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《华南理工大学》 2017年
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营养元素、生长素及化学诱导剂对特氏杜氏藻生长及油脂含量的影响

薛璐璐  
【摘要】:产油微藻是一类能在胞内积累油脂超过其干重20%的微生物,由于其固碳能力强、生长速度快、不占耕地面积等优点成为备受关注的生物柴油生产原料之一。本论文以Dunaliella tertiolecta(特氏杜氏藻)为主要研究对象,探索了BODIPY染料染色法测定油脂含量在特氏杜氏藻中的应用,通过普通培养法确定了最佳染色条件。探索了化学诱导剂法提高油脂含量在特氏杜氏藻中的应用:通过普通培养法实验探索了营养元素甘油、甘氨酸、果糖、乙酸钠,生长素赤霉素、肌醇,化学诱导剂壬二酸、烟酸、三乙胺、叠氮化钠和双乙酸钠对特氏杜氏藻生物量、色素含量高低、细胞形态变化和油脂积累量的影响。为进一步提高油脂产量,采用两阶段培养法优化甘油-三乙胺和叠氮化钠-盐度两组合对特氏杜氏藻油脂积累提高的效果。采用GC-MS分析了三乙胺对特氏杜氏藻脂肪酸成分的影响。克隆了特氏杜氏藻油脂代谢途径中的关键酶基因,借助荧光定量PCR技术研究了三乙胺对油脂代谢关键酶甘油-3-磷酸脱氢酶(GPDH)基因表达的影响;BODIPY染色优化实验结果表明,细胞浓度为104-106个细胞/mL,染料浓度为0.496μg/mL,在35℃的温度下染色时间10 min时,染色效果最佳。通过与传统重力称量法对比可以得出,荧光染色法测得的荧光强度与重力称量法测得的油脂重量呈线性相关,回归方程为y=0.115x+0.170,R2=0.978。普通培养法筛选有效化学刺激剂实验结果表明,甘油可显著提高特氏杜氏藻对数期的生物量积累,但最终油脂积累量因生物量的上升而有所下降;添加100ppm三乙胺可显著提高特氏杜氏藻的油脂产量和单细胞油脂含量,较对照组分别提高20%和80%。然而,三乙胺对藻细胞生长有较强的抑制作用;叠氮化钠能够在不显著影响细胞生物量积累的情况下提高特氏杜氏藻的油脂积累量,当添加量为50μM时,油脂产量和单细胞油脂含量较对照组分别提高了10.4%和21.7%。其他化合物对特氏杜氏藻的生长和油脂积累没有产生显著影响。甘油-三乙胺组合两阶段培养法实验结果表明,甘油在第一阶段培养期间可显著提高特氏杜氏藻的生物量,并在一定程度上缓解第二阶段培养过程中三乙胺对藻细胞生长的抑制作用;甘油添加量为1 g/L,三乙胺浓度为100 ppm时,油脂总积累量最高,较对照组提高了26.7%;叠氮化钠-盐度组合两阶段培养实验结果表明,第一阶段叠氮化钠对特氏杜氏藻的生物量有微弱的抑制作用;第二阶段培养期间,盐度和叠氮化钠对特氏杜氏藻油脂积累的提高产生了协同作用。当叠氮化钠添加量为50μM,盐度为2.5 M时,油脂产量和单细胞油脂含量均达到最高,较对照组分别提高了10%和70.5%。脂肪酸分析表明,三乙胺处理显著提高了特氏杜氏藻油脂中C16脂肪酸的含量,并在一定程度上降低了C18脂肪酸的含量。荧光PCR实验结果显示三乙胺的加入对GPDH的两个同工酶线粒体GPDH(mGPDH)和细胞质GPDH(cGPDH)均有促进上调的作用,其中mGPDH在100 ppm处上调最为明显而cGPDH在150 ppm处上调最为显著。从以上结果可以得出,BODIPY染色法测定油脂含量的方法可以应用于特氏杜氏藻中;普通培养法实验筛选化学刺激剂是一种有效的探索提高藻类油脂含量的方法;两阶段培养法有利于提高藻类油脂积累;三乙胺对特氏杜氏藻的脂肪酸组分产生了一定的影响。三乙胺的加入促使特氏杜氏藻GPDH酶活性的提高,影响了藻细胞内中性油脂的积累。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:Q945;TE667

【参考文献】
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