpcS、cpcT)共同转化至大肠杆菌中,获得重组别藻蓝蛋白亚基菌株E.coli HPEFUSTA、E.coli HPEFUSTB。SDS-PAGE和Western Blot均显示重组菌株中已成功表达别藻蓝蛋白单亚基。荧光检测结果显示,在600 nm波长激发下,...     

不同条件下条斑紫菜光合效率的比较研究

用叶绿素荧光仪测试了7个条斑紫菜品系在不同氮磷浓度、盐度、pH及光质条件下的光合效率及光合色素含量。结果显示,条斑紫菜叶状体最适氮浓度为1.0～1.5mg/L,最适磷浓度为0.05～0.15mg/L;在盐度为20～30条件下紫菜的光合效率保持较高的水平;紫菜生长的适宜pH值为8.0。在其它条件相同时,紫菜在不同的光质照射下光合效率顺序为:白光绿光红光蓝光。所实验紫菜品系的藻红蛋白含量和变异幅度均显著大于藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白,而叶绿素含量无明显变异。     

海水钝顶螺旋藻富硒及其含硒藻蓝蛋白的研究

研究了亚硒酸钠梯度浓度对海水钝顶螺旋藻Spirulina platensis生长及藻胆蛋白含量的影响,对含硒藻蓝蛋白进行分离纯化,得到含硒藻蓝蛋白纯品。结果表明,硒添加浓度小于100mg.L-1时,对藻体生长有一定的促进作用,其生物量、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白含量有增加,藻体硒含量及富硒系数明显高于文献报道的相似条件下的淡水螺旋藻;纯化的含硒藻蓝蛋白溶液在弱光照、低温、pH4—8的范围内稳定性较好;含硒藻蓝蛋白的光谱特性与藻蓝蛋白相比几乎没有差异,紫外与可见光吸收光谱特征吸收峰在280nm和620nm,荧光激发峰在558nm,室温条件下最大荧光发射峰在655nm,说明海水钝顶螺旋藻富集硒后及海水的胁迫对其藻蓝蛋白的光谱特性没有明显影响。     

具荧光活性的节旋藻藻蓝蛋白α亚基在大肠杆菌中的重组表达

为探索节旋藻藻蓝蛋白的生物合成机理,以钝顶节旋藻(Arthrospira platensisFACHB314)基因组DNA为模板克隆了藻蓝蛋白α亚基基因cpcA、催化脱辅基蛋白与色基结合的裂合酶基因cpcE和cpcF,以及催化色基合成的铁氧蛋白氧化还原酶基因pcyA;以Synechocystissp.PCC6803基因组DNA为模板克隆了亚铁血红素氧化酶基因hox1。然后分别将cpcA、cpcE和cpcF基因构建到质粒pACYCDuet-1中,将hox1和pcyA基因构建到质粒pET-24a(+)中,用电击法将二者共同转化E.coliBL21(DE3),经诱导表达得到具有荧光活性的节旋藻藻蓝蛋白α亚基。在590 nm激发波长下,荧光发射峰为637.8 nm,证实了节旋藻自身的裂合酶CpcE和CpcF能够催化色基PCB与藻蓝蛋白脱辅基结合产生有荧光活性的藻蓝蛋白α亚基,为表达有荧光活性的藻蓝蛋白提供理论和实验基础。     

雨生红球藻紫外诱变及抗铵品系筛选

经紫外诱变,筛选出在碳酸氢铵浓度为400 mg/L条件下可以生存的突变株。通过培养基中氮、磷、铁、温度、光照及pH值对雨生红球藻诱变株生长的影响进行比较,对以上3种营养盐及3种环境因子分别进行三因素三水平正交实验,以优化培养条件。进而对雨生红球藻野生型及诱变株的生长状况及色素含量进行比较。实验结果表明,雨生红球藻抗铵品系在培养基中NaNO30.1 g/L,KH2PO40.01 g/L,FeCl3.6H2O 1.0 mg/L,在pH值为8.0,光照强度100μmol.m-2.s-1,温度为18℃的培养条件下,雨生红球藻的生物量得到有效提高。     

硒剂量对钝顶螺旋藻的生理生化影响

对钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)进行不同剂量水平的硒处理,以单位生物量S.platensis的加硒量为硒剂量(x_Se=C_Se/W(S.platensis)),通过每天向培养液中添加一定量的硒,维持螺旋藻生长期的硒剂量为恒定水平(即每天的x_Se相同),研究不同硒剂量对S.platensis的生理生化影响.结果表明:各种抗氧化酶的活性除了APX之外基本上随x_Se的增大而增大;当x_Se不大于0.1时,硒对S.platensis的生长有促进作用,藻的色素含量与蛋白含量高于对照组,藻体MDA含量小于或接近于对照组;当x_Se不小于0.2时,藻的色素含量与蛋白含量下降,其中,x_Se为0.4的实验组的生物量则比对照组下降了21%;藻体MDA含量随x_Se的增大而上升.实验结果提示,当x_Se不大于0.1时,硒对螺旋藻产生营养作用,而当x_Se不小于0.2时硒对螺旋藻产生毒性作用.     

不同适温海洋富油微藻在富碳培养条件下的油脂积累特性研究

本实验分别针对3株低温藻株:微拟球藻Nannochloropsis sp.ZL-12、四爿藻Tetraselmis chui ZL-33和小球藻Chlorellasp.ZL-45,3株中温藻株:球等鞭金藻Isochrysis galbana CCMM5001、等鞭金藻Isochrysis sp.CCMM5002和微拟球藻Nannochloropsis sp.CCMM7001,3株高温藻株:微拟球藻Nannochloropsis sp.JN1、绿色巴夫藻Pavlova viridis JN2和海洋小球藻Chlorellasp.JN3,研究了在通入0.03%(空气)、5%、10%3个CO2浓度梯度条件下的生长特性,同时考察了其总酯及中性脂的累积情况。结果显示,富碳培养有利于不同温度条件下9株藻株的生长,除微拟球藻Nannochloropsis sp.CCMM7001最适生长的CO2浓度为5%外,其余8株藻株最适生长的CO2浓度均为10%。在低温和高温条件下,6株海洋富油微藻在通入10%CO2时具有最大生物量产率,在中温条件下球等鞭金藻和等鞭金藻在通入10%CO2时获得最大生物量产率,而微拟球藻在通入5%时获得最大生物量产率,随着CO2浓度的增加,9株藻株的总脂含量和中性脂含量有明显提高。低温和中温藻株的总脂含量高于高温藻株的总脂含量,从中性脂的累积规律来看,9株藻株均在平台期的累积达到最大值,GC-MS分析结果表明,9株微藻适合制备生物柴油的C14~C18系脂肪酸相对含量在不同CO2条件下基本保持不变,维持在90%左右。实验结果显示,所研究的藻株作为富油高固碳优良藻株,具备用于海洋生物质能耦合CO2减排开发的潜力。     

LED单色光谱及复合光谱对赤潮优势种中肋骨条藻生长的作用

以赤潮优势种中肋骨条藻(Skeletonema costatum)为研究对象,荧光灯和自制LED(light-emitting diode)控制灯为光源,研究不同LED单色光谱及复合光谱(蓝光,绿光,红光,白光,蓝红光,绿红光)对中肋骨条藻生长的作用。实验结果表明,在相同的光合有效量子通量密度条件下,对于单色光,中肋骨条藻在蓝光下生长较快,红光次之,在绿光下生长最慢;对于复合光,中肋骨条藻在荧光灯下生长最快,而在蓝红光下生长略高于在绿红光下生长。各光源下中肋骨条藻生长速率的顺序为:荧光灯>蓝红光LED>绿红光LED>蓝光LED>红光LED>绿光LED。通过比较在不同光照条件下中肋骨条藻的生长速率,表明不同光谱对中肋骨条藻生长的作用不同。     

一株海洋微藻的分离鉴定及其产油条件优化

自青岛近岸海水中分离到一株硅藻,经形态学和分子生物学鉴定,表明该藻与小头菱形藻(Nitzschia microcephala)最为相近,18SrDNA相似性99%以上。研究以f/2培养基为基础,对该藻的生长和油脂积累条件进行探析,表明其在pH=6~8时具有较高的生长速率,最大可达到0.01d-1,油脂含量随pH的升高而降低;添加SiO2-3可以抑制菱形藻的生长和油脂积累;高浓度的Fe3+能促进菱形藻的生长;在Zn2+浓度为1.74μmol/L的条件下,菱形藻能够较好地生长并且进行油脂的积累;其中pH、SiO2-3和Fe3+是影响该藻生长和油脂积累的主要因子。正交试验研究表明,该藻在f/2培养液中生长和油脂积累的最优条件为初始pH=9,SiO2-3和Fe3+添加浓度分别为0.07和100μmol/L。在该最优条件下,该藻的生物量和油脂积累可分别达到94.7mg/L和19.6%。     

光照和温度对细基江蓠繁枝变型的生长及生化组成影响

实验研究光照、温度对细基江蓠的生长率及生化组成等指标的影响。结果表明 ,光照、温度及其相互作用均显著影响以上指标。在该实验条件下 ( 15～ 30℃ ,12 0 0～ 12 0 0 0 lx) ,细基江蓠繁枝变型 ( Gracilaria tenuistipitata var.liui)在光照为 10 0 0 0 lx,温度为 2 5℃时生长率最大 ,光照对生长的影响大于温度 ,而且在适宜的温度范围内 ,随着温度的升高 ,细基江蓠繁枝变型生长的光饱和点也增高。光强是影响藻红素、叶绿素 a及碳水化合物 /蛋白质比率的主要环境因子 ,它与藻红素、叶绿素 a含量负相关 ,与碳水化合物 /蛋白质比率正相关。温度则是调节蛋白质及藻红素 /叶绿素 a比率的主要因素 ,它与蛋白质的含量负相关 ,与藻红素 /叶绿素 a比值正相关。温度和光照对碳水化合物的含量影响不明显     

钝顶螺旋藻在LED光电板式光生物反应器中的培养研究

分析研究了ＬＥＤ集成光电板光辐射强度对螺旋藻生物量浓度、螺旋藻比生长速率、藻光合放氧量及藻光合色素等螺旋藻生长特性的影响，并分析了ＬＥＤ集成光电板辐射红光及红、蓝组合双波长光质与冷白荧光灯光质对藻类各有效组成部分的影响。结果表明，在光辐射强度尚未达到饱和光辐射强度之前，光辐射强度决定螺旋藻的比生长速度；超过饱和光辐射强度，光合作用产氧量趋向恒定，说明螺旋藻光合器官具有光合稳定性；与冷白荧光日光灯组相比，ＬＥＤ集成光电板射红光及红，蓝组合双波长光质非常适合螺旋藻的生长并促进细胞干重、叶绿素、藻胆蛋白的增加，在相同的光辐射强度[275.9μmol/(m^2.s)]下，采用ＬＥＤ集成光辐射板辐射单色红光与冷白荧光日光灯组相比，藻胆蛋白、藻细胞干重吸绿素a分别增加４３．３９％、９８．４０％，５１．５６３％。     

耐高温球等鞭金藻(Isochrysis galbana)藻种的选育与饵料特性初步分析

通过显微操作技术从海水饵料微藻培育池中分离出4株球等鞭金藻(Isochrysisgalbana)藻株,测试其在高水温(33°C,40°C)下的生长性能;对藻株的颗粒大小和粗蛋白含量进行了测定;筛选出一株生长速度较快的球等鞭金藻PHY7004,优化了其培养条件;分析了单环刺螠幼苗对其的摄食能力。结果表明,分离出的4株球等鞭金藻可在水温33°C下生长,其中PHY7004生长速率最快;分离出的各藻株细胞的平均直径为5.5—7.5μm;耐受33°C的4株藻株平均鲜重蛋白质含量为34.29 mg/L,其中PHY7003蛋白质含量最高,为41.80mg/L;优化后的最适培养条件为pH=7,N/P=14:1;单环刺螠幼苗对PHY7002的摄食强度较高。本实验为耐高温饵料藻种的筛选提供参考,也可为单环刺螠育苗所用的饵料微藻的选择提供依据。     

重组藻胆蛋白与高等植物类囊体膜之间能量传递的研究

为了探究藻胆蛋白与高等植物类囊体膜之间的光能传递规律,验证重组藻胆蛋白是否可以与高等植物类囊体膜之间的光能传递,本研究分别提取了重组藻红蛋白、重组藻蓝蛋白以及菠菜和韭菜的类囊体进行混合孵育,然后进行了全波长吸收光谱以及荧光光谱检测。结果显示:混合孵育时间为10~20 min有利于重组藻红蛋白和藻蓝蛋白与类囊体膜结合并进行光能传递,最适混合孵育时间随重组藻胆蛋白和类囊体的种类不同而稍有不同;重组藻红蛋白不能与菠菜或韭菜的类囊体膜直接发生光能传递,但是当体系中添加重组藻蓝蛋白的时候就可以;重组藻蓝蛋白可以与类囊体中的叶绿素a直接进行光能传递,使得叶绿素a的荧光发射峰值显著提升,当藻红蛋白和藻蓝蛋白的比例是1∶2时,光能传递效率较高。本研究为藻胆蛋白在构建新型光合系统中的应用提供实验依据。     

海水螺旋藻C-藻蓝蛋白富硒及其抗氧化特性

对海水钝顶螺旋藻Spirulina platensis C-藻蓝蛋白的富硒能力及含硒c-藻蓝蛋白对超氧阴离子(O2·)和羟基自由基(·OH)的清除作用进行了研究.结果表明,在添加低浓度硒(40-80mg·L-1)培养时,海水钝顶螺旋藻c.藻蓝蛋白对硒的富集效果显著强于淡水螺旋藻C-藻蓝蛋白.硒浓度为40mg·L-1时,C-藻蓝蛋白对硒的利用率最高,富硒系数最大(O.9%);硒浓度为60mg·L-1时,C-藻蓝蛋白含硒量最高(402mg·kg-1).含硒C-藻蓝蛋白比CJ藻蓝蛋白对超氧阴离子和羟基自由基的清除作用都有所加强,清除效应与C-藻蓝蛋白的含硒量及蛋白浓度呈正相关.C-藻蓝蛋白含硒量最高组(402mg·kg-1)在浓度为180μg·ml-1时,对超氧阴离子和羟基自由基的清除率分别可达到83%和35%,远高于同样条件下其他淡水种类相应蛋白的清除作用.研究结果显示,利用海水培养的螺旋藻能显著提高C-藻蓝蛋白的富硒能力和含硒C-藻蓝蛋白清除超氧阴离子的活性.此研究对开发具有抗氧化功能的含硒C-藻蓝蛋白显示出独特的技术优势和较大的应用潜力.     

两株硅藻筒柱藻和纤细角毛藻的油脂生产

通过气泡柱光反应器评价了两株硅藻筒柱藻(Cylindrotheca fusiformis)和纤细角毛藻(Chaetoceros gracilis)的生物量、油脂及甘油三脂的积累.结果发现,其生物量与油脂产率相当,脂肪酸组成方面,也均以C16:0和C16:1为主,但是筒柱藻的油脂组成以甘油三酯为主,纤细角毛藻的油脂以单酰甘油酯、磷脂和糖脂为主.通过培养条件的优化,发现相比于降低初始氮元素与硅元素,降低培养液盐度,能够获得更高的生物量、油脂以及甘油三脂产率.通过筒柱藻批次培养最高获得了0.36 g/(L·d)的甘油三脂产率,且甘三酯占收获干物质的50%以上,具有相当好的应用潜力.     

温度对罗非鱼下脚料蛋白酶解液混合营养培养螺旋藻的影响

在常规的Zarrouk培养基中添加1000∶3(v/v)的罗非鱼下脚料蛋白酶解液对钝顶螺旋藻进行混合营养培养,考察在光照强度230μmol/m2.s、温度15～40℃范围内对螺旋藻生物量、叶绿素、藻胆蛋白和蛋白质含量的影响。结果表明,添加酶解液在15～35℃时能够显著提高螺旋藻生物量,35℃时增幅最大为38.2%;在30～40℃时添加酶解液显著提高螺旋藻叶绿素的含量,30℃时含量提高了11.7%;在15～20℃低温条件下添加酶解液显著提高螺旋藻藻胆蛋白含量,15℃时增幅达15.1%;在15～35℃范围内添加酶解液显著提高蛋白质含量,30℃时增幅最大为13.7%。