杜氏盐藻高产玉米黄素突变株的诱变筛选及生物学特性的研究

摘要

本实验通过UV辐照和NTG诱变处理杜氏盐藻野生型藻株得到一株杜氏盐藻高产玉米黄素突变株Zea1，以此突变藻株为实验材料，系统研究了光照强度、盐浓度、碳源、氮源、磷源等对Zea1生长和玉米黄素积累合成的影响；分别比较了一次添加型、不完全更换型、分次添加型、完全更换型四种培养方式对Zea1生长和累积玉米黄素的影响。
　　 分别比较了强光照(HL5000Lux)、正常光照(NL3000 Lux)、低光照(LL500Lux)对野生型和突变型藻株生长和累积玉米黄素的影响。结果显示，在同等光照条件下，突变型藻株藻细胞数和玉米黄素的积累都略高于野生型藻株。强光照明显有利于突变藻株藻细胞生长和玉米黄素积累，藻细胞数量分别为低光照和正常光照下的7.08和1.29倍，玉米黄素含量分别是低光照和正常光照下的4.56和1.4倍。培养基“老化”不利于突变藻株生长和藻细胞积累玉米黄素，而实验组有利于突变株藻细胞的生长和玉米黄素的积累，分别在12d时达到对照组的3.02倍、12.6倍。0.75mo1/L NaC1浓度最适宜Zea1的生长，1mol/L时最适宜Zea1玉米黄素的积累。与NaHCO3和蔗糖相比，葡萄糖在中浓度时既适合Zea1生长，又有利于其玉米黄素的积累，效果最佳。三种不同的氮源中，KNO3浓度为1mmol/L时最适合突变株藻细胞生长，而(NH4)2SO4浓度为1mmol/L最有利于藻细胞内玉米黄素的积累。综合来看，1mmol/L(NH4)2SO4效果为最佳。KH2PO4浓度为0.1mmoVL时，Zea1藻细胞积累玉米黄素含量最高，同时在此浓度下也最适宜突变株藻细胞的生长。
　　 响应面分析实验得出藻细胞数和玉米黄素含量分别对葡萄糖浓度、(NH4)2SO4浓度、KH2PO4浓度的多元回归方程，方程的因变量藻细胞数与玉米黄素含量和全体自变量之间的线性关系显著，实验方法可靠。响应面图反映了C源、N源、P源三因素对Zea1藻细胞数和玉米黄素含量响应值的影响，比较可得出，N源浓度(X2)对两个响应值的影响最为显著，P源浓度(X3)与C源浓度(X1)次之。通过回归方程分析得出突变藻株Zea1藻细胞生长和积累玉米黄素含量的最优化组合为：葡萄糖为12.33mmol/L，(NH4)2SO4为0.94mmol/L，KH2PO4为0.23mmo1/L，实际值与理论预测值相对误差分别为2.27％和2.8％，都低于5％。说明采用响应面分析法优化得到的参数准确可靠。
　　 分别比较了一次添加型、分次添加型、不完全更换型和完全更换型4种培养方式对Zea1生长和累积玉米黄素的影响，完全更换型的培养方式培养最有利于突变株藻细胞的生长和玉米黄素的积累。
　　 对盐藻进行UV辐照处理，在0～60s的紫外辐照范围内，盐藻藻株的存活率随着辐照时间的增长显著下降。加入小鱼汤后，相同的紫外辐照时间，盐藻的存活率差别不大，小鱼汤对藻株的保护作用并不明显。对盐藻进行NTG诱变处理，在0s～25minNTG处理时间范围内，藻株的存活率显著下降，加入小鱼汤后，相同的处理时间，盐藻的存活率差别明显。在NTG诱变处理下，小鱼汤对藻株的保护作用明显。