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

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

论文摘要

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。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  • 1.1 雨生红球藻的生物学特性
  • 1.1.1 雨生红球藻的分布及分类学地位
  • 1.1.2 雨生红球藻的形态特征及细胞周期
  • 1.1.3 雨生红球藻的营养类型
  • 1.2 虾青素的生物学功能及应用
  • 1.2.1 虾青素的性质及来源
  • 1.2.2 虾青素的生物学功能
  • 1.2.3 虾青素的应用
  • 1.3 雨生红球藻积累虾青素的影响因素
  • 1.3.1 环境因子
  • 1.3.2 营养元素
  • 1.3.3 其它因素
  • 1.4 利用雨生红球藻生产虾青素的现状及前景
  • 1.4.1 利用雨生红球藻工业化生产虾青素的现状及存在的难题
  • 1.4.2 利用雨生红球藻生产虾青素的发展前景及展望
  • 1.5 UV-B辐射对藻类的影响及藻类对UV-B辐射的响应
  • 1.5.1 UV-B辐射对藻类的影响
  • 1.5.2 藻类对UV-B辐射的响应
  • 1.6 研究的目的及意义
  • 第2章 雨生红球藻在不同培养条件下的生长
  • 2.1 前言
  • 2.2 材料与方法
  • 2.2.1 材料
  • 2.2.2 方法
  • 2.3 结果
  • 2.3.1 不同培养基对H.pluvialis生长的影响
  • 2.3.2 不同温度对H.pluvialis生长的影响
  • 2.3.3 不同光照对H.pluvialis生长的影响
  • 2.4 讨论
  • 第3章 UV-B辐射对雨生红球藻生长的影响
  • 3.1 前言
  • 3.2 材料与方法
  • 3.2.1 材料
  • 3.2.2 方法
  • 3.3 结果
  • 3.3.1 UV-B辐射对H.pluvialis干重的影响
  • 3.3.2 UV-B辐射对H.Pluvialis细胞内叶绿素含量的影响
  • 3.3.3 光合效率的变化
  • 3.3.4 光合作用中放氧速率的变化
  • 3.4 讨论
  • 第4章 UV-B辐射诱导虾青素积累的机理
  • 4.1 实验材料
  • 4.1.1 实验培养基
  • 4.1.2 药品试剂
  • 4.1.3 仪器、设备、器皿等
  • 4.2 实验方法
  • 4.2.1 培养方法
  • 4.2.2 实验操作
  • 4.2.3 测定内容
  • 4.3 实验结果
  • 4.3.1 SOD酶活性的变化
  • 4.3.2 CAT酶活性的变化
  • 4.3.3 AsA-POD酶活性的变化
  • 4.3.4 类胡萝卜素含量的变化
  • 4.3.5 细胞的显微和亚显微结构
  • 4.4 讨论
  • 第5章 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果目录
  • 附录
  • 相关论文文献

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