论文部分内容阅读
虾青素（3,3’-二羟基-β,β-胡萝卜素-4,4’-二酮）是一种具有强抗氧化性的红色酮式类胡萝卜素,因其超强的抗氧化性被广泛应用于水产、保健品和化妆品行业。雨生红球藻是一种单细胞淡水绿藻,是天然虾青素的最佳来源。尽管雨生红球藻常用于虾青素的生产,却存在着高投入、低产出问题,因此,探寻有效的提高雨生红球藻生物量和虾青素积累量的方法尤为重要。本研究以一株高产虾青素的雨生红球藻（Haematococcus pluvialis LUGU）为研究对象,采用两阶段法,第一阶段在适宜条件下,探究四种不同培养基对雨生红球藻生长的影响,培养获取较高的藻细胞生物量;第二阶段,在高光照和缺氮下,筛选出最有利于雨生红球藻虾青素积累的培养基。在此基础上,考察添加外源抗氧化剂2,6-二叔丁基对甲酚（BHT）对诱导阶段雨生红球藻虾青素积累的影响;而后探讨了藻细胞内活性氧（ROS）、酶系和非酶系抗氧化系统、NO信号对BHT响应情况及与虾青素和油脂合成的关系。初步揭示了外源BHT诱导高光缺氮下雨生红球藻高效合成虾青素和响应不利条件的机制,以期建立BHT提高雨生红球藻虾青素产量的技术体系。具体结果如下:（1）以雨生红球藻（Haematococcus pluvialis LUGU）为研究对象,在适宜条件下,探究了四种培养基对雨生红球藻生长的影响。结果表明,BG-11、BBM、SE和CzM1四种培养基中,BBM培养基最有利于藻细胞的生长,生物量可达1.41 g L-1。随后,在高光照和缺氮条件下,考察了四种培养基对雨生红球藻生长和虾青素积累的影响。结果发现,BG-11培养基培养下藻细胞中虾青素浓度和虾青素含量较高,达到12.80 mg L-1和21.50 mg g-1。与其他培养基相比,BG-11同时上调了藻细胞中的MAPK和虾青素生物合成基因的表达水平,下调了ROS水平。由此可知,高光缺氮胁迫下雨生红球藻中ROS、MAPK和与虾青素合成相关基因表达共同参与了虾青素生物合成。（2）在优化培养基的基础上,也考察了外源抗氧化剂BHT对高光缺氮下雨生红球藻生长和虾青素生物合成的影响。结果表明,2 mg L-1 BHT促进了雨生红球藻细胞内虾青素的合成,且其最高含量可达31.66 mg g-1,是对照组的1.87倍。此外,藻细胞内油脂含量达到细胞干重的45.6%,较对照组（39.06%）提高了16.74%。而碳水化合物含量为细胞干重的13.45%,仅为对照组（16.12%）的83.44%。同时,BHT上调了藻细胞中虾青素和油脂生物的合成相关酶基因的表达。（3）高光缺氮胁迫下,雨生红球藻产生氧化应激反应,迸发大量的ROS,而BHT进入细胞后可以作为一种抗氧化剂清除过剩的ROS,同时提高了非酶抗氧化剂GSH和虾青素的含量及抗氧化酶SOD、POD和CAT的活性。此外,BHT也促进了内源NO的积累。综上,外源BHT通过调控高光缺氮胁迫下雨生红球藻中虾青素合成相关酶基因的表达、ROS、抗氧化体系和NO水平,从而提高了胁迫条件下藻细胞中虾青素的积累和藻细胞的抗逆性,为利用抗氧化剂诱导非生物胁迫下雨生红球藻中虾青素积累提供了一定的理论借鉴。