温度对雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）生物量和虾青素产量的影响

在用环形培养池模拟系统培养雨生红球藻的过程中,研究了温度对雨生红球藻生物量及虾青素产量的影响。结果表明,在15～25℃的范围内,不同温度下雨生红球藻生物量和虾青素含量及产量都经历了一个上升一最高一下降的过程。25℃与22℃时红球藻的虾青素产量、虾青素含量(干重)均显著高于其他温度的(P＜0．01),但两者间差异不显著(P＞0．05)。15℃时,红球藻生物量、虾青素含量和虾青素产量均最低,分别为1．4g、0．54％和2．49mg／L,25℃时,红球藻生物量和虾青素产量最高,分别为2．68g和13．53mg／L,22℃时,虾青素含量最高,为1．52％。     

雨生红球藻虾青素合成研究进展

虾青素是一种重要的次级类胡萝卜素,具有高活性的抗氧化功能,广泛应用于食品保健、医药、水产养殖等领域。雨生红球藻是一种在胁迫条件下能够大量积累虾青素的微藻。文中回顾了雨生红球藻虾青素的生物合成研究的进展,包括虾青素生物合成的诱导与调控、虾青素合成与光合作用及脂类代谢的关系等研究现状。     

活性氧对雨生红球藻生长及虾青素含量的影响

在雨生红球藻培养液中分别添加活性氧1O2、H2O2和·OH的诱生剂,通过测定细胞密度、叶绿素a含量、虾青素含量,研究了这三种活性氧诱生处理对雨生红球藻生长和虾青素含量的影响,初步探索了利用活性氧诱生剂提高雨生红球藻虾青素含量的可行性。实验结果表明,适当浓度的MB能够促进虾青素含量增加,当MB浓度为10-7mol·L-1时,虾青素含量达到5.27μg·mL-1,比对照显著提高。活性氧诱生剂对雨生红球藻生长有抑制作用,但MB的抑制作用小于H2O2和·OH诱生剂。     

营养胁迫对雨生红球藻虾青素累积的影响

通过改变营养条件可诱导雨生红球藻积累虾青素.氮限制实验表明,色素的累积速率与原初氮浓度成反比,也与细胞分裂速率负相关,当BBM培养基中的NaNO3浓度减半时(0.13g@L-1),对细胞增殖及色素累积相对都有利.在高光强下,进一步进行氮、磷饥饿,红球藻细胞分裂明显受抑,但色素的累积作用增强,培养9d,细胞内次生类胡萝卜素的含量分别比对照组提高141.0%和60.5%,色素的累积高峰也比对照组提前2-4d.提高NaCl浓度至0.8%时的盐胁迫,不能诱导虾青素的形成.实验结果还表明,色素的累积与厚壁孢子的形成并不完全相关,游动细胞也能大量积累红色色素.     

雨生红球藻营养细胞的虾青素累积

接种于缺氮培养基的雨生红球藻。当置于光强为10—12klx,温度25℃±1.5℃条件下培养时,营养细胞迅速由绿色变成红色。接种4d时,运动细胞占细胞总数的90%,细胞内的虾青素含量(33.0pg/cell)占最终色素累积量的(60.0pg/cell)的55%。接种6d时,虾青素含量已占最终累积量的75%。电镜观察显示,红色的运动细胞除细胞质的大部分区域充满色素颗粒外,细胞的形态结构与绿色细胞基本一致。实验还表明,当接种物置于低光(0.5—1.0klx)下培养时,营养细胞仍有色素沉积,但累积缓慢。当只有高光胁迫(10—12klx,完全培养基培养)时,营养细胞转变成厚壁孢子后(5d后),才大量积累色素。     

黄腐酸对雨生红球藻虾青素的积累和CHY基因表达量影响

实验以雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU为对象,研究了不同浓度的黄腐酸对微藻细胞生长、虾青素积累以及β-胡萝卜素羟化酶(CHY)基因表达量的影响。结果表明,FA浓度为5 mg/L,藻细胞生物量产率达到了79.39 mg/(L·d),虾青素产量达到了20.82 mg/L,分别比对照组提高了4.25%和86.89%;FA浓度为10 mg/L,藻细胞的生物量产率和虾青素产量分别比对照组提高了5.44%和9.78%。RT-PCR分析显示,虾青素合成的关键基因CHY的表达受FA的诱导,当添加5和10 mg/L的黄腐酸时,CHY基因最大的表达量分别为对照的18.1倍和7.3倍,当添加20 mg/L的黄腐酸时CHY基因的最大的表达量仅为对照的3.2倍,FA诱导下的雨生红球藻虾青素的积累含量和CHY基因表达量呈正相关。实验表明,适当浓度的黄腐酸不仅能够显著提高虾青素合成关键酶基因CHY的表达水平,并且明显促进了藻细胞内虾青素的积累,因此黄腐酸可作为虾青素生产的一种有效诱导子。     

雨生红球藻中虾青素的研究与应用

雨生红球藻是单细胞微藻,其中的虾青素具有抗氧化、抗肿瘤、预防心脑血管疾病等多种生物活性,在食品、医药、保健品、化妆品及养殖业有诸多用途。概述了雨生红球藻虾青素含量影响因素,雨生红球藻培养方法、虾青素的提取方法及其应用领域等最新研究成果,为虾青素的开发利用提供帮助。     

雨生红球藻培养基的改良

近年来,雨生红球藻（ＨａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓｐｌｕｖｉａｌｉｓＦｌｏｔｅｔＷｉｌｌ）作为一种获取天然虾青素的资源被广泛重视ｌ‘,‘１。目前,有关而生红球藻的研究主要集中于虾青素的积累机制、合成调控及其生物学功能‘）。关于雨生红球资生长调控方面的工作报道较少,还没有一个很理想的红球藻培养基【’］,从而在很大程度上阻碍了对雨生红球藻的深人研究与开发利用。雨生红球藻尤其是它的绿色游动细胞对环境ｐＨ值的改变较敏感,其生长状况与培养液的ｐＨ稳定性关系密切［‘”］,而目前较多采用的ＭＣＭ、ＢＢＭ和Ｂｔｈｌ…     

UV-B辐射对雨生红球藻光合特性和虾青素含量的影响及其响应

实验研究了不同强度的UV-B(280-320 nm)辐射对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)的光合活性、生物量、色素含量、活性氧(ROS)含量和抗氧化酶活性等的影响, 以探讨利用UV-B辐射诱导虾青素生物合成增强的可能性。结果发现, 经UV-B辐射处理后,雨生红球藻的光合活性降低、生物量增长被抑制。UV-B辐射对叶绿素影响不大, 但会改变细胞的类胡萝卜素和虾青素含量:0.1和0.3 W/m2强度的UV-B辐射使细胞中的这两种色素含量升高, 0.5 W/m2组的色素含量短暂升高后恢复到对照水平。中低强度的UV-B可以促进雨生红球藻单细胞虾青素含量的增加, 但由于其对细胞生长的抑制作用, 并不能使虾青素大量积累。随辐射时间延长, 细胞内ROS含量未明显增加,但抗氧化酶(过氧化氢酶和超氧化物歧化酶)活性下降, 雨生红球藻可能主要依靠虾青素来淬灭ROS。以上结果表明, UV-B辐射对雨生红球藻的主要生理生化过程有抑制作用, UV-B辐射既可以诱导虾青素的合成又会消耗一部分虾青素, 对虾青素含量的影响与其强度有关, 而利用虾青素来清除细胞内的ROS可能是雨生红球藻抵御这种不利环境条件的最重要的途径。       

光照强度对雨生红球藻合成虾青素的影响

雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）是一种单细胞绿藻,在强光照射条件下能够合成并大量积累具有强抗氧化性的次生类胡萝卜素-虾青素。然而,其合成机理目前还不明确,导致虾青素诱导合成过程中操作的盲目性,限制了虾青素产量的提高。     

乙酸钠诱导雨生红球藻合成虾青素的机理

添加乙酸钠时,雨生红球藻细胞内硝酸还原酶(NR)的活性提高了1.6倍,培养液中硝酸盐浓度的迅速下降。另一方面,乙酸钠的存在和氮缺乏,又抑制了叶绿素的合成和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)的活性。在虾青素开始合成的第4d,硝酸盐的浓度,叶绿素含量和Rubisco活性分别下降了96.7%,71.9%和80%。相比之下,在未添加乙酸钠的对照培养液中,实验结束时硝酸盐的浓度,叶绿素含量和Rubisco活性仅下降了47.2%,27.3%和4.4%,培养过程中没有虾青素积累。     

Encapsulation of Haematococcus pluvialis using chitosan for astaxanthin stability enhancement

Astaxanthin is receiving commercial interest due to its use as a preferred pigment in aquaculture feeds. Its antioxidant activity is approximately 100 times higher than that of β-tocopherol, and can be used as a potential agent against cancer. Astaxanthin can easily be degraded by thermal or oxidative processes during the manufacture and storage. In this study, astaxanthin and its biological activity were protected against oxidative environmental conditions by encapsulating the homogenized cells in chitosan. Haematococcus pluvialis were formed into beads, which were then coated with 5 layers of chitosan film, resulting in chitosan-algae capsules that have a mean diameter of 0.43 cm and the total film thickness of approximately 100 μm. No significant loss in the amount of astaxanthin content in H. pluvialis was found due to the process of encapsulation. However, approximately 3% loss of antioxidant activity of the H. pluvialis was observed after encapsulation. The results of stability under different storage conditions showed that although encapsulation caused 3% loss of antioxidant activity, the longer term stability of the dried algae biomass, beads, and capsules indicated that encapsulation of H. pluvailis in chitosan film was capable of protecting the algae cells from oxidative stresses.     

Fe3+对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)生长及荧光特性的影响

为探求适宜雨生红球藻CG-06株生长的Fe³⁺浓度和Fe³⁺对藻细胞荧光特性的影响,以BBM为基础培养基,选用EDTA-FeNa(Ⅲ)为Fe³⁺源,设置0、1.79、8.95、17.9、35.8、71.6μmol·L^-16种Fe³⁺浓度梯度,实验测定藻的生长并分析不同Fe³⁺对藻细胞叶绿素荧光和77 K低温荧光等的影响。结果表明:适合雨生红球藻CG-06株生长的Fe³⁺浓度为8.95μmol·L^-1,Fe³⁺浓度较高时,雨生红球藻的生长受到抑制,Fe³⁺浓度低于1·79μmol.L^-1将产生低铁限制。W alz-PAM测定数据显示,在铁不足或高铁抑制条件下,雨生红球藻光系统Ⅱ活性明显下降,开放态的反应中心数目减少,光合作用受到抑制。77 K低温荧光光谱显示,在铁不足或高铁抑制条件下,710 nm荧光峰降低,684 nm和694 nm荧光峰相对增强,说明能量在两个光系统分配上发生变化,能量更多的分配给光系统Ⅱ,限制了光系统Ⅰ的活性。在高铁抑制条件下,CP₄₇蛋白荧光峰降低,CP₄₃蛋白荧光峰增强,推测存在D₁蛋白降解。     

雨生红球藻八氢番茄红素合成酶基因的克隆及表征

雨生红球藻是一种单细胞绿藻,在多种逆境胁迫条件下能够大量合成并迅速积累虾青素,其积累量最高可达细胞干重的4%,从而成为目前最理想的天然虾青素合成工具.八氢番茄红素合成酶(PSY)是虾青素合成途径中第一个限速酶.分离了八氢番茄红素合成酶基因(psy)的全长cDNA及基因组DNA.其全长cDNA包括1200个碱基,编码400个氨基酸,基因组DNA包括5个外显子,4个内含子.系统发育分析结果显示,绿藻的八氢番茄红素合成酶基因形成一个进化枝,它们与高等植物的psy亲缘关系比较近.通过GenomeWalking的方法,分离了psy基因约1kb的5′侧翼序列.将含有TATA-box和CAAT-box的297bp的序列与LacZ报告基因构成嵌合的表达载体,用基因枪法转化雨生红球藻.lacZ的瞬间表达检测结果表明,这段上游序列能够驱动lacZ表达,具有启动子活性.     

雨生红球藻在不同培养基的生长比较

研究了雨生红球藻(Haematococcuspluvialis)3个不同品系CH-1、UTEX-16和CS-321分别在3种不同培养基BBM、BG-11、JM中的生长情况。结果表明:在3种培养基中,CH-1的最高细胞密度、生物量和虾青素含量都要高于另外2株雨生红球藻,其中以BBM培养的CH-1生长情况最好,其最终营养细胞密度可达到59.8×104cell?mL-1,干重为0.527g?L-1,细胞密度最高时虾青素含量为3.55mg?L-1。     

外源2,6-二叔丁基对甲酚对非生物胁迫条件下雨生红球藻虾青素积累的影响

【背景】雨生红球藻是天然虾青素的最佳来源,广泛应用于虾青素的工业化生产。【目的】探究外源添加不同浓度的2,6-二叔丁基对甲酚(Butylated hydroxytoluene,BHT)对雨生红球藻虾青素积累的影响,以期建立BHT提高雨生红球藻虾青素产量的技术体系。【方法】选用不含硝态氮的BBM培养基,辅以强光照,培养雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)LUGU,测试不同浓度BHT对雨生红球藻生物量、虾青素含量、活性氧、抗氧化系统和虾青素合成相关酶基因的影响。【结果】在0-3 mg/L BHT范围内,2 mg/L BHT对雨生红球藻虾青素积累的促进效果最佳,达到31.66 mg/g。2 mg/L BHT有效降低了雨生红球藻内的活性氧水平,增加了细胞内NO水平,提高了藻细胞内过氧化氢酶(Catalase,CAT)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)和超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,SOD)活性以及谷胱甘肽(Glutathione,GSH)的含量,诱导了虾青素合成关键酶基因chy和lcy的高效表达。【结论】非生物胁迫条件下,外源添加适量的BHT能促进雨生红球藻中虾青素的积累,且与藻细胞内的信号分子活性氧(Reactive oxygen species,ROS)、NO水平及虾青素合成相关基因的表达调控相关。     

Astaxanthin Accumulation in the Green Alga Haematococcus pluvialis： Effects of Cultivation Parameters

The green alga, Haematococcus pluvlalis Flotow is used as a source of the ketocarotenoid astaxanthin for application in fish aquaculture, pharmaceutical and cosmetic industries. Ceils of the green alga were induced by the application of different light and starvation conditions to evaluate the effect in astaxanthin accumulate. The conditions used for the Induction were high light intensity （170 μmol·m^-2·s^-1）, iron starvation, sulfur starvation and phosphate starvation. The results show that stresses applied in culture, which interfere with cell division, trigger the accumulation of astaxanthin. Notably, sulfur starvation results in a massive accumulation of this commercially important carotenoid.