发状念珠藻与集胞藻、小球藻的营养成分及在盐胁迫下Rubisco基因表达的比较

发布时间：2017-11-23 10:12

  本文关键词：发状念珠藻与集胞藻、小球藻的营养成分及在盐胁迫下Rubisco基因表达的比较

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【摘要】：发状念珠藻(Nostoc flagelliforme)是一种重要的食用型经济蓝藻,俗称发菜,富含多种氨基酸、碳水化合物、蛋白质及钙、镁、钾、钠等微量元素,具有较高的营养价值,此外,它在生长过程中分泌的胞外多糖具有调节免疫、抗病毒、抗氧化等多种活性功能,极具开发潜力。但发状念珠藻自然繁殖速度缓慢,同时由于不合理的开采使其有限资源量锐减并濒临枯竭,原料短缺成为发状念珠藻及其胞外多糖工业化的瓶颈,如何有效提高发状念珠藻的生长速率成为近年来科研工作者研究的焦点。有研究发现,盐胁迫条件下发状念珠藻胞外多糖的产量及活性均高于正常培养。本研究选用发状念珠藻及具高光合作用的藻类集胞藻(蓝藻)、小球藻(绿藻)为原料,首先测定了三种藻的基本营养成分,其次比较了它们胞外多糖的理化性质和氧自由基清除能力,最后对正常及盐胁迫培养条件下三种藻的光合作用关键酶Rubisco的活性及基因表达进行研究。为将高光合作用藻类的Rubisco基因导入发状念珠藻而提高其生长速率提供理论依据,为规模化生产发状念珠藻及其胞外多糖提供新的思路。主要研究结果如下：(1)正常培养条件下发状念珠藻的生长速率远低于集胞藻和小球藻,且其叶绿素含量较低。发状念珠藻、集胞藻和小球藻蛋白质中的必需氨基酸含量高,符合FAO/WHO推荐的理想蛋白质模式,并含有丰富的呈味氨基酸,分别占总氨基酸(TAA)的43.96%、45.06%和49.72%。三种藻的不饱和脂肪酸均达到50%以上,其中多不饱和脂肪酸的含量都在41.73%～51.79%间；必需脂肪酸含量都较高,发状念珠藻亚油酸含量为17.15%,集胞藻和小球藻的亚麻酸及亚油酸含量分别为16.58%、20.67%和28.07%、16.49%。发状念珠藻与集胞藻和小球藻相比基本营养成分相差不大,三种藻都可作为优质蛋白及DHA、EPA的良好来源。(2) EPSF(发状念珠藻胞外多糖)、EPSJ(集胞藻胞外多糖)和EPSX(小球藻胞外多糖)均为含糖醛酸的酸性多糖,其中EPSJ得率最高(422.39mg/g,干藻细胞),是EPSF的4.10倍及EPSX的1.84倍。紫外光谱及红外光谱表明,三种多糖都含有蛋白质且不含核酸,均存在p-糖苷键,而EPSJ和EPSX中还存在α-糖苷键。分子量测定结果表明EPSF为低分子量多聚糖而EPSJ和EPSX为高分子量多聚糖且组分相对均一,分子量分别为2.5 kDa、705.5 kDa和105.1 kDa。氧自由基清除能力测定结果表明：EPSF表现出更强的氧自由基清除能力,为78.96 μmol·Trolox g-1, EPSJ次之为44.29umol·Trolox g-1, EPSX最小为24.65 μmol·Trolox g-1。(3)集胞藻能适应浓度为0～0.7 mol/L的NaCl胁迫,小球藻能够适应浓度为0-0.3 mol/L的Nacl胁迫,两种藻盐胁迫时的生长速率均低于正常培养。在盐胁迫时,发状念珠藻细胞形态发生显著变化,细胞变黄,链式结构逐渐瓦解并分散成单个营养细胞,集胞藻和小球藻的细胞形态未出现明显变化,分裂细胞的个数随盐胁迫时间的延长而逐渐减少。(4)正常培养及盐胁迫(0.3 mo1/L)培养条件下,发状念珠藻的生长速率及Rubisco活力都低于集胞藻和小球藻。正常培养时,发状念珠藻Rubisco基因的表达量稳定在0.35以内,但其最大表达量始终低于小球藻；盐胁迫培养(0.3 mol/L)时,发状念珠藻Rubisco基因的表达量稳定在0.12～0.48以内,小球藻中Rubisco基因的表达量变化较大,培养后期接近于0,集胞藻Rubisco基因的表达量虽然较低(最大为0.34),但结合其生长曲线及酶活性分析得出,集胞藻Rubisco的羧化活性要高于发状念珠藻,在盐胁迫条件下能够保持快速生长。
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q945.78

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本文编号：1218098