三角褐指藻对黑暗胁迫的生理响应

为了研究黑暗条件对三角褐指藻生长及生化组成的影响,并探讨三角褐指藻对黑暗环境的生长适应能力,我们对该藻进行12 d的黑暗处理,着重测定了藻细胞密度、生物量、叶绿素a、可溶性糖和蛋白含量等指标。结果表明,三角褐指藻对黑暗环境表现出一定的适应性忍耐能力,在12 d的长期黑暗胁迫条件下依然可以存活,而藻细胞生化组成对黑暗的响应程度很可能是该藻得以维持细胞低水平生长的主要原因。随着黑暗处理时间的延长,三角褐指藻生长状况受抑制的程度增大,其生长及生化组成与对照组相比发生了极显著的变化。实验结束时,黑暗处理下的藻细胞密度和生物量分别降低到2.93×10⁵ cells·ml^-1和0.011 g·ml^-1,仅为对照的8.0%和37.3%。同样地,黑暗环境也明显地抑制了三角褐指藻体内生化物质的合成与积累,黑暗处理12 d时藻细胞的叶绿素a、可溶性糖和蛋白含量分别比对照降低了约89%、87%和85%。研究结果可为海洋微藻种质的筛选、种质资源库的构建及微藻生物资源的综合开发利用提供参考依据。     

UV-B辐射和蒽对三角褐指藻DNA伤害的相互作用

运用生态毒理学和生物化学的方法研究了紫外线和多环芳烃－蒽对三角褐指藻DNA的伤害作用,结果表明,蒽对三角褐指藻的生长有抑制作用;随着蒽浓度的增加,三角揭褐藻DNA损伤程度增加;在蒽浓度固定不变时,随着处理时间的延长,DNA的损伤程度同样提高;在蒽的处理过程中同时伴有紫外线的辐射处理,DNA的损伤程度加剧;蒽处理解除一段时间后,DNA损伤程度未明显减轻、而UV－B处理解除后,DNA的损伤可明显恢复,说明DNA的损伤可在一定程度上指示海洋微藻受蒽伤的程度。     

三角褐指藻甘油酯对氮胁迫的响应

【背景】三角褐指藻作为生物燃料潜在的生产者,在胁迫条件下能通过改变其甘油酯组成来适应外部环境的变化,同时伴随着生物燃料原料甘油三酯(TAG)的积累,研究三角褐指藻甘油酯对氮胁迫的响应机制有利于深入认识TAG的积累过程。【目的】通过分析三角褐指藻在正常和氮胁迫条件下各类脂质含量及其脂肪酸成分的变化,揭示氮胁迫诱导积累的TAG酰基主要来源,以及在胁迫前生成的各极性甘油酯脂肪酸的去向,从而为进一步认识三角褐指藻对氮胁迫的响应机制提供新信息。【方法】利用高效薄层色谱结合气相色谱法分析三角褐指藻在正常和氮胁迫条件下的脂肪酸及甘油酯组分的变化。【结果】三角褐指藻在氮胁迫条件下TAG含量增加至57.8 mg/g时,总甘油酯含量几乎不变,但各甘油酯含量变化差异很大,表现为各极性脂含量显著降低。在此期间,各类甘油酯脂肪酸组成含量的变化表明,三角褐指藻TAG主要积累饱和及单不饱和脂肪酸,即16:0和16:1n7,分别以从头合成及原有极性脂转化为主,极性脂的部分二十碳五烯酸(EPA)作为酰基供体也向TAG发生了转化;此外组成极性脂的多不饱和脂肪酸16:2n4、16:3n4及EPA分解导致其含量显著下降。【结论】当氮胁迫诱导的三角褐指藻TAG含量为57.8 mg/g时,积累的TAG酰基中有48%来自从头合成,52%来自极性脂转化;而氮胁迫诱导所减少的极性脂酰基中有54%转化成TAG,46%发生了分解。     

对硫磷对三角褐指藻核酸和蛋白质合成动态的影响

应用同位素标记法研究了对磷磷对三角褐指灌核酸和蛋白质合成动态的影响。结果表明,低浓度的对硫酸（≤１．５ｍｇ／Ｌ）对三角褐指的生长有刺激作用,而高浓度的对硫磷（≥２．０ｍｇ／Ｌ）却严重抑制三角褐指藻的生长,低浓度划硫磷在促进生长的过程中,藻细胞中蛋白质、ＤＮＡ、ＲＮＡ３种大分子物质的合成活跃,其合成速度升高,而在高浓度对硫磷的胁迫下,蛋白质,ＤＮＡ,ＲＮＡ的合成明显地受到了抑制,合成速度降低。     

壬基酚对三角褐指藻的毒性效应及其机理

为了探讨壬基酚(Nonylphenol,NP)对海洋微藻的生态毒性效应,实验选择三角褐指藻(Phaeodactylum triconutum Bohlin)作为受试对象,设置7 个NP 质量浓度梯度(0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 和2.0 mg·L^-1),测定了不同浓度处理下三角褐指藻的生长情况、光合色素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量及最大光能转化效率(Fv/Fm)以及24 h,48 h,72 h,96 hEC₅₀ 等指标。结果表明,NP 对三角褐指藻的96 h EC50 为0.84 mg·L^-1;当NP 暴露浓度在0.4 mg·L^-1 以上时对三角褐指藻生长表现抑制效应,而且随着NP 质量浓度的增加,生长抑制效应加强,当暴露浓度≥1.0mg·L^-1 时即可造成藻细胞大量死亡,当NP暴露浓度≥2.0mg·L^-1 时,藻细胞基本不能生长。三角褐指藻的细胞密度、可溶性蛋白含量、光合色素含量以及Fv/Fm 等指标随NP 暴露浓度质量浓度的增加而下降的幅度更加显著,暴露处理24 h,MDA 含量随NP 质量浓度的增加而上升,表明较高质量浓度的NP 胁迫,使藻细胞膜脂过氧化程度增强,可能会导致细胞膜结构的破坏和功能的丧失。NP 对三角褐指藻的生长具有明显的毒性效应,并可以造成抗氧化酶系统和光合系统的损伤。     

三角褐指藻基因枪转化体系的建立

三角褐指藻具有较高的脂肪酸含量,是一种很有潜力的生物柴油生产原料。此外,它是多不饱和脂肪酸尤其是二十碳五烯酸（EPA）重要的来源。合适转化体系的缺乏限制了通过基因工程手段对其进行改造。首次采用基因枪方法成功地将外源基因转入三角褐指藻,转化细胞经染色后呈现蓝色,表明外源报告基因β-糖苷酸酶( GUS ) 基因得到了成功的表达。同时还进行了转化参数等因素对转化效率影响的分析,优化了转化条件。结果显示最佳的转化条件为: 每60 μg钨粉包被1 μg质粒DNA,样品室真空度为27英寸汞柱,可裂膜为1500psi,受体与阻挡网距离6 cm。此外,转化载体采用了三角褐指藻内源基因fcp的启动子,实现了外源基因在细胞内的表达。通过5种基因工程中常用抗生素对三角褐指藻生长抑制的研究发现,三角褐指藻对卡那霉素、氨苄青霉素、链霉素和新霉素不敏感,500 mg/L 的卡那霉素、氨苄青霉素和新霉素,以及1000 mg/L 链霉素仍不能抑制其生长;三角褐指藻对氯霉素非常敏感,130 mg/L的氯霉素可以完全抑制其生长,其半抑制浓度为60 mg/L。这为基因工程手段改造三角褐指藻脂肪酸代谢相关途径奠定了基础。     

三角褐指藻的诱变育种及产EPA的条件研究

旨在获得不饱和脂肪酯EPA产量更高的藻种,利用0.6% EMS对三角褐指藻进行诱变。通过单细胞分离技术得到1株突变株EP1,其EPA产量比出发藻株提高了19.81%。结果显示,突变藻株产EPA的最适条件为:NaNO3 75 mg/L,pH7.5,昼夜温度17-15℃,接种量为12%。最适条件下培养7 d,其EPA产量可达26.77 mg/g。传代试验表明,突变藻株具有较好的遗传稳定性。     

叶绿体转化三角褐指藻表达外源蛋白

为建立三角褐指藻(Phaeodacty lum tricornutum)叶绿体表达体系,从其叶绿体基因组中克隆了rnS-trnI、trnAml序列作为遗传转化同源重组序列,并以氯霉素抗性基因(CAT)表达盒作为筛选标记,以及绿色荧光蛋白基因(GFP)表达盒作为报告基因.以TA克隆载体pMD19-T为基础,将CAT表达盒...     

三角褐指藻产油突变株的筛选

能源短缺和原油价格上涨是全球关注的问题之一, 生物柴油作为一种优质的替代液体燃料越来越受到重视。以油料作物、废食用油和动物脂肪为原料生产生物柴油已远远不能满足需求。相比而言, 产油微藻具有光合效率高、生物量大、油含量高、生长速率快、不受季节的限制及不占用耕地等优势15, 被认为是制备生物柴油燃料的更有潜力的原料。由于目前微藻生物柴油生产成本过高, 尚未获得商业化生产。       

三角褐指藻在磷营养限制胁迫下的补偿生长效应

以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为研究材料,设置了5个磷营养限制处理:磷营养分量分别设为f/2培养基的1/20(P₁)、1/10(P₂)、1/8(P₃)、1/4(P₄)、1/2(P₅),以f/2为对照(P_ck),在磷限制胁迫下培养10d,然后均以相同密度(2.5×10⁵cells·mL^-1)接种在f/2条件下恢复培养16d,测定了三角褐指藻在磷限制胁迫下和恢复培养阶段的生长状况。结果表明,三角褐指藻在受到磷限制胁迫后,细胞密度、蛋白质和可溶性糖含量都显著低于对照(p<0.05);恢复阶段,P₁、P₂和P₃处理组的细胞密度、平均相对生长率及生物量在恢复培养的中前期显著高于对照(p<0.05),最高平均相对生长率分别为0.73、0.70、0.68d^-1,显著高于对照(0.55d^-1)(p<0.05);P₄处理组的细胞密度和生物量与对照无显著差异;P₅处理组的细胞密度和生物量在恢复培养的中前期显著低于对照(p<0.05);随着培养时间的推移,各处理组与对照之间的差异逐渐缩小,处理组和对照的细胞密度、生物量、蛋白质和可溶性糖含量等均无显著差异。     

多次补氮和增强蓝光促进三角褐指藻积累岩藻黄素

本研究旨在优化多次补氮和增强蓝光模式,以促进光发酵三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)积累岩藻黄素。结果表明,在摇瓶中将含有胰蛋白胨和尿素的混合氮源(1:1,Nmol/Nmol;总氮浓度为0.02 mol/L)分6次加入培养系统是最佳的多次补氮模式;在5 L发酵罐中实施两阶段调光模式培养,在第二阶段增强蓝光(R:G:B=67.1:16.7:16.3)后,细胞密度、生物量生产率以及岩藻黄素的含量、产量和生产率分别达到1.12×108cells/mL、330mg/(d·L)、19.62mg/g、69.71mg/L和6.97mg/(d·L)。与红蓝光(R:G:B=70.9:18.3:10.9)下分6次补氮的一阶段培养相比,岩藻黄素含量显著提高了7.68%(P<0.05),但生产率无显著差异(P>0.05);与红蓝光(R:G:B=70.9:18.3:10.9)下一次性加入氮源的一阶段培养相比,岩藻黄素含量和生产率显著提高了45.98%和48.30%(P<0.05)。因此,本研究开发的多次补氮和增强蓝光的两阶段培养模式,有效促进了岩藻黄素积累、提高了...     

氮源及其浓度对三角褐指藻生长和脂肪酸组成的影响

为了研究氮源的类型和浓度对微藻脂肪酸组成的影响 ,用含有不同浓度NO3 -、NH4 、NH2 CONH2 的培养基 ,对三角褐指藻 (Phaeodactylumtricornutum)进行了培养 ,并测定了其生长和脂肪酸组成。结果表明 ,培养基中不添加氮源时 ,三角褐指藻生长缓慢 ,但多不饱和脂肪酸 (PUFAs)和C18脂肪酸 (C18∶0 ,C18∶2 (n -6) ,C18∶3 (n -6) )占总脂肪酸的比例较高 ;氮浓度较低 (<1 8mmol/L)时 ,三角褐指藻以NH4 为氮源 ,生长较快 ;氮浓度较高 (>3 5mmol/L)时 ,以NH2 CONH2 为氮源 ,生长较快。以NH4 或NH2 CONH2 为氮源时 ,EPA(Eicosapentaenoicacid)和PUFAs占总脂肪酸的比例随着其浓度的增加而上升 ;而以NO3 -为氮源时 ,EPA和PUFAs随着NO3 -浓度增加先上升后下降 ,最适NO3 -浓度为 1 8mmol/L ,此时的EPA占总脂肪酸的比例为 16 7%。EPA占干重 (w/w)的比例 ,不管是哪种氮源 ,均随着氮浓度的增加而升高 ,但是在 0 9— 3 5mmol/L之间 ,3种氮源间EPA含量差异不显著。当氮源浓度为 7 0mmol/L时 ,以NH2 CONH2 为氮源 ,EPA和PUFAs含量最高 ,分别为 2 6 %和 4 4 %。PUFAs占干重的比例随着NO3 -浓度增加而下降 ,随NH2 CONH2 浓度增加而升高 ,而受NH4 浓度变化的影响不显著。     

三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)通用转化载体的构建

三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)是开展微藻生物柴油研究的理想材料。克隆了内源fcp基因簇的多个调控序列(启动子、终止子),构建了包括fcpB启动子-bar基因-fcpA终止子、以及fcpA启动子-多克隆位点(MCS)-fcpA终止子两个表达盒的通用转化载体pfcpA-MCS/fcpB-Bar,其特征是以bar基因作为选择标记,MCS区方便插入一至多个目的基因。新载体可用于三角褐指藻的重组蛋白表达、或油脂代谢相关基因的功能验证和代谢调控研究。     

氯化铁和聚丙烯酰胺絮凝剂WT652对三角褐指藻的絮凝作用

生物柴油是清洁的可再生能源, 是优质的石油柴油代用品, 但生物柴油产业受原料供给和成本的制约。硅藻富含油(占细胞干重40%-60%)1, 且短链脂肪酸(C14 和C16)占细胞中总脂肪酸的67%-70%左右2,3。三角褐指藻作为硅藻研究的模式种类之一, 细胞壁含硅较少, 利于破碎, 可作为优良的生物柴油生产原料。       

昼夜温差对三角褐指藻和赤潮异弯藻生长和叶绿素荧光特性的影响

为研究昼夜温差对三角褐指藻和赤潮异弯藻生长的影响,研究设置3个温度水平[培养温度为22℃、18℃和22—18℃(光-暗周期),分别记为22℃处理组、18℃处理组和22—18℃处理组]对2种藻进行分批和半连续培养.结果表明:(1)在3个温度处理下,分批培养时,和18℃相比,22—18℃降低了三角褐指藻在平台期的细胞密度,...     

光强调控三角褐指藻对海洋酸化的生理学响应

光和海洋酸化(CO₂浓度升高)分别对海洋硅藻的光合能力具有不同程度的影响, 但两者的耦合响应被较少关注。研究以三角褐指藻作为实验材料, 测定了不同光强下CO₂浓度升高对三角褐指藻的生长、净光合速率、生化组分、胞外碳酸酐酶(eCA)活性和核酮糖-1,5-二磷酸羧化/氧化酶(Rubisco)活性的影响。结果显示在低光下, CO₂浓度对三角褐指藻的生长和净光合速率(P_n)并没有显著影响, 而在高光下, 具有明显的影响。无论是在高光或是低光下, eCA活性、叶绿素和可溶性蛋白的含量都随着CO₂浓度的升高而降低。在低光下, 高浓度CO₂ (HC)培养下的Rubisco活性分别是低浓度CO₂ (LC)和中浓度CO₂ (MC)的2.42和1.39倍, 而在高光下, HC培养下的Rubisco活性分别是LC和MC的6.72和3.45倍。以上结果表明硅藻能够通过调节光合生理特征和CCM运行中能量的分配来适应环境中光强和CO₂浓度的变化。     

光发酵强化三角褐指藻生产岩藻黄素

本研究旨在建立光发酵培养三角褐指藻高效生产岩藻黄素的技术体系。在5 L光发酵罐中,系统研究了兼养条件下初始光强、氮源种类和浓度以及光质对于三角褐指藻生物量浓度和岩藻黄素积累的效果。结果表明,在初始光强为100μmol/(m²·s)红蓝(R:B=6:1)混合光、含氮量为0.02 mol/L的胰蛋白胨和尿素混合氮源(1:1, N mol/N mol)优化条件下,三角褐指藻生物量浓度、岩藻黄素含量和产率分别达到了最大值3.80 g/L、13.44 mg/g和4.70 mg/(L·d),比优化前分别提高了1.41、1.33和2.05倍。本研究开发了强化三角褐指藻光发酵生产岩藻黄素的关键技术,促进了海洋天然产物开发。     

氮磷营养限制影响三角褐指藻光合无机碳利用和碳酸酐酶活性

以海洋硅藻三角褐指藻为实验材料, 研究了不同氮磷比培养对其光合无机碳利用和碳酸酐酶活性的影响, 结果显示三角褐指藻生长速率在N:P=16:1时最大, 高于或低于16:1时明显下降, 表明其最适生长受到氮磷的限制。氮限制(N:P=4:1或1:1)导致叶绿素a含量分别下降30.1% 和47.6%, 磷限制(N:P=64:1或256:1)下降39.1%和52.4%, 但氮或磷限制对叶绿素c含量并没有明显影响。不同营养水平培养对光饱和光合速率具有明显的影响, 与营养充足培养相比, 在严重氮磷限制(N:P=1:1或256:1)培养下光饱和光合速率分别下降39.7%和48.0%, 光合效率与暗呼吸速率也明显下降。在氮磷限制培养下藻细胞pH补偿点明显下降; K0.5CO2值在磷限制下降低30%, 表明磷限制有助于提高细胞对CO2的亲和力, 但氮限制并没有明显影响。在氮磷限制培养的细胞反应液中Fe (CN)63-浓度下降速率较慢, 表明在氮磷限制环境中生长的细胞质膜氧化还原能力明显低于营养充足条件下生长的细胞。氮磷限制也导致胞内、外碳酸酐酶活性明显下降, 其中在氮限制下胞外碳酸酐酶活性分别下降50%和37.5%, 在磷限制下下降22.3%和42.1%。严重的氮(N:P=1:1)或磷(N:P=256:1)限制导致胞内碳酸酐酶活性下降36.5%和42.9%。研究结果表明, 三角褐指藻细胞在氮磷营养限制的环境中, 可以通过调节叶绿素含量、无机碳的利用方式和碳酸酐酶的活性以维持适度的生长。       

UV-B辐射增强对海洋大型藻与微型藻种群生长关系的影响

选用孔石莼和青岛大扁藻为海洋大型藻和微型藻的代表,通过室内添加模拟试验研究了UV-B辐射增强对孔石莼(重量固定)与青岛大扁藻(密度不同)种群生长关系的影响。结果表明:(1)在单养情况下,4个UV-B辐射剂量都对孔石莼的生长产生抑制作用;对青岛大扁藻生长的影响却不同,低剂量(U-1)的UV-B辐射对青岛大扁藻的生长有促进作用,而高剂量的UV-B辐射则有显著的抑制作用;且因初始接种密度不同而各异。(2)在共养情况下,微藻对孔石莼的生长表现出一定的抑制作用,随着微藻初始接种密度的增加,其抑制作用亦增加;反之,在共培养的初始阶段(6 d内)孔石莼对微藻的生长也有抑制作用,但后期阶段(9 d后)表现出促进作用。(3)在共培养的同时附加UV-B辐射处理,随着初始接种密度的增加,青岛大扁藻对孔石莼生长的抑制作用更加明显;同时,与共养相比较,孔石莼对微藻生长的抑制作用亦趋于明显。     

UV-B辐射对黄芩幼苗生长及生理生化指标的影响

对经过11.8 μW·cm-2 UV-B连续辐照7 d后黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi)幼苗的生长及一些生理生化指标进行了测定和分析.结果表明:经11.8 μW·cm-2 UV-B辐照7 d后,黄芩幼苗的平均株高和单株平均干质量分别为8.1 cm和0.026 g,与对照无显著差异(P>0.05);叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及类胡萝卜素含量分别为2.89、1.04、3.93和0.48 mg·g-1,均极显著低于对照(P<0.01);叶绿素a/b比值以及类胡萝卜素/总叶绿素比值分别为2.78和0.122, 分别显著或极显著高于对照(P<0.05,P<0.01);叶片中的CAT和POD活性均极显著高于对照(P<0.01),分别为2 412和2 208 U·g-1;SOD活性(1 228 U·g-1·h-1)较对照略有升高,但差异不显著(P>0.05);叶片中的抗坏血酸(ASA)及游离脯氨酸含量均显著高于对照(P<0.05),分别为11.5 mg·g-1和57.7 μg·g-1;MDA含量高于对照,紫外吸收物相对含量和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性均低于对照,但差异不显著(P>0.05).研究结果显示,11.8 μW·cm-2 UV-B连续辐照7 d对黄芩幼苗的生长无显著抑制作用,黄芩幼苗能够通过自身的抗氧化系统有效减轻UV-B辐射产生的氧化损伤,对UV-B辐射表现出一定的耐受能力.