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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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...     

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…     

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％。     

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.     

Cell wall proteomics of the green alga Haematococcus pluvialis (Chlorophyceae)

The green microalga Haematococcus pluvialis can synthesize and accumulate large amounts of the ketocarotenoid astaxanthin, and undergo profound changes in cell wall composition and architecture during the cell cycle and in response to environmental stresses. In this study, cell wall proteins (CWPs) of H. pluvialis were systematically analyzed by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) coupled with peptide mass fingerprinting (PMF) and sequence-database analysis. In total, 163 protein bands were analyzed, which resulted in positive identification of 81 protein orthologues. The highly complex and dynamic composition of CWPs is manifested by the fact that the majority of identified CWPs are differentially expressed at specific stages of the cell cycle along with a number of common wall-associated 'housekeeping' proteins. The detection of cellulose synthase orthologue in the vegetative cells suggested that the biosynthesis of cellulose occurred during primary wall formation, in contrast to earlier observations that cellulose was exclusively present in the secondary wall of the organism. A transient accumulation of a putative cytokinin oxidase at the early stage of encystment pointed to a possible role in cytokinin degradation while facilitating secondary wall formation and/or assisting in cell expansion. This work represents the first attempt to use a proteomic approach to investigate CWPs of microalgae. The reference protein map constructed and the specific protein markers obtained from this study provide a framework for future characterization of the expression and physiological functions of the proteins involved in the biogenesis and modifications in the cell wall of Haematococcus and related organisms.     

Extraction of astaxanthin from Haematococcus pluvialis by supercritical carbon dioxide fluid with ethanol modifier

Conventional solvent extraction methods cannot attain high‐quality antioxidant extracts from microalgae and also require solvent recovery and posttreatment. In this study, we utilized environmental friendly supercritical carbon dioxide fluid extraction (SFE‐CO₂) techniques to obtain pigment (i.e. astaxanthin) from Haematococcus pluvialis. The effects of key operating parameters on the extraction efficiency of astaxanthin were investigated, giving an optimal condition of H. pluvialis weight, 6.5 g; CO₂‐flow rate, 6.0 NL/min; extraction time, 20 min; extraction pressure, 4500 psi; volume of ethanol modifier added, 9.23 mL/g; extraction temperature, 50°C; modifier composition, 99.5%. Under these optimum conditions, the astaxanthin yield was 73.9% (10.92 mg/g dry H. pluvialis powder) after eight cycle of extraction cycles. The saponification index (C_S/C₀, representing the ratio of astaxanthin concentration after and before the saponification procedures) of the extract could be increased from 1 to 12.78 by saponification with 3.5 M NaOH.     

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。     

城市生活污水用于培养雨生红球藻的研究

虾青素是自然界广泛存在的一种橘红色类胡萝卜素,广泛应用于食品、药品和化妆品行业。在虾青素的制备中,雨生红球藻是生产虾青素的最有效来源,目前提高虾青素产量的方式主要为提高生物量和产物合成率。目前已有大量研究针对生物量的优化,但依然存在改善空间。为此,尝试用城市生活污水作为培养基对雨生红球藻进行培养。结果表明,生活污水能促进雨生红球藻的生长,其产量是现有BG11培养基的2倍;虾青素的合成时期显著提前（P<0.05）,且体内重金属含量未明显富集,处在安全浓度范围。此外,养藻后的城市生活污水中氮、磷含量显著降低（P<0.05）,高氮、磷富余的情形得到有效改善。证实利用污水培养雨生红球藻的双重效应,一方面有利于积累藻类生物量,另一方面有助于净化水质,在经济效益和生态效益上具有极好的发展潜力。     

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。