L-肉碱强化对异养小球藻（Chlorella vulgaris）种群增长、脂肪酸组成及相关酶活性的影响

发布时间：2020-05-28 17:23

【摘要】：研究了L-肉碱对异养小球藻(Chlorella vulgaris)种群增长、生化组成、收获量、脂肪酸组成及主要脂肪酸代谢酶活性的影响,目的是提高异养小球藻自身的营养价值、降低商业成本,为其生产应用、产品研发等提供科学依据及数据支持。用不同浓度L-肉碱(0,50,100,200 mg/L)在不同时间(6 h、24 h、96 h)强化异养小球藻,试验选用BG-11培养基,初始密度为5×10~6 cells/mL,25℃、不间断充气,培养时间为144 h,每处理3个重复,试验重复3次。结果显示:1、L-肉碱对异养小球藻种群增长影响显著(P0.05)在6 h添加不同浓度L-肉碱(0 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L)强化异养小球藻,各处理组种群密度均显著高于对照组(P0.05),且各处理组之间差异性显著(P0.05)。种群密度大小依次是100 mg/L组200 mg/L组50mg/L组对照组,其中100 mg/L处理组在试验72 h种群密度达到最大,为24.78×10~6 cells/mL,是起始浓度的4.96倍。在24 h添加不同浓度L-肉碱(0 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L)强化异养小球藻,在试验的第24-48 h,各处理组种群密度较对照组显著升高(P0.05)。在试验的48-144 h,各处理组种群密度均显著高于对照组(P0.05),其中100 mg/L肉碱处理组小球藻的种群密度显著高于对照组及其他两处理组(P0.05),其在异养72 h种群密度达到最高,为30.83×10~6 cells/mL,是起始浓度的6.17倍。在96 h添加不同浓度L-肉碱(0 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L)强化异养小球藻,在试验的96-120 h,各处理组在生长末期又出现了种群密度上升的趋势,且肉碱处理组小球藻种群密度均显著高于对照组(P0.05),3个处理组间小球藻种群密度差异显著(P0.05)。种群密度大小依次是100 mg/L组200 mg/L组50 mg/L组对照组,其中100 mg/L处理组在试验120 h种群密度达到最大,为17.72×10~6 cells/mL,是起始浓度的3.54倍。生长周期结束后,各处理组小球藻的干重、鲜重均显著高于对照组(P0.05),且各处理组间差异显著(P0.05)。各处理组小球藻收获量大小的顺序依次为100 mg/L组200 mg/L组50 mg/L组对照组,其中在24 h添加100mg/L肉碱处理组小球藻的收获量最大,分别为干重1.47g,鲜重5.78g。6 h、24h、96 h添加肉碱处理组其总脂及可溶性蛋白质含量均显著高于对照组(P0.05),且各处理组间差异显著(P0.05),100 mg/L肉碱处理组显著高于对照组及其他处理组(P0.05),其中异养24 h添加肉碱处理组其总脂及可溶性蛋白质含量最高,分别为21.79%、50.81 mg/kg。2、L-肉碱对异养小球藻脂肪酸组成影响显著(P0.05)在6 h添加L-肉碱(50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L)强化异养小球藻结果显示:200 mg/L处理组∑SFA含量显著低于对照组(P0.05),50 mg/L、100 mg/L处理组其∑SFA含量显著高于对照组(P0.05)。各处理组∑HUFA、∑PUFA含量均显著高于对照组(P0.05),且3个处理组间差异显著(P0.05)。100 mg/L、200 mg/L处理组脂肪酸n-3/n-6比值显著高于对照组(P0.05),50 mg/L处理组脂肪酸n-3/n-6比值与对照组无差异。在24 h添加L-肉碱(50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L)强化异养小球藻结果显示:各处理组∑SFA含量显著低于对照组(P0.05),且3个处理组间差异显著(P0.05);50 mg/L肉碱组和100 mg/L肉碱组∑HUFA含量显著高于对照组和200 mg/L肉碱组(P0.05),且这两组之间差异不显著。200 mg/L肉碱组∑HUFA含量显著高于对照组(P0.05)。50 mg/L肉碱组∑PUFA含量显著高于其他3组(P0.05),100 mg/L肉碱组和200 mg/L肉碱组∑PUFA含量显著高于对照组(P0.05),且两组间差异不显著。各处理组脂肪酸n-3/n-6比值均显著高于对照组(P0.05),且3个处理组间差异显著(P0.05)。在96 h添加L-肉碱(50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L)强化异养小球藻结果显示:各处理组其∑SFA含量显著低于对照组(P0.05),且3个处理组之间差异不显著;50 mg/L肉碱组∑HUFA和∑PUFA含量显著高于对照组和100 mg/L肉碱组(P0.05),但与200 mg/L肉碱组差异不显著;各处理组脂肪酸n-3/n-6比值均显著高于对照组(P0.05),且3个处理组间差异显著(P0.05)。3、L-肉碱对异养小球藻相关脂肪酸代谢酶活性影响显著(P0.05)在6 h添加L-肉碱强化异养小球藻结果显示:在12 h时,50 mg/L肉碱组的ACC、KAS、FAD2活性均显著高于其他3组(P0.05),50 mg/L与100 mg/L肉碱组MAT酶活性显著高于对照组和200 mg/L肉碱组(P0.05),且两组间差异不显著。在36 h时,各处理组间ACC、MAT和FAD2酶活性均差异显著(P0.05),其中50 mg/L肉碱组以上酶的活性最高。50 mg/L肉碱组KAS酶活性显著高于其他3组(P0.05),100 mg/L与200 mg/L肉碱组显著高于对照组(P0.05),但两组之间差异不显著。在108 h时,100 mg/L与200 mg/L肉碱组以上4种酶的活性均显著高于对照组和50 mg/L肉碱组(P0.05),且两组间差异不显著,50 mg/L肉碱组显著高于对照组(P0.05)。在24 h添加L-肉碱强化异养小球藻结果显示:在添加L-肉碱强化前,以上4种酶活性差异不显著,在36 h时,各处理组间ACC、MAT和FAD2酶活性均差异显著(P0.05),其中100 mg/L肉碱组ACC和MAT活性最高。100 mg/L肉碱组KAS酶活性显著高于其他3组(P0.05),50 mg/L、200 mg/L肉碱组KAS酶活性显著高于对照组(P0.05),但两组间差异不显著。在108 h时,各处理组间4种酶活性差异均显著(P0.05)。在96 h添加L-肉碱强化异养小球藻结果显示:在添加L-肉碱强化前,以上4种酶活性差异不显著,在108 h时,各处理组ACC、KAS和FAD2酶活性差异均显著(P0.05),且50 mg/L肉碱组酶活性最高。50 mg/L肉碱组MAT酶活性显著高于其他3组(P0.05),100 mg/L、200 mg/L肉碱组显著高于对照组(P0.05),且两组间差异不显著。结论:在本试验条件下,在小球藻异养培养24h时添加100 mg/L肉碱能够通过提高乙酰辅酶A羧化酶、丙二酰基-CoA:ACP转酰基酶、β-酮脂酰-ACP合酶、Δ12脂肪酸去饱和酶活性,来改善其脂肪酸组成,尤其是多不饱和脂肪酸与n-3/n-6脂肪酸比值升高,进而促进其种群增长和改善其生化组成。
【图文】：

小球藻,异养

图 1 小球藻中心碳代谢途径[29]Fig 1. The carbon metabolism pathway of chlorella有文献报道在异养培养的过程中可积累大量的 TAG。在脂肪酸的从头合成过程中，乙酰 CoA 羧化酶(acety-CoAcarboxylase，ACCase)催化反应第一步，生成丙二酰 CoA，从而作为脂肪酸链延长的二碳单位不断参入碳链。由图 1 可以看出，合成 TAG 的途径从二羟丙酮磷酸开始，首先在甘油-3-磷酸脱氢酶的帮助下生成甘油-3-磷酸，然后分别在 GPAT 和溶血磷脂酸酰基转移酶的参与下，连续加入两个酰基-CoA 后，生成磷脂酸。这一步生成的 PA 可以进一步生成 CDP-二脂酰甘油，然后再生成 PG 和 PI，通过它可以生成硫脂、糖脂和 TAG 等。在脂肪酸脱氢酶方面，部分基因 mRNA 表达丰度在异养 24 h 的时间点上调了 3.0-13.6 倍，而这些酶在异养后期下调。TAG 的积累和次级类胡萝卜素的相关酶在异养后期的上调，原因可能是帮助细胞减少即将到来的光照刺激对叶绿体造成的伤害。参与碳固定途径的基因在整个异养过程的表达都非常温和，，但是当转入光诱导后短短 2 h，大部分定位在叶绿体卡尔文循环过程的基因迅速上调。并且，那

异养,小球藻,甘氨酸

图 1-1 甘氨酸酵母培养基对异养小球藻的影响Fig 1-1. Effects of glycine yeast medium on heterotrophic chlorella同小写字母表示不同处理组之间的差异显著性（P＜0.05），下图相同 Mean with unlike superscripts were significantly different（P＜0.05）,below is the same由图可看出；选择甘氨酸酵母培养基培养异养小球藻，试验在第 72h 时种即低于初始密度，且每个时间段异养小球藻种群密度差异均显著（P＜0.05密度大小依次为 24 h＞48 h＞6 h＞72h，最高密度可达 8×106cells/mL。
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S917.3

【参考文献】