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UV-B辐射对雨生红球藻生长的影响及诱导虾青素积累的机理

杨桂芳  
【摘要】:雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)是一种淡水单细胞绿藻,在环境胁迫条件下能产生大量的次生类胡萝卜素,其中80%以上为虾青素及其酯类。虾青素具有多种重要的生物学功能,不仅可以作为天然色素广泛应用于水产、家禽养殖的饲料添加剂和人类食品添加剂,同时虾青素具有很强的抗氧化性,在药品、化妆品和营养保健品等领域的应用也越来越广泛。本文以雨生红球藻为实验材料,研究了不同培养条件下雨生红球藻绿色营养细胞的生长规律,同时研究了UV-B辐射增强下雨生红球藻细胞生长、类胡萝卜素的积累以及抗氧化酶系统的变化。主要实验结果如下: 1、优化了雨生红球藻绿色营养细胞的适宜培养条件,重点研究了培养基、温度及光强对雨生红球藻营养生长的影响。结果表明,在HGZ培养基中生长最好,细胞数目在培养到9-10 d时达到最大值,细胞密度为90×104cells·mL-1。在HGZ培养基中,温度20℃、光强4000 Lux左右的生长条件适合雨生红球藻绿色营养细胞增殖,其细胞数目及叶绿素a含量最大。 2、研究了UV-B辐射对雨生红球藻营养生长的影响。在UV-B照射条件下培养16 d,前8d各组培养液中藻细胞干重含量均缓慢升高,9d之后呈现下降趋势。而各组培养液中藻细胞的叶绿素a含量在前9天均升高,10d后叶绿素a含量均呈现下降趋势。16d中,PAR培养液中细胞叶绿素荧光Fv/Fm值及细胞放氧速率保持基本不变,但伴随UV-B辐射强度的增强,Fv/Fm值和细胞放氧速率均下降。这些结果表明UV-B辐射对雨生红球藻营养生长有明显的抑制作用。 3、UV-B辐射诱导雨生红球藻积累虾青素的研究。UV-B辐射处理前2-3天,不同UV-B强度下雨生红球藻SOD活性、CAT活性、AsA-POD活性均有不同程度升高,随着UV-B辐射处理时间的延长,其活性逐渐下降。UV-B辐射促进了雨生红球藻体内UV-B吸收物质类胡萝卜素的积累,在处理10d时,不同UV-B强度下藻细胞中类胡萝卜素含量分别增加了630%,495%,370%。随着UV-B辐射强度的增加,藻细胞的结构也发生了变化,细胞变为红褐色(中部有红色斑点),细胞内原有的大液泡基本消失,细胞质中充满了中等电子密度的类胡萝卜素颗粒。 本研究表明,UV-B辐射能够增加雨生红球藻细胞内的类胡萝卜素的含量,这对利用雨生红球藻规模化生产虾青素具有重要意义。


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