外源MeJA胁迫对盐生杜氏藻生理生化特性的影响

研究外源茉莉酸甲酯(MeJA)对盐生杜氏藻细胞β-胡萝卜素含量、叶绿素含量、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明,当外源MeJA浓度为0～100μmol/L时,随着MeJA浓度的升高,β-胡萝卜素和叶绿素含量呈上升趋势,当MeJA浓度为100μmol/L时,盐生杜氏藻β-胡萝卜素和叶绿素含量最高,当MeJA处理浓度大于100μmol/L时,盐生杜氏藻β-胡萝卜素和叶绿素含量逐渐降低。生理生化结果分析表明,外源MeJA处理可提高盐生杜氏藻POD酶和SOD酶活性,随着MeJA浓度的增加,SOD酶活性呈逐渐上升的趋势,POD酶活性呈先上升后下降的趋势,与β-胡萝卜素含量、叶绿素含量的变化趋势基本一致,说明外源MeJA处理可诱导盐生杜氏藻β-胡萝卜素积累可能与叶绿素含量、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性有关。     

不同浓度NaCl和光照强度对杜氏藻体内β-胡萝卜素含量的影响

以2种杜氏藻即巴氏杜氏藻和盐生杜氏藻为实验材料,在不同NaCl胁迫和光照(紫外线和高光照强度)进行培养的结果表明,细胞生长的最适盐度是2.0mol·L-1,高产β-胡萝卜素的最适盐度是3.5mol·L-1;紫外线下诱导的藻株环境适应能力较强,β-胡萝卜素含量较高;高光照强度(1080μmol·m-2·s-1)下诱导的杜氏藻β-胡萝卜素含量高;二步法培养的β-胡萝卜素含量比正常培养的提高2倍以上。     

盐藻与β—胡萝卜素

微藻生物技术是近年来新兴的生物技术之一,至今有三种微藻已大规模生产,包括小球藻、螺旋藻与盐生杜氏藻(简称盐藻)。由于盐藻能生产出干重高达10％的β-胡萝卜素,现已成为微藻中占有最大市场的种类。关于盐藻养殖生物学、盐藻β-胡萝卜素的生产及应用,已成为各国科学家研究的焦点。1983年召开的第十一届国际海藻会议将盐藻及β-胡萝卜素列入大会的专题讨论,1990年世界营养学会的主题是β-胡萝卜素,1991年美联社将β-胡萝卜素的作用选为世界十大科技新成就之一。     

培养方式对盐藻生长和积累β-胡萝卜素的影响

盐藻细胞生长和积累β-胡萝卜素的最佳条件存在差异,通过正交实验获得盐藻生长最适浓度C、N、P的分别为15、2．0、0．2mmol／L,累积β-胡萝卜素最适浓度分别为15、1．0,0．1mmol／L。比较了一次添加型、分次添加型、不完全更换型和完全更换型4种培养方法对生长和累积β-胡萝卜素的影响,发现完全更换型培养方式有利于β-胡萝卜素的积累。中途补给10mmol／L NaHCO3也有利于藻细胞积累β-胡萝卜素。在实验最佳条件下藻液中的β-胡萝卜素含量是对照的1．43倍。可采用先快速培养盐藻细胞、后更换培养基、添加NaHCO3分段培养方式以促进细胞大量合成β-胡萝卜素。     

杜氏盐藻促生菌株的分离与鉴定

拟通过探究藻际微生物对微藻生长及代谢产物积累的影响,筛选出促进微藻生长的促生菌株。以杜氏盐藻(Dunaliella salina)Ds-SXYC-2为试材,分离鉴定盐藻藻际环境中的共生菌株,进一步构建藻菌(1∶1)共培养体系、测试盐藻生长及代谢产物积累等表型。结果显示,从杜氏盐藻藻际环境分离获得5株共生菌株,经16S rDNA分子鉴定,属于3个菌属。菌株B1与B2为涅斯捷连科氏菌(Nesterenkonia),菌株B3与B4为盐单胞菌(Halomonas),菌株B5为海杆菌(Marinobacter)。5株共生菌株对杜氏盐藻的生长均有促进作用,菌株B3能显著促进杜氏盐藻生长及代谢产物的积累。共培养15 d后,杜氏盐藻生物量达到2.3 g/L,比对照组增加了28.9%,叶绿素a的含量达到4.61 mg/L,比对照组增加了36.3%,β-胡萝卜素比对照组提高了56.4%。盐藻多糖、蛋白质、总脂含量分别比对照组增加了34.8%、71.2%和37.6%。菌株B3盐单胞菌可以作为促进杜氏盐藻生长及代谢产物累积的优势菌株,进一步构建共培养体系可应用于杜氏盐藻的商业生产。     

盐生杜氏藻对盐度改变的生理响应

以盐生杜氏藻为实验材料,采用f/2培养基,设置了8个盐度(15、20、25、30、50、70、90、110)处理,分盐度改变前(A)和盐度改变后(B)两个实验阶段,研究了盐生杜氏藻在不同盐度处理下的生长情况,测定了藻液的OD值、叶绿素a、β-胡萝卜素、可溶性蛋白质和可溶性糖含量等指标。结果表明,A阶段,几个较低盐度(15、20、25和30)处理生长状况较好,其中又以盐度20的处理最好;余下的处理,盐度越高,其生长所受的影响越大。B阶段,盐生杜氏藻的生长进入平台期后,50、70、90、110几个盐度较高处理的细胞密度、叶绿素a、β-胡萝卜素含量均显著超过了作为对照的盐度20的处理。且B阶段末期,先前盐度15的处理蛋白质、糖的积累量,与A阶段末期相比都有了不同程度的增加,而其余盐度处理组的蛋白质、糖含量则分别产生了不同程度的下降。     

不同激光辐照对盐生杜氏藻生长及β-胡萝卜素累积的影响研究

用YAG、LD和Ar 三种不同激光辐照处理盐生杜氏藻(Dunaliella salina)细胞,通过对辐照前后盐生杜氏藻的生长速率和色素含量进行测定比较,研究不同激光处理对盐生杜氏藻的生理刺激效果。实验结果表明:当YAG激光辐照剂量超过1min时,对盐生杜氏藻细胞的增殖有明显的抑制作用,并抑制其胡萝卜素的合成;LD激光在辐照剂量为3min~5min能促进细胞增殖,其中5min剂量的处理组,生长速率较对照组提高190%,叶绿素和类胡萝卜素的含量,分别提高27.2%和24.4%;Ar 激光在辐照剂量为5min~30min范围内能促进类胡萝卜素的积累,与对照组相比,分别提高18.5%~130.9%,但在这剂量范围内,Ar 激光抑制其生长,同时对不同激光辐照对盐生杜氏藻所产生的生物学效应机理进行了初步探讨。     

四种维生素对杜氏盐藻生长的影响

杜氏盐藻,简称盐藻,属绿藻门、绿藻纲、团藻目、盐藻科、杜氏藻属[1],广泛分布于海洋、盐湖等盐度较高区域,富含蛋白质、多不饱和脂肪酸、多糖、β-胡萝卜素等,在食品、医药保健、化工和养殖业中具有独特经济价值.     

江苏沿海盐田天然盐藻β－胡萝卜素的提取与鉴定

江苏沿海一带盐田卤水结晶池４－１０月间常会在卤水表面悬浮着一层红色的油状漂浮物,经鉴定主要为盐生杜氏灌（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａｓａｌｉｎａ）．从油状漂浮物中可提取纯化得到β－胡萝卜素晶体（含量为９０％）,得率为１～１．５％,高于人工养殖的盐藻β－胡萝卜素提取得率,主要成份为全反式一β－胡萝卜素,及少量顺式－β－胡萝卜素、α－胡萝卜素和其它类胡萝卜素。所得β－胡萝卜素符合国家有关食品卫生标准,若能充分开发利用天然盐藻资源将大大降低天然β－胡萝卜素的生产成本．试验还证明天然β－胡萝卜素完全可以代替并好于进口肉鸡饲料的着色剂。     

吉兰泰杜氏盐藻中类胡萝卜素的分析和鉴定

利用高压液相色谱（ＨＰＬＣ）技术及ＩＲ、＾１Ｈ ＮＭＲ、ＭＳ、ＵＶ等现代测试手段,对吉兰泰杜氏盐藻中的类胡萝卜素等色素及胡萝卜素异构体进行了分析与鉴定。研究结果表明,吉兰泰杜氏盐藻中含有１１种类胡萝卜素,其中β－胡萝卜素包含７－顺式、９－顺式、１５－顺式、全反式等４种异构体。吉兰泰杜氏盐藻中的这些类胡萝卜素对人体十分有益,具有开发利用的价值。     

杜氏盐藻DsKASⅢ基因的分离鉴定及其在氮胁迫下的表达分析

分离鉴定杜氏盐藻(Dunaliella salina)β-酮脂酰-ACP合酶Ⅲ(β-ketoacyl-ACP synthase Ⅲ,DsKASⅢ)基因并解析其编码蛋白理化特征及功能。依据同源克隆,分离杜氏盐藻DsKASⅢ基因编码序列,采用生物信息学方法解析DsKASⅢ编码蛋白的理化特性及功能,qRT-PCR检测缺氮条件下DsKASⅢ的表达谱,并检测细胞总油脂和β-胡萝卜素含量的变化。结果表明,杜氏盐藻KASⅢ基因含有9个外显子,ORF为960 bp,编码蛋白为319 aa。DsKASⅢ蛋白理论等电点pI为6.21,分子量为33.3 kD。亚细胞定位预测DsKASⅢ蛋白呈镶嵌状锚定在叶绿体内膜上,这种构象有助于利用能量高效率催化生化反应。DsKASⅢ蛋白二级结构主要由α-螺旋(35.11%)、β片层(25.71%)和无规则卷曲(27.90%)组成。三维模拟显示,DsKASⅢ蛋白以同源二聚体形式发挥催化功能的。系统发育分析表明,DsKASⅢ蛋白与莱茵衣藻KASⅢ蛋白亲缘关系最近,暗示其可能有共同的进化来源。qRT-PCR分析揭示,氮胁迫培养条件下,DsKASⅢ基因的表达显著升高,且在缺氮第3天时,表达量达峰值,比正常氮充足培养高1.1倍。氮胁迫培养的藻细胞总脂含量和β-胡萝卜素含量分别比正常氮充足培养的藻细胞提高49.05%和33.20%。氮胁迫能诱导DsKASⅢ基因的上调表达,进而促进杜氏盐藻细胞合成和积累高量油脂和β-胡萝卜素。研究为全面阐明氮胁迫条件下杜氏盐藻油脂及β-胡萝卜素合成及调控机制提供了科学依据。     

杜氏盐藻分子生物学最新进展及展望

杜氏盐藻是一种无细胞壁的单细胞双鞭毛真核藻类,是一种十分重要的藻类资源。过去对杜氏盐藻的研究多集中在形态学、耐盐机理及β-胡萝卜素等方面,近年来,随着藻类基因工程的快速发展,本研究课题组及国内外在杜藻盐藻分子生物学方面做了大量工作,现就杜氏盐藻在这一领域的研究进展进行综述,主要是重要功能基因的克隆与分析、杜氏盐藻调控序列的研究以及杜氏盐藻作为宿主表达外源基因等。     

微藻生物质产品和生物活性物质的研究与开发

本文综述了微藻在生物质产品及活性物质开发上的研究进展。部分微藻如节旋藻、小球藻、盐生杜氏藻和雨生红球藻等已用于商业化生产生物质产品。另外,从微藻中提炼的生物活性成分如β-胡萝卜素、虾青素、藻蓝蛋白、长链多不饱和脂肪酸和活性多糖等已应用于营养保健品和化妆品的生产。基于微藻种类的多样性和基因工程、代谢工程的快速发展,微藻天然产物具有很大的开发潜力。     

锌对盐藻生长与物质积累的调控作用

实验研究了不同浓度的锌对盐藻细胞生长与物质积累的调控作用。结果表明,培养液中供给锌过多或过少都不利于盐藻细胞的生长与物质积累。以培养基中6 mg/L的锌浓度对盐藻细胞生长、蛋白质合成与β-胡萝卜素积累的促进作用最大。这一锌浓度可用于盐藻的生产性培养。当培养液中锌浓度较高(8 mg/L)或较低(2 mg/L)时,单个盐藻细胞中的蛋白质与β-胡萝卜素含量较高。但此时,因培养液中细胞密度较低,盐藻细胞积累的物质总量仍然较少。在锌浓度较高或较低的逆境条件下,盐藻可能通过适应性反应形成了逆境蛋白质与胡萝卜素等。     

不同品系杜氏藻的多相特征研究

杜氏藻(Dunaliella)是一类独特的嗜盐单细胞真核微藻,为对该藻不同地理来源各品系间的特征进行总结及分类鉴定,挖掘特色品系,研究搜集国内外20株不同品系的杜氏藻,利用PCR扩增内部转录间隔区(ITS)和细胞色素C氧化酶(cox2-3)基因,生物信息学软件构建系统发育树对其进行分子鉴定;形态学方法对其显微结构进行观察,利用生理生化研究方法对杜氏藻盐胁迫下的4个代表性指标(最大光合效率、中性脂含量、β-胡萝卜素含量和3-磷酸甘油磷酸酶活性)进行了测定。结果表明, 20株供试藻均属杜氏藻属, ITS和cox2-3的系统发育结果相似,均聚为两大簇,各品系间亲缘关系较为接近;成熟期的D13细胞最大, D14细胞最小并呈长颈形,颜色以绿色或黄绿色为主,鞭毛和眼点各异; D6和D10生长周期短, D18耐盐性最强; D7最大光合效率最高, D6和D18中性脂干重最高, D11的β-胡萝卜含量最高, D7的3-磷酸甘油磷酸酶活性最强。研究结果可为国内外杜氏藻资源的分类鉴定、特色资源的保护、开发与利用奠定基础。     

丁草胺对杜氏盐藻生理生化的影响

采用室内模拟培养试验方法,研究了酰胺类除草剂丁草胺对杜氏盐藻(Dunaliella salina)生长和生理生化的影响。结果表明,低浓度的丁草胺对杜氏盐藻生长速率有促进作用,而高浓度的丁草胺对杜氏盐藻生长速率有显著的抑制作用,且随着浓度的加大,杜氏盐藻生长速率逐渐降低。丁草胺对杜氏盐藻藻细胞的光合色素含量、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性等也有影响。     

高浓度钾抑制杜氏盐藻生长的生理机制

在含１ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ的杜氏盐藻（Ｄｕｎａｌｉｅｌａｓａｌｉｎａ（Ｄｕｎａｌ）Ｔｅｏｄ．）培养液中加入５０ｍｍｏｌ／Ｌ以上的ＫＣｌ可观察到Ｋ＋对杜氏盐藻生长有明显的抑制作用,而当ＫＣｌ达１００ｍｍｏｌ／Ｌ时,杜氏盐藻的生长被完全抑制。另一方面,当培养液中缺乏Ｋ＋时,杜氏盐藻的生长也被显著抑制。在正常培养条件下,伴随着杜氏盐藻的生长,培养液的ｐＨ由８左右升高至１０左右,而高浓度Ｋ＋则显著抑制杜氏盐藻培养液ｐＨ的升高;而在培养液ｐＨ为７．０至１０．０的范围内,不同ｐＨ对杜氏盐藻的生长无明显影响。将杜氏盐藻在高浓度Ｋ＋条件下预处理１２ｈ以上,杜氏盐藻的光合放氧速率显著下降,光合速率下降的程度与Ｋ＋浓度的高低和预处理的时间长短呈正相关。高浓度Ｋ＋处理也引起杜氏盐藻叶绿素含量的显著下降。对经高浓度Ｋ＋预处理的杜氏盐藻的光合放氧速率与培养液中ｐＨ变化同时进行测定的结果表明,Ｋ＋抑制杜氏盐藻光合速率的同时也显著抑制了光照条件引起的培养液ｐＨ的上升。实验结果表明,Ｋ＋抑制杜氏盐藻光合作用以及抑制杜氏盐藻生长与Ｋ＋影响跨盐藻质膜的质子运输之间可能存在一定关系。     

江苏省灌西盐场盐藻及其β—胡萝卜素资源调查

为了开发利用富含β-胡萝卜素的江苏沿海盐田盐藻(Dunaliellasalina)资源,我们采用常规调查方法,对江苏省灌西盐场的天然盐藻进行调查,并推算出约有259公斤左右的β-胡萝卜素年产量。而且,藻数量和β-胡萝卜素含量都受到光照、温度、雨水等气候因素影响。本调查为灌西盐场盐藻资源开发提供了一个可靠的依据,为其它盐场估计本场资源量提供了一个参考。     

盐生杜氏藻3-磷酸甘油脱氢酶基因克隆及其蛋白质结构预测

本文通过对盐生杜氏藻(Dunaliella salina) cDNA文库进行大规模EST测序并结合RACE实验克隆了盐生杜氏藻3-磷酸甘油脱氢酶基因, 并且通过Southern blotting实验确定了该基因在这个物种中拷贝数。通过生物信息学的方法, 预测该基因所编码的蛋白质结构, 验证了该蛋白质具有3-磷酸甘油脱氢酶完整的功能性结构域和磷酸水解酶类结构域。本实验为解释盐生杜氏藻在面临高渗胁迫下快速合成甘油的机制提供了帮助。     

盐生杜氏藻3-磷酸甘油脱氢酶基因克隆及其蛋白质结构预测

本文通过对盐生杜氏藻（Dunaliella salina）cDNA文库进行大规模EST测序并结合RACE实验克隆了盐生杜氏藻3-磷酸甘油脱氢酶基因,并且通过Southern blotting实验确定了该基因在这个物种中拷贝数。通过生物信息学的方法,预测该基因所编码的蛋白质结构,验证了该蛋白质具有3-磷酸甘油脱氢酶完整的功能性结构域和磷酸水解酶类结构域。本实验为解释盐生杜氏藻在面临高渗胁迫下快速合成甘油的机制提供了帮助。