黄腐酸对Haematococcus pluvialis LUGU虾青素积累和lcy基因表达量的影响

雨生红球藻是虾青素的主要来源,为探明黄腐酸(FA)对雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU的影响,将不同质量浓度的FA添加至对数生长期的藻液中置于胁迫条件下培养,并分别对细胞生物量浓度、虾青素积累质量浓度以及番茄红素β-环化酶(lcy)基因表达量进行了测定。结果表明,黄腐酸质量浓度为10 mg/L,藻细胞的生物量产率达到最大80.28 mg/(L·d),比对照组提高5.44%;而虾青素最大质量浓度为20.82 mg/L,是在FA质量浓度为5 mg/L时测得,比对照组提高了86.89%。RT-PCR分析显示,虾青素合成的关键基因lcy的表达受FA的影响,当添加5 mg/L和10 mg/L的黄腐酸时lcy基因最大的表达量分别为对照的1.2倍和0.7倍。实验证明FA诱导下的雨生红球藻虾青素的积累含量和lcy基因表达量呈正相关。     

茴香醚对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis LUGU)虾青素积累的影响

利用不同诱导条件促进雨生红球藻Haematococcus pluvialis积累虾青素已成为虾青素生产和研究的热点。实验研究了不同质量浓度的茴香醚(BHA)对胁迫培养条件下雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU生长和虾青素积累的影响。结果表明,2 mg/L的BHA能够显著提高虾青素的含量,最大含量可达29.03 mg/g,比对照组(14.30 mg/g)提高到2.03倍。而在相同的茴香醚诱导条件下,初始藻细胞的不同生长状态对细胞的生长及虾青素的合成也有很大的影响:处于对数生长期后期(14 d)的细胞更有利于虾青素的积累,其最大虾青素含量达到29.3 mg/g,分别比前期、中期和稳定期提高到2.9、1.01和1.72倍。实验表明茴香醚是虾青素诱导的有效诱导子,本研究也可为两阶段法诱导生产虾青素提供依据。     

黄腐酸对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis LUGU)虾青素积累的影响

通过形态学以及18S r RNA的分析,筛选鉴定出了一株新的雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU,并以其作为研究对象,研究了不同质量浓度的黄腐酸(FA)对胁迫培养条件下细胞生长和虾青素产量的影响。结果表明,5 mg/L和10 mg/L的FA不仅促进了藻细胞的生长(生物量浓度分别比对照组增加了4.26%和10.58%),而且能够显著提高虾青素的含量(最大含量分别达到20.82和12.23 mg/L)。其中,5 mg/L的FA诱导效果最为明显,虾青素产量(37.46 mg/g)比对照组(20.90 mg/g)提高79.23%。实验表明,黄腐酸在适当浓度下能够显著促进藻细胞内虾青素的积累,可作为一种有效的诱导子应用于虾青素的生产。     

叔丁基对羟基茴香醚对雨生红球藻虾青素积累和psy基因表达量的影响

研究胁迫培养条件下,在对数生长期的雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU藻液中添加不同质量浓度叔丁基对羟基茴香醚(butyl hydroxyanisole,BHA)对其影响,并分别对细胞生物量、虾青素积累量以及八番茄红素合成酶psy基因表达量进行了测定。结果表明,BHA质量浓度为2 mg/L时,虾青素积累量显著提高,最大含量可达29.03 mg/g,是对照组(14.30 mg/g)的2.03倍。而在相同的BHA诱导条件下,初始藻细胞的不同生长状态对细胞生长及虾青素合成也有很大影响:处于对数后期(14 d)的细胞其最大虾青素含量可达29.3 mg/g,分别是对数前期、中期和稳定期的2.93、1.01倍和1.73倍。实时荧光定量聚合酶链式反应分析显示,虾青素合成关键基因psy的表达受BHA的影响,当对数后期(14 d)添加2 mg/L BHA时,psy基因相对表达水平为对照9.2倍。结果表明,适当质量浓度BHA不仅能够显著提高虾青素合成关键酶基因psy的表达水平,并且明显促进了微藻细胞内虾青素积累量,为虾青素产业化提供了一种有效的策略。     

不同温度下雨生红球藻优良藻株筛选

为获得适宜大规模培养的藻株,研究和比较了雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)3个不同品系分别在15、20、25、30℃中的生长和虾青素积累情况。结果表明,温度对雨生红球藻的生长和虾青素积累有显著的影响,并且与藻种品系有关。各培养温度下,雨生红球藻藻株H3的细胞密度、藻细胞干重、虾青素含量和产量具有明显优势。藻株H3的最适生长温度为15℃,其最终细胞密度和细胞干重分别为11.75×10~4 cell/mL和0.337 g/L,但该条件不利于虾青素的积累;虾青素积累在20℃培养时最高,其虾青素含量和产量分别为1.15%、3.41 mg/L;而在30℃时生物量和虾青素产量均最低。因此,优先选择H3作为大规模培养的藻种。     

不同诱导条件强化佐夫色绿藻积累虾青素

佐夫色绿藻具有多种营养生长方式且可以在诱导条件下合成虾青素,是一种藻源天然虾青素生产的新型替代微藻。本研究系统探讨了以醋酸钠为碳源时,醋酸钠浓度、补料方式、p H以及乙醇对色绿藻积累虾青素的影响,并在室外300L管道光生物反应器中对上述优化的诱导条件进行放大验证。结果表明:采用2.5 g/L醋酸钠、每6 d补加2.5 g/L醋酸钠、培养基p H控制在6.5～8.3和添加2%乙醇时,虾青素的含量最高为3.71 mg/g,较优化前的虾青素的含量提高了31.71%,产量为5.37 mg/L。在室外300 L管道光生物反应器中,其最高虾青素含量和产量分别为3.44 mg/g和1.10 mg/L。本研究采用不同诱导条件强化佐夫色绿藻胞内虾青素的积累,验证了佐夫色绿藻在户外光生物反应器规模诱导培养以生产虾青素的可行性。     

光照强度对雨生红球藻细胞生长和虾青素积累的影响

初步研究了不同光照强度(40~200μmol/m2·s)对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)细胞生长及虾青素积累的影响。结果表明,雨生红球藻在培养初期细胞干物质积累较少,虾青素含量较低;而在整个培养后期细胞干物质积累较多,虾青素含量较高。细胞生长进入对数生长期的时间随光照强度增加而减少。中等光照强度条件(80μmol/m2·s)最适于藻细胞生长,该条件不利于虾青素的积累;而高光强条件(200μmol/m2·s)明显抑制藻细胞生长(P<0.05),但虾青素含量明显提高(P<0.05);继续增加光照强度(240μmol/m2·s),单个细胞中的虾青素含量显著增加。     

雨生红球藻高产虾青素的培养条件优化

本研究从5种培养基中筛选出最适于雨生红球藻HP1藻株绿色细胞生长阶段细胞增殖的培养基,并针对筛选出的培养基分别进行有机碳源和无机碳源及其浓度的优化。在此基础上,以光照强度、初始p H值和诱导时间为实验因素,采用单因素试验、中心点复合设计(CCD)响应面法对雨生红球藻虾青素积累阶段的胁迫条件进行优化。结果表明:HP1藻株在配方A及OHM培养基中均能达到较高生物量,有机碳源和无机碳源的最优浓度均为0.5 g/L。HP1虾青素积累的最优胁迫条件为:光照145μmol/m~2·s,初始p H 7.0,诱导时间9 d。在上述条件下,以有机碳源(NaAC)和无机碳源(NaHCO_3)为碳源的培养体系中,虾青素产量最大分别为5.74 mg/L、4.25 mg/L。研究结果将为进一步提高雨生红球藻虾青素产量提供科学依据。     

佐夫色绿藻高产虾青素的诱导条件及发酵工艺优化

本研究了不同诱导条件及光发酵罐培养工艺对混养佐夫色绿藻的影响,通过参数优化提高了藻细胞生物量和虾青素积累量。本研究首先系统地比较了在摇瓶系统中不同混合碳源和过氧化氢浓度对佐夫色绿藻的生长和虾青素积累的影响,并在光发酵罐中研究了恒定高光强、低光强-高光强以及低光强-高光强-补加过氧化氢三种不同发酵工艺对佐夫色绿藻积累虾青素的影响。结果表明:采用20 g/L葡萄糖和2.50 g/L醋酸钠作为混合碳源取代单一碳源,可以获得最高6.50 g/L生物量,并且添加107.50 mg/L过氧化氢可以将虾青素含量提高到3.23 mg/g,产量最高为72.47 mg/L,是空白组虾青素产量的1.80倍,有效促进了佐夫色绿藻细胞生长和虾青素积累。在5 L光发酵罐中,以20 g/L葡萄糖和2.50 g/L醋酸钠作为混合碳源培养佐夫色绿藻,通过低光强-高光强-补加过氧化氢的组合方式,可获得较优的虾青素含量(3.82 mg/g)和产量(41.41 mg/L),相较于恒定高光强培养,分别提高了36.92%和92.96%。本研究通过诱导条件和发酵工艺优化有效提高了混养佐夫色绿藻生物量和虾青素产量,为利用光发酵罐培养色绿藻生产虾青素提供基础。     

褪黑素对雨生红球藻虾青素积累和脂肪酸合成的影响

以雨生红球藻H.pluvialis LUGU为对象,研究了不同浓度的褪黑素(MLT)对藻细胞生长、虾青素积累、脂肪酸及脂肪酸合成相关酶活性的影响。结果显示:10μmol/L MLT诱导条件下培养13 d藻细胞中虾青素含量可达26.62 mg/g,是对照组(12.3 mg/g)的2.16倍;培养5 d脂肪酸合成量(15.32%)最大,是对照组的1.24倍,同时提高了虾青素酯含量;MLT诱导条件下,脂肪酸合成关键酶乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)活性升高,而磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)活性降低。研究表明,外源添加适当浓度的MLT不仅可以促进雨生红球藻中虾青素的积累,而且提高了脂肪酸的合成量,改变了脂肪酸组成。