1、分類號：TK6密級：公開UDC：華東理工大學(xué)學(xué)位論文論文題目：脅迫條件下蛋白核小球藻產(chǎn)油過程生理生化及油脂合成關(guān)鍵基因表達(dá)規(guī)律的研究論文作者：崔演斌指導(dǎo)教師：李元廣教授研究單位：華東理工大學(xué)申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)名稱：發(fā)酵工程論文定稿日期：20130620論文答辯日期：20130627學(xué)位授予單位：學(xué)位授予日期：華東理工大學(xué)答辯委員會主席：盧艷花教授評閱人：周志剛教授謝靜莉副研究員華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第1頁脅迫條件下蛋白核小球藻產(chǎn)油

2、過程生理生化及油脂合成關(guān)鍵基因表達(dá)規(guī)律的研究摘要微藻能源已成為全球生物能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，缺氮、缺磷和缺鐵等脅迫條件可有效促進(jìn)微藻細(xì)胞內(nèi)油脂的合成和積累，已成為能源微藻培養(yǎng)過程中調(diào)控油脂積累的主要手段。目前文獻(xiàn)中對脅迫條件下產(chǎn)油過程生理生化及油脂代謝等方面的認(rèn)識主要以衣藻等模式藻為主，對可大規(guī)模培養(yǎng)的工業(yè)藻株在該方面的相關(guān)研究少有報(bào)道，限制了微藻能源的產(chǎn)業(yè)化。筆者所在課題組首創(chuàng)的異養(yǎng)一稀釋光誘導(dǎo)串聯(lián)培養(yǎng)技術(shù)，可在短時(shí)間內(nèi)迅速提高小球藻胞

3、內(nèi)油脂含量，但目前對該過程的生理生化和關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)錄變化等認(rèn)識尚未透徹，因而亟待深入研究。本文以蛋白核小球藻為研究對象，依托課題組前期自主完成的該藻株全基因組信息，針對異養(yǎng)稀釋一光誘導(dǎo)、營養(yǎng)缺陷(缺氮、缺磷和缺鐵)等培養(yǎng)過程，分別從生化組分、光合生理以及油脂代謝基因表達(dá)等角度出發(fā)，系統(tǒng)研究了小球藻在不同產(chǎn)油培養(yǎng)模式下的生理生化變化規(guī)律和基因轉(zhuǎn)錄規(guī)律，以期為系統(tǒng)闡明能源微藻細(xì)胞生長及油脂積累與環(huán)境互作的響應(yīng)機(jī)制提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。首先，通過

4、對培養(yǎng)過程中藻細(xì)胞的油脂等其他生化成分進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)光誘導(dǎo)后多種生化成分含量發(fā)生劇烈變化，其中總脂和中性脂含量在24小時(shí)內(nèi)分別從異養(yǎng)末期的245％和180％上升到337％和259％：營養(yǎng)缺陷下的藻細(xì)胞均可積累較高含量的油脂，其中缺氮培養(yǎng)7天后總脂和中性油脂含量分別達(dá)到干重的5032％和3429％。其次，通過測定葉綠素?zé)晒鈪?shù)(Fv／Fm和NPQ)、活性氧含量和抗氧化酶活性，發(fā)現(xiàn)光誘導(dǎo)培養(yǎng)的初始階段藻細(xì)胞生理參數(shù)變化顯著，表明強(qiáng)光在培養(yǎng)前

5、期對藻細(xì)胞光合作用的恢復(fù)有誘導(dǎo)作用，但持續(xù)強(qiáng)光照射會抑制藻細(xì)胞的光化學(xué)活性，并使藻細(xì)胞處于生理脅迫狀態(tài)。MDA含量的持續(xù)增加表明缺磷條件下藻細(xì)胞受活性氧損傷嚴(yán)重，缺氮藻細(xì)胞活性氧的產(chǎn)生和清除處于新的平衡，缺鐵對藻細(xì)胞內(nèi)活性氧含量的變化影響不大。最后，對藻細(xì)胞中心碳代謝和油脂合成途徑中的關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄水平進(jìn)行了檢測。光誘導(dǎo)培養(yǎng)階段，中心碳代謝中編碼ME的94297和96562基因轉(zhuǎn)錄豐度分別有近25倍和35倍的增加；編碼DGAT的9328