微藻基因诱变研究及应用进展

微藻是单细胞小型光合生物,是自然界最重要的初级生产者,在食品、能源、医药和环境等行业领域有重要应用。微藻生物技术产业发展所需要的优良微藻株系,除了通过筛选获得外,还可以利用基因诱变或者基因工程等方法获得。利用基因诱变方法获得的突变株,不是转基因作物,且具有更适宜生产需要的优良性状。本文主要综述基因诱变在微藻育种中最新的应用研究进展,为微藻产业化研发工作提供参考。     

微藻育种的研究现状及前景

概述了微藻育种的研究现状及前景,并比较了几种主要育种方法(选择育种、诱变育种、细胞融合、基因工程)的优缺点:1)选择育种是一切育种实践的基础,虽然简单易行、安全性好,但藻株发生变异的机率较小,育种周期长,选育的微藻普遍存在遗传性状不稳定的缺点;2)诱变育种使用最广泛,此法具有所需仪器设备简单、操作方便、成本低、效率高等优点,但该技术对遗传物质DNA的操作不具有基因工程那么强的针对性,而且在操作时对人体及环境有一定的危害性;3)细胞融合既可以提高物种变异频率,也可以缩短育种周期,拓宽育种领域,从而提高育种水平,应用前景广阔.但是该技术在微藻育种中的应用还较少;4)基因工程进行新藻种的选育具有目标明确、针对性强等特点,但其安全性还有待进一步验证.另外,本文还对叶绿素荧光技术在微藻育种中的应用进行了初步探讨.     

小球藻紫外线诱变及高产藻株筛选

利用单细胞分离技术和紫外诱变育种技术,筛选高产小球藻株。通过单细胞分离技术获得的藻株Chlorella vul-garisQ7,生长速度和蛋白含量均优于其它藻株。以C.vulgarisQ7为出发株,进行紫外诱变,从120株诱变单克隆中筛选出3个株系:M51,M59,M73。与出发株相比,突变株M51,M59,M73的生长速率分别提高了6.23%,3.8%,5.92%。蛋白含量分别提高了2.5%,3.1%,1.9%。研究了诱变株的最适生长条件,结果表明在140μmol.m-2.s-1,25℃时,诱变株具有最大的生长速率和生物量。探讨了诱变株的遗传稳定性,结果表明诱变株可稳定遗传。     

太空搭载卤虫诱变效应的AFLP分子标记检测

本文比较研究了经过太空诱变的卤虫(Artemia sinica)同地面对照组卤虫4对选择性扩增引物的AFLP指纹图谱,旨在探讨用AFLP技术进行诱变个体遗传差异检测的可行性.其遗传相似系数用Nei的计算方法进行计算,遗传距离则用Lynch的计算方法进行计算.实验共检测出384个位点,分子量在50～1 500bp之间,其中绝大多数片段为太空诱变组同地面对照组所共有,多态位点73个,占19.0%.遗传指纹图谱显示:经过太空诱变的群体与地面对照组相比,从整个基因组角度来看,其遗传差异并不明显,但是太空诱变组有2个个体的基因确实产生了较为显著的变异.研究结果表明:太空诱变能够不定向地促进基因的变异,是水产新品种选育的途径之一;AFLP技术不仅是各水产动物种质鉴别的有效手段,用于各种诱变个体的遗传差异研究也是适宜和可信的.     

我国微藻产业标准化现状及展望

微藻应用前景广阔,是国际生物技术领域新资源物种和新资源产品开发的热点方向。我国的微藻开发应用已超过半个世纪,养殖产量已达全球的三分之二,微藻受到越来越多的关注。但微藻产业在我国发展还不规范,其产业标准体系亟待完善。本文介绍了我国微藻产业发展历史、现状及发展趋势,并阐述了微藻产业标准化体系构建的重要性。针对微藻种质资源评价、生产养殖技术规范、产品质量安全标准体系等方面,较为全面地分析了我国微藻产业标准化存在的问题。结合微藻产业标准化现状,围绕种质资源分类的基础类标准,规范产品生产技术工艺的技术规程类标准,产品营养成分或活性物质的检测方法类标准以及反映产品质量和安全的产品类标准四个维度,提出了关于构建微藻产业标准化体系的思考,并对加强我国微藻产业标准化工作提出对策建议。     

组织培养板在获取微藻种质中的应用

报道一种基于选择演替和及时显微跟踪的原理获取一次野外水样中多种微藻的方法。利用组织培养板方便的显微观测条件和适宜容积提供微藻存活的空间,在不同培养条件下,进行微藻群落演替、及时显微跟踪检测和优势种分离,可以使野外水样初期低生物量种类优势化,以利于纯系种质的获得。并通过不同演替条件获得其中出现的未鉴定或初期样品中未检出的种质,提供进一步研究的基础。该方法在获取微藻种质和种质库建设上不失为一可行技术手段。论文以一次野外采集海水样品在不同营养条件下的主要优势种类演替跟踪检测、低生物量种质优势化过程和纯系种质分离为例,说明该方法在获取微藻种质中的应用。     

三角褐指藻紫外线诱变及高产EPA藻株选育

利用紫外诱变法对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)进行诱变育种。实验得到三角褐指藻的最佳紫外辐射剂量为18 W的紫外灯距离藻液35 cm照射15 min。通过单细胞分离技术获得1株突变株UP1,与出发藻株相比,突变株UP1的EPA产量提高10.2%。研究了诱变株的最适生长及产EPA的条件,结果表明UP1在NaNO_3 75 mg/L,p H 7.5,昼夜温度17~15℃,接种量为10%时培养7天,具有最大的生长速率和EPA产量。探讨了诱变株的遗传稳定性,结果表明诱变株可稳定遗传。     

太空搭载蒙古裸腹潘生化组成比较研究

对搭载在我国第21颗返回式科学技术试验卫星中,太空飞行27d的雌性蒙古裸腹潘,与地面对照组进行生化组成比较,经常规的检测方法进行分析,结果表明:1.搭载诱变组维生素C和碳水化合物含量低于地面对照组,其中碳水化合物低于2.5倍多、蛋白质含量略高于地面组;2.脂肪酸组成未发生变化,但脂肪酸的含量有存在不同差异,搭栽诱变组所含的海水鱼类必需脂肪酸EPA含量高于地面组1.2%;DHA含量也略高于地面组.可见.经太空诱变的裸腹潘含的高度不饱和脂肪酸较全面,涵盖仔、稚、幼鱼各个期间所需的必须脂肪酸,这表明太空搭载技术应用于水产生物的诱变育种具有广阔前景.     

分子生物学技术在水产养殖中的应用

分子生物学理论与技术的迅猛发展,是近些年来生命科学最为突出的特征。目前,分子生物学技术在动植物品种改良与鉴定以及人类疾病诊断与治疗等领域中已得到了广泛应用,但在水产养殖中应用还很少。近些年来,许多国家竞相研究和发展与水产养殖有关的分子生物学技术,其中竞争的热点在于开发新的优良养殖种类,通过生殖和遗传操作培育优良高产抗逆的良种以及寻找检测和防治病害的新技术新方法等。因此应用分子生物学技术进行水产养殖品种改良和疾病防治就很有发展潜力。本文拟对分子生物学技术在水产育种、种质鉴定、病原体检测以及疾病防治中的应…     

新基因功能验证技术及其在微藻基因克隆中的适用性分析

微藻是指1群真核、单细胞、行光合作用的生物。微藻种类多,分布广泛,有关键生态学功能,也有水产、生物能源应用价值。与模式生物和经济动植物一样,新基因克隆是微藻生物学研究的主要内容。基因组注释、转录组分析和基因分离等依据序列和结构同源性,是从已知到已知的过程;而新基因克隆需锁定序列和验证功能,其中,功能验证是基因克隆的最重要内容。已有的基因功能验证方法有基因敲除、基因沉默、插入突变、基因组编辑等。多种微藻已有遗传转化技术,有望直接采用模式生物和经济动植物的基因功能验证技术克隆新基因。本文归纳了已有新基因功能验证技术,并分析了它们在微藻新基因克隆中的适用性,以促进微藻新基因克隆研究。     

60Co-γ诱变坛紫菜的海区栽培选育及品质性状初步分析

采用不同剂量的60Co-γ辐射诱变野生坛紫菜原生质体,对获得的诱变株进行实验室品质性状初步筛选后,挑选其中的6个样品进行丝状体室内采苗、海区栽培试验、主要品质性状测定及活体吸收光谱检测.结果显示:总蛋白、藻胆蛋白、叶绿素和活体吸收光谱等在不同紫菜样品间存在显著差异.人工诱变的坛紫菜No.5蛋白质含量为(32.89±1.37)×10-2(m/m,干重),优良栽培品种GL1的蛋白质含量为(31.42±0.94)×10-2(m/m,干重);叶绿素含量最高的为No.9[(0.636±0.017)×10-2(m/m,干重)],最低的为No.2[(0.411±0.022)×10-2(m/m,干重)].藻胆蛋白含量与总蛋白含量呈正相关.     

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。     

紫菜色素突变体诱导的研究--Ⅰ.NG对紫菜壳孢子诱变的效果及遗传分析

用强诱变剂N－甲基－N‘－硝基－N－亚硝基胍（NG）处理条斑紫菜、坛紫菜和半叶紫菜的新放散壳孢子，进行色素突变体诱导。结果表明：（1）各实验对照组均未检出突变事例。（2）处于萌发状态的三种紫菜壳孢子个体，在NG的诱变作用下都出现了色素突变。在实验的最低剂量（10μg/mL）处理中，条斑紫菜的突变率为57.9%，坛紫菜为30.7%，半叶紫菜为51.7%，均达到了很高的突变水平；（3）增加诱变剂浓度或延长诱变处理时间，并不能使突变率得以提高。在实验范围内，三种紫菜析诱变结果基本相似，各处理组的结果相当接近，突变率趋于接近50％水平。实验结果表明，亚硝基胍（NG）浓度为10μg/mL、处理时间为30min是适宜的诱变条件。     

几种海洋微藻的无菌化培养

纯种培养对研究海洋微藻的营养学、生理学及生物化学等是必不可少的。迄今国内研究和水产养殖中应用的海洋微藻藻种基本上未经无菌化 ,不是纯种 ,这使得研究工作难以深入 ,是造成在上述领域研究中同国际存在差距的原因之一。因此 ,无菌纯藻种的获得 ,具有重要的现实意义。笔者利用微藻比细菌具有更强的抗生素耐受性的特点 ,以抗生素为工具排除微藻培养液中的细菌 ,成功获得了几种无菌海洋微藻纯藻种 ,并对除菌中应注意的问题进行了初步探讨。１材料与方法１．１藻种来源及培养方法供除菌用藻种于１９９４年７月至１９９９月３月取自本所种质…     

产壳聚糖酶菌株选育及培养条件优化

以假单胞菌Y8．0为出发菌株,分别通过亚硝基胍(NTG),Co^60,UV(紫外)诱变,采用透明圈法筛选,获得了产壳聚糖酶较好的突变菌株假单胞菌Y8,其所产酶活力达到3．0U／mL,酶活力提高近6倍,并具有较好的遗传稳定性。3种诱变方法中,UV诱变效果最好。对假单胞菌Y8产壳聚糖酶培养条件进行研究,得到1个比较优化的培养条件为：pH值6．5,温度32℃,壳聚糖3g／L,酵母膏0．3％,培养时间3d。不同金属离子及不同诱导物对酶合成的影响表明：Fe^2 ,Mg^2 激活作用显著。而Zn^2 ,Mn^2 则具有一定的抑制作用,壳聚糖和氨基葡萄糖对壳聚糖酶的产生都有较好的诱导作用。     

微藻异养化培养的研究进展

微藻因其富含脂类、蛋白质和多糖,且具有光合作用效率高、生长周期短、可再生等突出特点,在食品、医药、保健品及生物能源领域得到了广泛应用[1-2]。但是,如何通过人工大规模培养技术高效率地获得微藻生物量是微藻资源开发利用的关键。现在的微藻培养技术多集中于光自养体系,包括户外开放式养殖和各种光生物反应器。然而,户外的开放式养殖生产效率低、占地面积大且易染菌;     

中国与欧洲微藻产业概况及生物质精准应用

中国是全球微藻生产第一大国,微藻产量占世界总产量的一半以上,其中螺旋藻占世界螺旋藻总产量的七八成。近年来,微藻产能的迅速提升加剧了供大于求的市场矛盾。中国微藻产业正处于发展的十字路口,实现微藻的精准应用是扩大市场需求的主要解决途径。本文简述了中国和欧洲微藻产业概况,对中国和欧洲微藻产量、养殖区域、生产模式等进行了对比。从精准应用出发,分析了微藻在人类健康及农业(渔业、畜牧业、种植业)中的精准应用,为中国微藻产业的未来发展寻找方向。微藻作为营养丰富的新资源食品原料,同时也是水产养殖中重要的饵料和饲料,具有多元化的应用前景。通过产学研深度融合,实现微藻的精准应用,将进一步助推中国微藻产业发展,从而为拓宽微藻应用市场和促进产业转型升级奠定基础。     

龙须菜果孢子的X射线诱变及优势突变体的筛选

采用X射线作为诱变源,对龙须菜进行辐照诱变,验证了果孢子作为诱变材料相对于龙须菜藻尖的优越性,并确定了最佳诱变剂量-90Gy。约10~7~10~8个野生型龙须菜果孢子经过90Gy的X射线辐照,获得了约10~6~10~7株成活的龙须菜幼苗。将诱变存活幼苗平均分成2组,分别对其进行耐高温和低磷速生品系的筛选。经过幼苗期和成熟期的双重筛选,初步获得了1株耐高温突变株和3株低磷速生突变株。分别命名为WT-3和WLP-1、WLP-9、WLP-22。其中,WT-3为经历了41和35℃高温胁迫后仍存活并保持良好生长的藻株;WLP-1、WLP-9、WLP-22在10~(-2) mg/L的磷浓度水平下相对野生藻株具有显著的生长优势。本研究提供了一套可行有效的龙须菜诱变筛选技术,同时,筛选出的优良藻株为下一步遗传研究和生产应用提供了材料。     

从以色列微藻生物技术论中国微藻产业的发展

于１９９４年１２月１５日－１９９４年１２月３０日随中国考察团赴以色列访问考察。考察表明，以色列十分重视微藻生物技术尤其是有关藻类光合作用机理和新藻种的开发等方面的基础研究，同时对高有效成份含量微藻生产工艺等应用性研究方面也很重视，实现了螺旋藻生产的计算机控制。我国应该加强同以色列在高效微藻生物技术领域的合作，增加科技投入，加强有关优良藻种选育和藻类生物反应器等方面的研究工作，以便加速我国微藻产业的     

种业振兴背景下发展现代海洋种业的对策研究

为促进我国海洋种业和海水养殖业的健康可持续发展,文章概述国外海洋种业的发展态势和我国海洋种业的发展现状,分析我国海洋种业发展存在的问题,并提出对策建议。研究结果表明：发达国家的传统育种技术积淀深厚,基础研究加速产业技术变革以及跨国企业加快布局全球海洋育种版图;我国海洋种业在基础研究、育种技术体系和产业发展基础等方面取得进展,但存在基础研究支撑能力不足、新品种研发效率不高、产业良种覆盖率偏低和海洋种质资源保护滞后等问题;为此,我国发展海洋种业应加大基础研究力度、强化育种核心技术研发、构建以企业为主体的一体化体系以及提高海洋种质资源保护水平。