基于冰结合蛋白包埋—脱水法对五种微藻冷冻保存效果的研究

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藻类是地球上分布最广的光能自养生物,是大气中氧气的重要提供者,藻类的生长周期较短但生物量较大,部分藻类对环境拥有较强的适应能力并且含有色素、油脂、蛋白质等活性物质。因此,藻类广泛应用于水产、食品、医药、农业、能源和环保等多个领域。为能够长期保存筛选到的单种微藻的遗传稳定性、保持一些稀有的及濒危的微藻种质资源、便于学术交流中的种质交换、利于筛选优良种质以及节省生产过程中的人力物力,我们研究了海南分离纯化的等鞭等鞭金藻(Isochrysis galbana)、小球藻(Chlorellasp.)、微囊藻(Microcystis sp.)、四爿藻(Tetraselmis)以及海南大学实验室保存的亚历山大藻属(Alexamdrumsp.)五种藻种的冷冻保存。在实验中运用了包埋-脱水法加冰结合蛋白成功冷冻保存了海南大学校实验室培养的等鞭等鞭金藻(Isochrysis galbana)、小球藻(Chlorellasp.)、微囊藻(Microcystis sp.)、四爿藻(Tetraselmis)、亚历山大藻属(Alexandium sp.)五种藻种,同时创新研究了冷冻冰结合抗冻蛋白作为冷冻试剂改变以往用冷冻毒性试剂包埋微藻类的造成毒性伤害实验操作人员的弊端,为微藻冷冻保存特殊冷冻试剂的开发和使用提供科学的理论基础。本文以包埋—脱水法:冰结合蛋白IBPS为技术手段,选取实验室培养的等鞭等鞭金藻(Isochrysisgalbana)、小球藻(Chlorella sp.)、微囊藻(Microcystis sp.)、四爿藻(Tetraselmis)、亚历山大藻属(Alexamdrum sp.)五种藻种为实验材料进行冷冻保存的研究,选取了培养至静止初期的藻细胞,包埋在含有30‰氯化钙的6%的褐藻酸钠胶球中,加入冰结合抗冻蛋白IBPS这种保护剂,在这种情况下,研究了五种微藻的脱水速率、胶球含水量、蔗糖预培养液的浓度和加入冰结合蛋白这四个因素对冷冻后五种藻的存活率的影响。实验的结果显示:(1)胶球的平均最佳脱水速率为1.1%/h;(2)除等鞭等鞭金藻(Isochrysisgalbana)最佳剩余含水量为33.4%外,亚历山大藻属(Alexamdrum sp.)、小球藻(Chlorella sp.)、四爿藻(Tetraselmis)和微囊藻(Microcysis sp.)胶球的最佳剩余含水量为40.4%;(3)脱水速率与剩余含水量之间没有互作效应;(4)经过蔗糖预培养后的五种微藻冷冻保存的存活率显著提高;(5)加入冰结合蛋白的包埋—脱水法,一种亚历山大藻属(Alexamdrum sp.)、等鞭金藻(Isochrysis galbana)、四爿藻(Tetraselmis)、小球藻(Chlorella sp.))、微囊藻(Microcystis sp.)经冷冻保存后的存活率分别为34.7%、36.8%、45.7%、52.7%、72.7%;不加入冰结合蛋白的包埋—脱水法亚历山大藻属(Alexamdrum sp.)、等鞭金藻(Isochrysis galbana)、四爿藻(Tetraselmis)、小球藻(Chlorella sp.)、微囊藻(Microcystis sp.)经冷冻保存后的存活率分别为27.4%、29.6%、33.5%、34.9%、54.2%。说明加入冰结合蛋白的包埋—脱水法更适用于该五种微藻的冷冻保存。采用包埋-脱水法加冰结合抗冻蛋白IBPS冷冻保存海口近海域等鞭等鞭金藻(Isochrysis galbana)、小球藻(Chlorellasp.)、亚历山大藻属(Alexamdrum sp.)、微囊藻(Microcystissp.)、四爿藻(Tetraselmis)五种藻种,操作简单,无需贵重设备,而且可以实现大量藻种的保存。此法优于不加入保护剂的包埋-脱水法和加入毒性保护剂的包埋-脱水法。目前新的保护剂冰结合抗冻蛋白IBPS在包埋—脱水中,在低温冷藏过程中减少冰晶的产生,在快速升温溶解过程中可阻止冰晶再生,使海洋微藻细胞获得了较高的抗冻力,提高了保存效果,降低了遗传变异的可能。此操作简单易行,无需复杂和贵重设备,使用无毒抗冻保护剂,可以使海口特有的细胞壁的等鞭等鞭金藻(Isochrysis galbana)、小球藻(Chlorellasp.)、微囊藻(Microcystissp.)、四爿藻(Tetraselmis)、亚历山大藻属(Alexamdrum sp.)五种藻种成功冷冻保存。
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