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生物柴油是可再生、无污染的一种新型能源。由于微藻生产生物柴油的成本较高,目前仍很难大规模地产业化生产。增加微藻细胞浓度,提高微藻细胞含油量,减少油脂提取工艺等等都可以减少成本,为此本论文从高含油脂藻种诱变筛选和高渗透压累积油脂培养技术方面进行研究,主要结果如下: (1)建立了低场核磁共振技术检测油脂的方法。与尼罗红染色、气相色谱-质谱联用仪(Chromatography-Mass Spectrometer, GC-MS)、索氏提取这3种常规分析方法比较,分析其各自的适用情况。建立了常压室温等离子体(Atmosphericand Room Temperature Plasma,ARTP)、紫外(UV)、紫外和LiCl复合诱变多种藻细胞诱变方法,通过正突变率比较ARTP诱变方法效率高。为此,基于建立的藻细胞诱变方法和藻细胞中油脂含量检测方法,开发了一种高效的藻细胞诱变育种的新方法,即:首先用正突变率高且简便、快捷的ARTP诱变方法对藻细胞进行诱变,然后将诱变藻细胞涂布在含奥利司他平板上,7天后将尼罗红染色法从3098个藻菌落中进行初筛到108个藻克隆,再将初筛藻克隆进行摇瓶异养培养,采用低场核磁共振技术进行高通量藻种复筛和遗传稳定性验证。通过此流程获得一株不仅细胞浓度高于原始藻株,含油量也是原始藻株2倍的藻株,命名为D4G5。 (2)高渗透压下藻细胞培养累积油脂工艺研究。首先在4种胁迫剂中选出效果最佳、价格更低廉的氯化钠做胁迫剂,然后优化了胁迫剂的使用剂量,建立在原壳小球藻稳定期添加氯化钠的二阶段培养方法,使原壳小球藻油脂累积提高80%左右。 (3)高渗透压胁迫油脂累积机理初步分析。(1)从细胞代谢水平分析,结果显示氯化钠刺激微藻细胞产生应激反应,ROS活性增加,丙酮酸激酶活降低,乙酰辅酶A羧化酶活升高。乙酰辅酶A羧化酶作为脂肪酸合成的关键酶,酶活升高从而使油脂累积增加。(2)从基因转录组水平,发现脂肪酸的生成途径主要酶基因转录上调并不明显,可能基因转录和酶表达之间不一定成正比关系,可能存在与信号转导结果相似的级联放大效果,需要进一步研究。 综上,本文建立了高效简便的诱变育种流程,并建立了高渗透压胁迫油脂累积的二段培养方法。