3-羟基丁酸对雨生红球藻PSⅡ光化学活性与色素合成的影响

利用试验生态学方法,研究3-羟基丁酸对雨生红球藻光系统Ⅱ（photosystem Ⅱ,PSⅡ）光化学活性与色素合成的影响。结果发现,3-羟基丁酸对雨生红球藻PSⅡ光反应中心造成胁迫损伤,细胞PSⅡ光化学最大光能转化效率（Fv/Fm）、有效光能转化效率（Yield）和表观电子传递速率（electron transfer rate,ETR）的参数均出现不同程度降低,其中0.02、0.10 μg/L 处理组的作用最明显;3-羟基丁酸造成雨生红球藻叶绿素a 含量波动变化并最终下降至较低水平;3-羟基丁酸能够促进雨生红球藻合成并积累虾青素,其中0.01 μg/L 浓度的促进作用最强,虾青素最高产量为7.57 mg/L;3-羟基丁酸影响了雨生红球藻自身资源在光合作用与抗逆合成之间的权衡分配。研究结果为使用3-羟基丁酸作为外源诱导物促进雨生红球藻生产虾青素提供了依据。     

雨生红球藻虾青素积累条件优化研究

虾青素具有很强的抗氧化能力,雨生红球藻在目前已知生物中虾青素含量最高。该文采用响应面法研究温度、pH值、NaCl浓度、钨酸钠浓度对雨生红球藻虾青素积累的影响。结果表明,雨生红球藻虾青素积累的最佳工艺条件为温度27℃、pH 9.6、NaCl浓度1.7 g/L、钨酸钠浓度5.2 mmol/L。各因素对雨生红球藻虾青素积累影响的顺序为pH值＞温度＞钨酸钠浓度＞NaCl浓度。     

混合光照对雨生红球藻PSII 光化学活性与色素积累的影响

该研究以54 μmol/（m2·s）白光为对照组,在54 μmol/（m2·s）白光的基础上研究不同蓝光光照强度18、36、54 、72 μmol/（m2·s）对雨生红球藻光化学活性和积累色素的影响。通过对雨生红球藻细胞密度、叶绿素、虾青素含量以及叶绿素荧光参数测定,探究雨生红球藻生长情况以及光照胁迫过程中虾青素含量的变化。结果表明,36 μmol/（m2·s）混合蓝光对雨生红球藻的抑制作用最明显。蓝光试验组的雨生红球藻光系统Ⅱ（photosystem Ⅱ,PSII）最大光能转化效率、有效光能转化效率和表观电子传递速率参数普遍高于对照组,说明雨生红球藻光合作用的结构和功能受到光损害,植物产生自我保护机制。54 μmol/（m2·s）照度的蓝光是雨生红球藻积累虾青素最适宜的混合光照强度。     

外源乙烯利对雨生红球藻中虾青素积累的影响

本实验初步研究了一定浓度范围的乙烯利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乙烯利溶液,然后转入胁迫培养(25℃,24h5000lux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乙烯利处理后细胞形态和色素积累的变化,并定期取样进行虾青素含量的测定。结果表明,添加0.05ml/L的乙烯利可以促进雨生红球藻积累虾青素,处理后的藻细胞比对照组的藻细胞提前17d完全变红,虾青素产量比对照提高了92.1%,达18.6mg/L藻液。另外还发现0.1ml/L的乙烯利对雨生红球藻积累虾青素有明显的抑制作用。高浓度的乙烯利(≥0.15ml/L)处理对雨生红球藻细胞存在致死作用。     

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。     

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)虾青素积累和脂肪酸合成的影响

雨生红球藻虾青素积累过程与脂肪酸合成密切相关。实验研究了添加不同质量浓度的茴香醚(butyl hydroxyanisole,BHA)对雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU,生物量浓度、虾青素积累量以及脂肪酸合成的影响。结果显示,在茴香醚质量浓度为2 mg/L,虾青素积累量显著提高,最大含量可达31.56mg/g,比对照组(15.42 mg/g)提高到2.05倍,此时藻细胞内总脂肪酸的含量也达到最大值(12.27%),比同时刻对照组的含量(6.22%)提高到1.97倍,单不饱和脂肪酸成分相比于对照组也产生了较大变化。脂肪酸合成关键基因acp、kas表达量也分别上调16.77、27.53倍。研究表明,适当浓度的BHA不仅能够显著提高虾青素合成,而且影响了脂肪酸总量和组成。     

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。     

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。     

响应面分析法优化雨生红球藻产虾青素培养基

通过单因素试验确定雨生红球藻细胞转化产虾青素培养基中乙酸钠、硝酸钾和磷酸二氢钾的较佳质量浓度范围。研究表明,磷酸二氢钾对雨生红球藻产虾青素的影响不大,而乙酸钠和硝酸钾含量对虾青素产量影响较显著。利用响应面法优化,得到乙酸钠1.460 5 g/L,硝酸钾0.008 4 g/L。优化后虾青素产量从0.977 4 mg/L提高到10.908 mg/L,提高了9.16倍。     

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。     

高产虾青素的雨生红球藻胁迫条件和中试研究

探究雨生红球藻在不同培养条件和规模下积累虾青素的情况,结果表明在缺氮、光强6 000~8 000Lux、装液量100 m L/500 m L三角瓶的条件下虾青素含量可达藻细胞干重的(4.20±0.19)%,质量浓度为(59.23±2.13)mg/L。平板式光照生物反应器中试实验表明,绿色营养阶段在室内和半室外培养时,培养液中的生物量可达到0.88 g/L与1.04 g/L,进入稳定期前生产率分别为0.048 5 g/(L·d)和0.057 1 g/(L·d),红色胁迫阶段在半室外的培养条件下生物量可达到1.17 g/L,藻细胞中虾青素含量为1.49%,单位体积虾青素产量为17.49 mg/L,虾青素生产率为1.05 mg/(L·d)。     

氨氮质量浓度和温度对雨生红球藻生长特性的影响

研究了不同氨氮(氯化铵)浓度(0.05~0.8 g/L)和生长温度(22、25、28℃)对雨生红球藻生长特性的影响,以及不同胁迫温度(30、35、38℃)对虾青素积累的影响。测定了不同培养条件下雨生红球藻的OD值、干重、叶绿素以及虾青素含量。研究结果表明:以氯化铵为氮源的条件下,雨生红球藻更适宜在低氨氮浓度下生长,适宜的氨氮质量浓度是0.1 g/L,最适生长温度为22℃,以高温胁迫时,最佳胁迫温度为35℃。     

雨生红球藻培养及虾青素累积条件探讨

探讨了雨生红球藻(Haematoccuspluvialis)712株的适宜培养条件及藻体诱导累积虾青素的培养基条件。重点研究了温度、pH和光照条件对雨生红球藻营养生长的影响,以及NaNO3、Fe2+盐和乙酸钠浓度对雨生红球藻诱导累积虾青素含量的影响。结果表明:24℃、1000～1500lx连续光照、pH8.0左右的生长条件适合雨生红球藻游动细胞增殖,使平均生长速率达到0.252/d。通过正交试验表明:缺氮培养基对于雨生红球藻细胞累积虾青素最为有利,虾青素含量达到6.72μg/mL,而FeSO4和乙酸钠浓度对虾青素的累积无显著性影响。     

硝氮质量浓度和温度在不同培养模式下对雨生红球藻生长的影响

探究了自养和异养条件下,硝氮质量浓度和生长温度对雨生红球藻生长的影响,以及自养胁迫阶段不同胁迫温度(30,35,38℃)对虾青素积累的影响。研究结果表明:雨生红球藻在异养条件下的最高生物量(3.319 g/L)远高于自养条件下最高生物量(0.687 g/L),生物量提高了84%。自养条件下虾青素最高质量分数为2.264%,异养条件下虾青素最高质量分数为3.199%,比自养条件下虾青素最高质量分数提高41.29%。异养生长具有明显的生长优势,此条件下最适碳源为乙酸钠质量浓度1.5 g/L,最适硝氮质量浓度浓度为0.5 g/L,最适生长温度为22℃,最佳胁迫温度为30℃。     

胁迫条件下褪黑素诱导雨生红球藻虾青素合成

雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)在胁迫条件下可大量积累虾青素,已成为天然虾青素的主要来源。通过解析外源褪黑素(Melatonin,MLT)调控雨生红球藻在缺氮联合高光照胁迫条件下的防御效应,以期建立虾青素高效合成的技术体系。结果表明,胁迫条件下外源MLT的诱导显著促进了虾青素的积累,最高质量分数达到32.37 mg/g,较对照组增加了2.25倍。此外,外源MLT提高了胞内NO和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)的含量,同时上调了虾青素合成关键酶基因dxs和chy的表达水平。研究表明,外源MLT诱导高光缺氮胁迫下雨生红球藻中虾青素的高效合成可能与MLT调控藻细胞内的NO、MAPK含量和虾青素合成关键酶基因dxs和chy的表达水平相关。     

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。     

胺鲜酯提高雨生红球藻(Haematococcus pluvialis LUGU)虾青素含量的作用

探究添加不同浓度的胺鲜酯(diethyl aminoethyl hexanoate,DA-6)在雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU培养过程中对生物量、虾青素含量、活性氧(ROS)水平以及叶绿素浓度的作用。结果表明,0.1 mmol/L DA-6可以略微增加生物量(0.52 g/L),但相对于同一天对照组,可以显著(p0.05)提高虾青素含量,最大含量可达24.94 mg/g,是对照组(16.43 mg/g)的1.52倍,此时藻细胞内ROS水平以及叶绿素浓度相比于对照组均出现了降低。研究表明,DA-6诱导可以促进虾青素含量的提高,这为虾青素产业化生产提供了一种有效的策略。     

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。