杜氏藻应用现状与展望

杜氏藻（Dunzliella）是一种无细胞壁的双鞭毛单细胞真核绿藻。综述了利用各种杜氏藻生产类胡萝卜素、高营养藻粉、多糖、甘油和生物制品,以及在提高植物耐盐性、废水处理、环境指示和石油地质方面的应用现状和前景,以期为更好地开发杜氏藻资源提供全面、系统的资料。     

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。     

五种典型藻类对C，N，P吸收动力学分析及种间竞争模拟

目的:获得五种典型藻类(甲藻属微小亚历山大藻(Alexandrium minutum)和锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea),赤潮硅藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)以及绿藻属杜氏藻(Dunaliella salina)和青岛大扁藻(Platymonas helgolandica tsingtaoensis))对C,N,P营养的吸收动力学参数,并利用经典藻类种间竞争模型,构建一个藻类混合共存的生态平衡体系,揭示藻类种间竞争规律,为赤潮爆发机制和预测的研究提供一个新思路。方法:监测批次培养过程中藻体的生长规律以及培养基中C,N,P营养的消耗,计算出藻类营养吸收动力学参数,将参数代入Huisman-Weissing竞争模型,模拟藻类种间竞争。结果:(1)在单独培养条件下,杜氏藻具有最高的比生长率(0.834 d~(-1))和最大细胞浓度(3.4×10~6 cells/mL),锥状斯氏藻和微小亚历山大藻的比生长率μ和最大细胞浓度与其它三种藻相比均明显偏低,p0.01;(2)随着环境总碳浓度从5 mM提高到20 mM,五种藻的比生长率和最大细胞浓度均显著上升,其中杜氏藻和青岛大扁藻对C浓度改变的响应更加敏感;(3)杜氏藻和中肋骨条藻理论最大比生长率(μmax)明显高于其它三种藻类,锥状斯氏藻和微小亚历山大藻对C,N,P营养盐的需求量相比于其它三种藻明显偏高,p0.01;(4)藻类共生平衡系统中,N营养添加有利于杜氏藻和中肋骨条藻发挥更好的种间竞争优势,P营养添加有利于微小亚历山大藻和锥状斯氏藻发挥种间竞争优势;结论:不同环境条件下,五种藻类最大比生长速率μmax和营养吸收半饱和常数Ks直接影响它们的种间竞争能力,基于藻类动力学参数的种间竞争模型为赤潮爆发机制和预测的研究提供一个新思路。     

海洋单细胞四爿藻基因组DNA的微量提取

四爿藻具有坚硬的囊壳和特殊的细胞壁组成,细胞不易破碎,且含有丰富的糖蛋白,易对DNA造成污染,使其基因组DNA提取较为困难、纯度不高。研究对比传统的CTAB法与高盐低pH法提取四爿藻DNA,高盐低pH法快速经济,得到的基因组DNA纯度较高,是一种行之有效的四爿藻基因组DNA提取方法。该法通过改变抽提介质,提高细胞破碎效率,减少抽提次数,有效去除污染,提取的基因组DNA不仅可以成功进行nrDNA转录间隔区(ITS)扩增,而且扩增产物适合于进行测序分析,这为其它淡水和海洋单细胞及多细胞藻类基因组DNA的提取也提供了借鉴。     

空气重金属元素在悬铃木叶中的亚细胞分布及其区隔化效应

以南京市常见行道树二球悬铃木为试材,研究了交通繁忙区和相对清洁区道路两边悬铃木叶内6种重金属元素的亚细胞分布及其区隔化效应.结果显示:交通污染区悬铃木叶内各亚细胞组分中Cr、Cu、Ni、Pb和Zn 5种重金属元素的含量均明显高于对照区,交通空气污染是影响其含量增加的主要原因之一.相对清洁区和交通污染区5种重金属元素在悬铃木叶片、叶柄的细胞壁组分中含量最高,胞外隔离系数和污染指数均大于0.900,细胞壁是大气重金属元素重要的吸滞器官,并对重金属有明显的阻隔效应;胞内细胞器对Pb和Cu的隔离系数和污染指数最大,细胞器双层膜能在一定程度上抵御重金属元素进入细胞内.悬铃木叶片和叶柄亚细胞组分的污染指数表现为胞质组分＞细胞壁组分＞细胞器组分,即包括液泡液在内的胞质组分是囤积重金属元素的场所.研究表明,悬铃木叶片、叶柄各亚细胞组分对重金属均有不同程度的累积能力,叶内胞质组分的囤积作用以及细胞壁、质膜与细胞器双层膜的区隔化作用可能是悬铃木叶解除重金属元素毒害的重要原因.     

杜氏盐藻和亚心形扁藻在不同接种密度和氮浓度下的细胞群体生长

在氮浓度为1.4、14、和140 mg·L^-1下,对杜氏盐藻(Dunaliella salina)和亚心形扁藻(Platymonas subcordiformis)进行细胞接种比例为10:0、7:3、5:5、3:7和0:10的培养试验,研究不同海洋经济微藻种间混合培养的细胞群体生长效应。结果表明,杜氏盐藻与亚心形扁藻细胞群体的生长随着氮浓度的增加而提高;两种藻在氮浓度分别为14和140mg·L^-1时混合培养的细胞群体生长明显优于单独培养。中、高氮下杜氏盐藻与亚心形扁藻以7:3的接种比例混合时,微藻的细胞群体生物量和胞内物质含量相比单独培养和其他比例均有显著提高,如叶绿素a含量比单独培养分别提高1.17倍和7.77倍;蛋白质含量比单独培养分别提高19.1%和195.3%等。而低氮浓度下,藻的生长受到氮浓度的限制。     

杜氏盐藻两种碳酸酐酶基因启动子的克隆和功能研究

将克隆得到的杜氏盐藻DCA7和CA基因的启动子区与bar基因和NOS polyA终止子片段融合,分别构建成pMDDC-B和pMDC-B转基因杜氏盐藻表达载体。用基因枪法将两种表达载体转化人杜氏盐藻细胞,通过除草剂草丁膦筛选培养获得转化藻株,对转化藻株进行分析。对转化杜氏盐藻藻株的筛选培养结果表明：pMDDC-B和pMDC-B载体中的外源bar基因能在杜氏盐藻细胞中稳定或瞬时表达。同时在氦气压力为690kPa条件下,微弹轰击2次比微弹轰击1次或3次的效果更好。对pMDDC-B转化杜氏盐藻得到的稳定表达的转化藻株进行的PCR和Southern印迹分析的结果表明：外源的bar基因确已整合到杜氏盐藻基因组中。Northern印迹分析表明：DCA7基因启动子驱动bar基因在杜氏盐藻细胞中的表达效率受氯化钠浓度梯度调控。推测首次克隆得到的DCA7基因启动子可能是一种活性高、安全性好的高渗诱导性启动子;杜氏盐藻DCA7和CA基因启动子区的GT高度重复序列,可能与杜氏盐藻高度耐盐的分子机制有关。     

海洋经济微藻混合培养与单独培养下的生长比较

海洋微藻可以广泛应用在水产养殖、食品加工、医药保健、环境保护和生物制能等各种行业,具有非常好的开发利用前景.目前,如何突破海洋微藻培养过程中细胞生物量低下等瓶颈,提高微藻的细胞密度,以低成本、高效率开发利用海洋微藻资源成为了国内外学者关注的焦点.论文以三角褐指藻、亚心型扁藻和杜氏盐藻3 种典型经济海洋微藻为研究材料,在实验室条件下研究了它们两两混合培养与各自单独培养条件下的细胞生长情况,探讨海洋微藻混合培养在促进微藻整体细胞生长方面的可能性.结果显示,三角褐指藻和杜氏盐藻混合培养在生长前9 天的OD680 高于三角褐指藻或杜氏盐藻分别单独培养的OD680 ,而随着试验时间的延长,混合培养条件下的OD680 与单独培养三角褐指藻的OD680 相似;就三角褐指藻和亚心型扁藻混合培养的OD680而言,在整个生长时期均高于单独培养亚心型扁藻的OD680 ,但低于单独培养三角褐指藻的OD680 ;不同的是,杜氏盐藻和亚心型扁藻混合培养下的OD680 在生长第6 天后高于单独培养杜氏盐藻或单独培养亚心型扁藻的OD680 .研究结果表明,混合培养三角褐指藻和杜氏盐藻或混合培养杜氏盐藻和亚心型扁藻具有一定程度促进微藻细胞生长的潜力.研究结果将为经济海洋微藻的高密度培养及其高附加价值活性物质的开发利用提供一个崭新的研究方向.     

葡萄糖对杜氏盐藻3-磷酸甘油脱氢酶活性的影响

杜氏盐藻是一种抗渗透能力强的单细胞绿藻,甘油在其渗透调节过程中具有重要作用。葡萄糖对杜氏盐藻细胞数量的增加效果不明显,但对盐藻细胞内甘油积累有显著促进作用,在0～15g/L范围内葡萄糖的浓度与胞内甘油积累显著相关(R2=0.9604,P=0.01);葡萄糖浓度达到15g/L时,胞内甘油积累量达到最高值7.80pg/cell,是对照的1.88倍,胞内甘油积累量与葡萄糖的消耗量极显著相关(R2=0.9982,P=0.01)。葡萄糖对盐藻细胞内总蛋白、3-磷酸甘油脱氢酶(GPDH)酶活和比活都有显著影响,在15g/L葡萄糖时这3个值达到最大值,分别是对照的1.354、4.384、3.229倍。数据显示葡萄糖浓度在15g/L时细胞内蛋白质含量增加不多,但GPDH酶活和比活却大幅度增加;葡萄糖导致的渗透压的变化可能诱导新的同功酶的合成。     

蒌蒿对镉的富集特征及亚细胞分布特点

以镉(Cd)富集植物蒌蒿(Artemisia selengensis)为试材, 采用超声波细胞破碎处理和超速离心的方法, 对蒌蒿根和叶中亚细胞水平的Cd分布状况进行研究, 同时测定Cd在蒌蒿不同器官中的富集效果。结果表明, 在30 mg·kg^–1Cd胁迫下, 蒌蒿叶片中Cd的富集浓度是根和茎中的2–3倍, 但因叶片所占植株的生物量比例较小, 其对Cd的积累量远小于茎和根; Cd在蒌蒿叶片细胞壁、胞液和细胞器中含量比为16:5:1。细胞壁固定是叶片对Cd的主要防御机制。随着Cd处理浓度的增加, 细胞壁和胞液中的Cd含量大幅上升, 但细胞器中Cd含量仍维持在较低水平。长时间和高浓度的Cd胁迫可使细胞壁解毒机制失活并诱导细胞器中的Cd含量增加, 导致植株死亡。根中液泡的Cd贮存量较大, 解毒效果显著。     

杜氏盐藻渗透调节过程中的甘油代谢途径

杜氏盐藻在适应外界盐浓度变化的过程中,甘油是其主要的渗透调节物质。低渗处理提高藻细胞的呼吸速率６０％以上;高渗处理对呼吸无明显影响,但大大刺激光合放氧速率。呼吸链的细胞色素电子传递链抑制剂ＫＣＮ和交替氧化酶抑制剂ＳＨＡＭ对杜氏藻渗透调节过程的呼吸,胞内甘油、ＡＴＰ、淀粉含量的变化有不同的抑制效果。低渗情况下,胞内甘油转化为淀粉,所需能量由正常呼吸链和交替氧化酶途径同时提供;高渗情况下,淀粉则降解为     

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。     

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。     

邻苯二甲酸二乙酯和壬基酚联合暴露对杜氏盐藻生长的影响

为了探讨环境激素类物质邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和壬基酚(NP)对海洋微藻的联合毒性效应,选取杜氏盐藻(Dunaliella salina)为受试生物,以环境激素对杜氏盐藻单一暴露的96h EC₅₀的毒性效应作为一个毒性单位(IU),采用毒性单位法比较研究了DEP和NP单一暴露以及两者以三种不同混合比例(毒性单位比:1:1、1:4和4:1)暴露对杜氏盐藻的细胞生长、叶绿体色素含量、可溶性蛋白含量、SOD活性以及最大光能转化效率(Fv/Fm)的影响.实验结果表明:DEP和NP单一暴露对杜氏盐藻的96h EC₅₀分别为69.54 mg/L和1.47 mg/L,两种环境激素对杜氏盐藻均有抑制作用,且NP较DEP对杜氏盐藻的毒性更强.DEP和NP联合暴露较单一暴露对杜氏盐藻的细胞生长、叶绿体色素和可溶性蛋白的合成有较强的抑制作用,两种环境激素在毒性单位比为1:1、1:4、4:1三个比例水平上的联合毒性效应均表现为协同效应,其中比例为1:1的协同效应最强.     

酵母菌细胞自溶突变株的研究

细胞壁是酵母菌的重要细胞器 ,参与细胞内外多方面的生理生化过程 ,如细胞絮凝、信号转导、致病性等 ,在决定细胞结构完整性方面起着重要的作用。酵母细胞壁是由 β - 1 ,3-葡聚糖、β - 1 ,6-葡聚糖、甘露聚糖蛋白及几丁质等相互交链构成的复杂的双层网状结构[1] 。细胞壁组成或结构的改变会使细胞产生对温度或低渗透压的敏感性 ,在相应的条件下发生自溶 ,使细胞内容物释放到胞外。产生上述效应的突变株称为温度敏感自溶突变株和低渗透敏感自溶突变株[2～ 4 ] 。对此类突变株的研究一方面有利于进一步阐明酵母菌细胞壁代谢及组装的调控机制…     

没食子酸对铜绿微囊藻的化感作用

为了探讨没食子酸对铜绿微囊藻的抑制效应及超微结构的影响。本文采用不同浓度的没食子酸水溶液对铜绿微囊藻(Microcystic aeruginosa)藻液进行胁迫处理,随着没食子酸浓度的增加和处理时间的延长,铜绿微囊藻的生长受到显著抑制。采用扫描电镜和透射电镜观察,处理72 h的铜绿微囊藻细胞超微结构出现不同程度改变,与对照相比,铜绿微囊藻细胞壁呈现不同程度的皱缩、塌陷、破裂,胞质中类囊体光合片层出现不同程度的分散、断裂,依附于类囊体的藻胆体减少或分散到胞质中,胞质中脂质颗粒和藻青素颗粒数量出现不同程度的增多,拟核区出现空洞,直至大部分藻细胞死亡。结果表明,没食子酸能够有效抑制铜绿微囊藻的生长,具有明显的化感作用。     

环状片层

环状片层,一种新的膜性细胞器,常见于分裂旺盛、分化迅速的细胞中。胞质、胞核中均有分布。其来源和分布与细胞核膜、内质网、纤维颗粒体等细胞器相关,推测AL在细胞发育分化、细胞分裂和细胞内各种细胞器的相互协调中起一定的作用。     

杜氏盐藻渗透调节过程中的甘油代谢途径

杜氏盐藻在适应外界盐浓度变化的过程中,甘油是其主要的渗透调节物质。低渗处理提高藻细胞的呼吸速率６０％以上;高渗处理对呼吸无明显影响,但大大刺激光合放氧速率。呼吸链的细胞色素电子传递链抑制剂ＫＣＮ和交替氧化酶抑制剂ＳＨＡＭ对杜氏藻渗透调节过程中的呼吸．胞内甘油、ＡＴＰ、淀粉会量的变化有不同的抑制效果。低渗情况下,胞内甘油转化为淀粉,所需能量由正常呼吸链和交替氧化酶途径同时提供;高渗情况下．淀粉则降解为甘油,光下甘油合成的能量主要由光合电子链提供,暗中则由正常呼吸链提供。     

盐藻的生物学特性与开发利用

盐藻即杜氏藻（Ｄｕｎａｌｉｅｌａ）,是绿藻门团藻目多睫毛藻科的一个属,包含约３０个种,其中最有代表性和应用最广的是盐生杜氏藻（Ｄ．Ｓａｌｉｎａ）。盐藻为单细胞藻类,外包一层薄胶鞘,无细胞壁。个体呈梨形、卵形或椭圆形,具２条等长鞭毛,可自由游动。藻体内...     

杜氏盐藻的耐盐机制研究进展和基因工程研究的展望

概述了杜氏盐藻 (Dunaliellasalina)的耐盐机制和基因工程的研究进展。盐藻的耐盐机制十分复杂 ,短时间内通过细胞体积的改变来调节渗透压平衡 ,之后通过甘油的合成与转化恢复细胞正常形态和大小。渗透调节过程中 ,还涉及到蛋白质的合成。cDNA文库和基因组文库已经建立 ;几种基因已被克隆 ,如碳酸酐酶基因和硝酸还原酶基因等 ;GUS(β_葡糖苷酸酶 )基因已成功地转入盐藻细胞内。另外 ,对盐藻的基因工程作了简单的展望