14163.脅迫條件下蛋白核小球藻產油過程生理生化及油脂合成關鍵基因表達規(guī)律的研究

1、分類號：TK6密級：公開UDC：華東理工大學學位論文論文題目：脅迫條件下蛋白核小球藻產油過程生理生化及油脂合成關鍵基因表達規(guī)律的研究論文作者：崔演斌指導教師：李元廣教授研究單位：華東理工大學申請學位級別：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學位授予單位：學位授予日期：華東理工大學答辯委員會主席：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碩士學位論文第1頁脅迫條件下蛋白核小球藻產油

2、過程生理生化及油脂合成關鍵基因表達規(guī)律的研究摘要微藻能源已成為全球生物能源領域的研究熱點，缺氮、缺磷和缺鐵等脅迫條件可有效促進微藻細胞內油脂的合成和積累，已成為能源微藻培養(yǎng)過程中調控油脂積累的主要手段。目前文獻中對脅迫條件下產油過程生理生化及油脂代謝等方面的認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研究少有報道，限制了微藻能源的產業(yè)化。筆者所在課題組首創(chuàng)的異養(yǎng)一稀釋光誘導串聯(lián)培養(yǎng)技術，可在短時間內迅速提高小球藻胞

3、內油脂含量，但目前對該過程的生理生化和關鍵基因轉錄變化等認識尚未透徹，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、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等角度出發(fā)，系統(tǒng)研究了小球藻在不同產油培養(yǎng)模式下的生理生化變化規(guī)律和基因轉錄規(guī)律，以期為系統(tǒng)闡明能源微藻細胞生長及油脂積累與環(huán)境互作的響應機制提供一定的實驗依據。首先，通過

4、對培養(yǎng)過程中藻細胞的油脂等其他生化成分進行測定，發(fā)現光誘導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小時內分別從異養(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到干重的5032％和3429％。其次，通過測定葉綠素熒光參數(Fv／Fm和NPQ)、活性氧含量和抗氧化酶活性，發(fā)現光誘導培養(yǎng)的初始階段藻細胞生理參數變化顯著，表明強光在培養(yǎng)前

5、期對藻細胞光合作用的恢復有誘導作用，但持續(xù)強光照射會抑制藻細胞的光化學活性，并使藻細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胞受活性氧損傷嚴重，缺氮藻細胞活性氧的產生和清除處于新的平衡，缺鐵對藻細胞內活性氧含量的變化影響不大。最后，對藻細胞中心碳代謝和油脂合成途徑中的關鍵基因的轉錄水平進行了檢測。光誘導培養(yǎng)階段，中心碳代謝中編碼ME的94297和96562基因轉錄豐度分別有近25倍和35倍的增加；編碼DGAT的9328