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。     

褪黑素对非生物胁迫下雨生红球藻中虾青素积累的影响

以雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU株为研究对象, 研究在高光照和缺氮胁迫条件下, 添加不同浓度褪黑素(melatonin, MLT)对雨生红球藻生长、虾青素积累、活性氧(ROS)、信号分子及dxs基因表达量的影响。结果表明, 外源添加10 μmol/L MLT可有效提高藻细胞中虾青素的含量, 最高可达31.32 mg/g, 是对照组(13.27 mg/g)的2.36倍; 抑制了细胞内ROS水平, 上调了信号分子一氧化氮(NO)和水杨酸(SA)的含量; 此外, dxs基因表达水平比对照组明显提高, 最高达11.3倍。研究表明, 在非生物胁迫条件下, 雨生红球藻中虾青素的大量积累可能与外源MLT调控细胞内ROS、信号分子及基因表达有关。     

氮源对雨生红球藻绿色生长期细胞生长的影响

【背景】雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)细胞能合成积累具有超强抗氧化活性的虾青素,是生产高值天然虾青素的优异藻种。【目的】解析不同氮源对雨生红球藻生长的效应,以期建立优化氮素营养提高雨生红球藻生物量和虾青素产量的技术体系。【方法】选用Na NO3和NH_4Cl为氮源、辅以pH缓冲液Hepes,培养雨生红球藻藻株797,测试2种不同氮源对雨生红球藻藻液pH、营养生长期(绿色生长期)藻细胞生长、叶绿素含量和生物量等的影响。【结果】以Na NO3为氮源培养的雨生红球藻细胞的比生长速率、生物量、叶绿素a和叶绿素b含量均高于以NH_4Cl为氮源培养的藻细胞。不同氮源对雨生红球藻培养液的pH值有显著影响,NH_4Cl氮源导致培养液pH值降低,然而Na NO3氮源则导致培养液pH值上升。添加pH缓冲液Hepes能有效稳定培养液的pH值,并促进雨生红球藻的生长,尤以NH_4Cl为氮源添加Hepes的效果更显著。不同氮源导致雨生红球藻营养生长阶段细胞的生长和生物量等差异主要源于不同氮源引起藻液pH的变化。【结论】添加pH缓冲液Hepes可有效控制藻液pH,进而显著促进以Na NO3和NH_4Cl为氮源的雨生红球藻营养生长阶段细胞的生长和生物量积累。     

CO_2浓度对雨生红球藻生理生化指标的影响

为了探讨雨生红球藻对不同CO_2浓度的响应,利用生理生化测定方法比较了两种CO_2浓度对雨生红球藻生长、色素含量、叶绿素荧光参数和两种碳代谢相关酶的影响。结果显示在雨生红球藻的绿色营养阶段,4倍空气CO_2浓度下培养的藻细胞密度是空气CO_2浓度下的3.08倍(第10天),与空气CO_2相比,较高CO_2培养藻的叶绿素和类胡萝卜素含量、胞外碳酸酐酶(CA)活性降低,非光化学淬灭(NPQ)显著升高,最大光能转化效率(Fv/Fm)、实际光化学量子效率(ФPSII)多显著升高,而光化学淬灭(q P)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性无显著差异。在雨生红球藻的红色孢子阶段,4倍空气CO_2培养下的藻细胞密度显著降低,但虾青素含量提高了20.23%(第8天)。以上研究表明可以通过适当提高CO_2浓度来促进雨生红球藻的生长和虾青素的积累。     

雨生红球藻培养过程中色素动态变化与光合生理特性研究

以雨生红球藻Haematococcus pluvialis CG-06为实验材料,分析测定在正常培养周期内藻细胞主要色素的变化动态、光合生理特性,以及培养基中硝态氮的含量。结果表明,雨生红球藻在绿色细胞阶段的主要色素包括:叶绿素、叶黄素、β-胡萝卜素,培养至红色细胞阶段增加了角黄素、海胆酮、虾青素单酯及双酯等次生类胡萝卜素。硝态氮浓度在培养初期下降迅速,第3 d降至4.875 mg/L,下降了85.3%,至第7 d下降为0.169 mg/L。雨生红球藻培养至第7 d时,细胞中开始检测出虾青素,含量为0.159 mg/g,此时虾青素合成速度较快,至第11 d虾青素含量上升为1.68 mg/g,在虾青素合成初期β-胡萝卜素的含量下降。藻细胞的光合速率、呼吸速率和NPQ在培养前期比较稳定,第7 d细胞光合速率开始下降,而呼吸速率和NPQ则上升,在整个培养周期中,藻细胞的Fv/Fm变化不明显。     

絮凝剂对雨生红球藻采收的影响

为了找到可以加速雨生红球藻采收的絮凝剂,选用几种常用的无机絮凝剂和生物絮凝剂对雨生红球藻进行处理,研究不同絮凝剂对雨生红球藻采收的影响。结果表明:聚合硫酸铁(SPFC)是絮凝效果最好的无机絮凝剂。其最佳使用条件:添加SPFC的质量浓度为1.5 g/L,絮凝时间为120 min,絮凝率达到90.0%。壳聚糖作为一种性状优良的生物絮凝剂也被应用于本研究中,其最佳的使用条件:p H为4.0,分子量(M_w)为5.0×10~3,添加壳聚糖的质量浓度为20 mg/L,絮凝率达到74.8%。另外,当SPFC和壳聚糖协同作用时,雨生红球藻的絮凝率达到最大值(97.0%),远远高于二者单独使用时的絮凝率;也缩短了最大絮凝率的时间,仅为90 min,絮凝效果明显提高。SPFC和壳聚糖复合使用可应用于雨生红球藻大规模生产的采收。     

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。     

雨生红球藻在红光下的生长及营养盐消耗特征

研究了在红光下雨生红球藻Haematcoccus pluvialis的细胞增殖过程中, 叶绿素荧光参数的变化以及氮磷消耗特征, 并且研究了在不同初始氮磷浓度下, 细胞增殖周期、色素变化以及氮磷消耗速率, 以期为雨生红球藻的培养工艺提供参考。结果显示: (1)在细胞增殖过程中, 光合荧光参数PSⅡ、qP、ETR与细胞增殖周期一致, 没有显著差异。Fv/Fm、NPQ则随着细胞密度的上升而下降, 随着细胞密度下降而上升, 且发生变化的拐点与营养盐胁迫造成细胞数量下降的时间点基本一致。(2)以不同初始氮磷浓度(氮磷比10:1, 重量比)的培养液接种细胞, 较高浓度的氮磷条件(45/4.5130/13.0 mg/L), 比较低浓度的氮磷条件(15/1.5 20/2.0 mg/L)有利于提高批次培养后的细胞终产量。但是, 在初始高浓度氮磷下, 接种初期细胞受到胁迫, 相对增长速率小; 氮磷消耗率低, 后期浓度维持高位; 藻细胞指数生长延迟, 培养周期变长。在红光下, 最优化的氮磷接种浓度为45/4.5 mg/L。研究结果对半连续培养雨生红球藻的应用进行了讨论。       

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—最高—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%。     

2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)对雨生红球藻中虾青素积累的影响

本文初步研究了一定浓度范围内的2,4-D对雨生红球藻积累虾青素的影响.在对数生长 期的藻液中分别加入一系列不同浓度的2,4-D溶液,然后进行胁迫培养(25℃、24h、5000Lx连续光照 营养盐饥饿),诱导细胞内虾青素的合成积累.在诱导过程中,显微观察不同浓度2,4-D处理后细胞形态和虾青素积累的动态变化,并定期取样测定虾青素含量.结果表明,20.0mg/L的2,4-D能够明显促进雨生红球藻中积累虾青素.它不仅可以加快虾青素积累进程(比对照提前15 d),而且比对照能提高13.4%的虾青素产量.     

VB1、VB12和VH对雨生红球藻生长及类胡萝卜素含量的影响

以淡水经济微藻雨生红球藻(Haematococcus pluvialis CH-1)为试验藻种,分别添加维生素B₁(VB₁)、B₁₂(VB₁₂)和维生素H(VH),每种维生素各分6个浓度梯度,测定了雨生红球藻的细胞密度、生物量、叶绿素a和类胡萝卜素含量等指标。结果表明,分别添加维生素B₁、B₁₂和H均显著促进了雨生红球藻细胞的生长。维生素B₁、B₁₂和H对雨生红球藻的最佳添加浓度分别为10mg·L^-1、50μg·L^-1和500μg·L^-1。在维生素B₁、B₁₂和H各自的最佳浓度处理下,雨生红球藻的细胞密度、生物量、叶绿素a和类胡萝卜素含量等4项指标均比对照有显著提高:维生素B₁处理分别提高了20.1%、14.6%、23.2%和21.3%;维生素B₁₂处理分别提高了29.5%、30.0%、28.0%和24.4%;维生素H处理分别提高了17.1%、29.2%、21.8%和10.1%。在雨生红球藻规模化生产的游动细胞培养阶段,适当地添加维生素B₁、B₁₂和H均能够有效地提高藻细胞密度、生物量、叶绿素a和类胡萝卜素含量。     

雨生红球藻ZL-1 生长和虾青素积累条件优化

分离鉴定了一株雨生红球藻ZL-1, 比较了不同接种密度和吲哚乙酸浓度对其生长的影响; 在此基础上, 探究了不同浓度水杨酸和盐度对雨生红球藻虾青素积累的影响。结果表明: (1)接种密度为2.00×10⁴ cell·mL^–1 时, 雨生红球藻生长快速, 最终生物量达到最大值0.43 g·L^–1; 不动细胞比游动细胞更快的积累虾青素, 高光诱导不动细胞得到最高虾青素产量为8.44 mg·L^–1; IAA 终浓度为1.5 mg·L^–1 时, 雨生红球藻生长速度最快, 最终细胞密度和干重分别比对照组提高了24.28%和27.11%; (2)水杨酸具有缓解高光胁迫和促进虾青素积累的双重作用, 15 和25 mg·L^–1水杨酸诱导下, 雨生红球藻生物量较高, 虾青素产量分别比对照组提高了18.18%和18.94%; 使用4‰的盐度胁迫雨生红球藻, 虾青素产量较对照组提高了17.42%, 但盐度也会引起藻细胞的漂白、死亡, 导致生物量显著降低。     

饲料中添加雨生红球藻粉对中华绒螯蟹成体雄蟹生化组成的影响

为研究饲料中添加雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)粉对中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)成体雄蟹成活、增重和生化组成的影响,分别在饲料中添加0、0.2%、0.4%和0.6%的雨生红球藻粉,配制4种等氮等脂的育肥饲料,投喂生殖蜕壳后雄蟹60 d,计算各组成活率、增重率、特定生长率和肥满度,同时测定了组织中的常规营养成分、脂肪酸组成和类胡萝卜素含量,并对实验数据进行方差分析。结果显示:(1)饲料中添加雨生红球藻粉对成体雄蟹的成活率、增重率、特定生长率和肥满度均无显著影响。(2)雄蟹性腺中的粗蛋白及肝胰腺总脂含量均以雨生红球藻粉0.4%组最高,而肌肉水分含量随饲料中雨生红球藻粉含量的升高整体呈上升趋势(P0.05)。(3)性腺中的脂肪酸C20:0含量随饲料雨生红球藻粉添加水平的升高而显著上升,而C16:1n7、C18:2n6和C18:3n3含量分别在雨生红球藻粉0.6%组、0.4%组和0组最高(P0.05)。(4)肝胰腺中的脂肪酸C14:0、C18:0和C18:1n7含量均以雨生红球藻粉0.2%组最高,而C18:1n9和总单不饱和脂肪酸(∑MUFA)含量均以雨生红球藻粉0.6%组最高(P0.05)。(5)肌肉中的脂肪酸C14:1n5和C20:2n6含量在雨生红球藻粉0.2%组最高(P0.05),C16:0含量及二十二碳六烯酸/二十碳五烯酸(DHA/EPA)比例以雨生红球藻粉0.4%组最高,而C22:6n3、总多不饱和脂肪酸(∑PUFA)、∑n-3 PUFA和总高度不饱和脂肪酸(∑HUFA)含量均以雨生红球藻粉0.6%组最高(P0.05)。(6)肝胰腺中的虾青素、β-胡萝卜素和头胸甲中的虾青素、叶黄素、玉米黄素含量随饲料中雨生红球藻粉含量的升高而显著上升(P0.05)。综上,饲料中添加雨生红球藻粉对成体雄蟹成活率、增重率和肥满度无显著影响,但可提高性腺粗蛋白、肌肉总多不饱和脂肪酸、肝胰腺和头胸甲中的类胡萝卜素含量,雄蟹育肥饲料中适宜的雨生红球藻粉添加量建议为0.4%左右。     

培养基琼脂浓度及抗生素对3种海洋微藻生长的影响

目的:确定用于分离、纯化及保种所用的固体培养基中优化的琼脂浓度和利于微藻生长并抑菌的抗生素浓度。方法:设计固体培养基中的琼脂浓度以及培养液中抗生素的种类和浓度,定时测定培养体系中三种微藻的生物量及细菌菌落随培养时间的变化。结果:利于固体培养基上三种微藻生长的琼脂浓度均为0.6%~0.8%;牟氏角毛藻用200IU/ml的庆大霉素和200IU/ml的青霉素联合作用,球等鞭金藻8701和盐藻分别用300IU/ml和400IU/ml的青霉素时可保证微藻较好生长。结论:不同微藻生长所需的抗生素浓度不同,抗生素对微藻生长的影响不完全取决于抑菌作用,青霉素促进球等鞭金藻8701生长主要是产生促生长因子,庆大霉素抑制生长可能是产生抑制因子。     

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。       

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。     

UV-B对雨生红球藻生长及虾青素积累的影响

以雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)为材料,研究不同强度的UV-B对雨生红球藻生长、光合作用及虾青素积累的影响和其作用机理。设置5种紫外线强度,分别在正常光照培养条件下补充不同强度UVB(100—500 lx),标记为CK、U100、U200、U300、U400和U500六组。结果表明,经UV-B辐射后雨生红球藻细胞密度、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、非光化学淬灭系数(NPQ)和叶绿素(Chl.a和Chl.b)含量等均呈现下降趋势,且与辐射强度相关。相反,虾青素含量在100—400 lx强度下随UV-B辐射强度的增加而升高。与对照相比,高强度UV-B辐射(U400)36h和72h后藻细胞虾青素含量分别提高了35.68%和56.23%,达到5.82和7.06 mg/L。qRT-PCR检测发现雨生红球藻虾青素合成关键酶基因(IPI、PSY、BCH和BKT)的表达量随紫外辐射强度和辐射时间的增加均有不同程度升高。UV-B辐射亦调控紫外光受体UVR8及其信号转导通路核心元件(COP1、SPA1、HYH和HY5)的基因表...     

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。     

Fe^3＋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Fe^3＋浓度和Fe^3＋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Fe^3＋源,设置0、1．79、8．95、17．9、35．8、71．6μmol·L^-1 6种Fe^3＋浓度梯度,实验测定藻的生长并分析不同Fe^3＋对藻细胞叶绿素荧光和77K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Fe^3＋浓度为8．95μmol·L^-1,Fe^3＋浓度较高时,雨生红球藻的生长受到抑制,Fe^3＋浓度低于1．79μmol·L^-1将产生低铁限制。Walz—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。77K低温荧光光谱显示,在铁不足或高铁抑制条件下,710nm荧光峰降低,684nm和694nm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。     

抗生素对农杆菌的抑制和对油菜外植体分化的影响

通过哌拉青霉素、氨苄青霉素、青霉素钠、羧苄青霉素、头孢拉定、头孢唑啉钠、磷霉素钠、乳糖酸红霉素、白霉素9种抗生素对根癌农杆菌EHA105和LBA4404的抑制效果,以及对油菜子叶柄分化影响的研究,结果表明：羧苄青霉素在500mg／L时对农杆菌EHA105的抑菌效果最好,而其它8种抗生素对EHA105无明显的抑菌作用;对于LBA4404浓度为200mg／L的羧苄青霉素、氨苄青霉素和头孢唑啉钠都有良好的抑菌效果。不同抗生素对油菜子叶柄的分化试验结果表明,羧苄青霉素和头孢唑啉钠对离体油菜子叶柄再生分化及生长没有影响,磷霉素钠、乳糖酸红霉素、自霉素几乎完全抑制了油菜子叶柄分化。同时对卡那霉素(作为筛选剂)的浓度进行了筛选,确定了油菜33B的筛选浓度为15mg／L,油菜918B的筛选浓度为10mg／L。