钝顶节旋藻高产藻株的诱变选育

【摘要】节旋藻（Arthrospira）是一种有着较高经济价值的微藻，被世界粮农组织认为是21世纪人类最理想的食品。节旋藻自上世纪80年代引进我国以来，经过30多年的发展，节旋藻养殖及相关产业已经成为我国最大的微藻生物技术产业群。在节旋藻养殖的发展过程中，对优良种质资源的开发与利用一直是研究的重点。其中以诱变选育具有生长速度快、蛋白含量高等优良性状的节旋藻藻株，在工业生产中有实用意义。为获得节旋藻高产藻株，本研究使用亚硝基胍诱变结合喹禾灵筛选的方法。喹禾灵（Quizalofop-Ethyl）作为一种乙酰辅酶A羧化酶抑制剂，通过抑制乙酰辅酶A羧化酶的活性，影响脂肪酸的合成，进而影响细胞的生长。在一定浓度喹禾灵中存活的藻细胞通常有着更高的酶活性，这种酶活性的提高可能来自于酶自身结构的改变，酶表达量的提高或者激发其他代谢旁支的代偿性活动。在撤去喹禾灵的筛选压力后，存活藻株可以获得脂质含量补偿性提高，有可能会出现具有优异性状的新品种。本实验通过诱变与筛选获得了2株能够稳定遗传的高产突变株。与出发株相比，突变株生长速度提高，在形态上藻丝更长，更易聚集成团。进一步对节旋藻出发株与2株诱变株的最佳培养条件进行探索，通过单因素实验与正交实验发现出发株与诱变株的最佳培养条件是pH8.5，光照强度45molm-2s-1，培养温度28℃，在最佳培养条件下突变株的生长速度分别比出发株提高67.86%和46.43%。蛋白含量分别比出发株提高1.98%和0.84%。脂质积累和乙酰辅酶A羧化酶活性最高的培养条件是pH8.5，光照强度70molm-2s-1，培养温度28℃，在该条件下，脂类含量提高8.54%和4.88%，乙酰辅酶A羧化酶活性提高31.82%和11.36%。在分子水平上对出发株与诱变株的乙酰辅酶A羧化酶进行研究。克隆并测序了乙酰辅酶A羧化酶四个亚基的ORF序列，分别是生物素羧化酶亚基、生物素羧基载体蛋白亚基、α-羧基转移酶亚基和β-羧基转移酶亚基，序列长度分别为981bp、948bp、723bp和536bp。四个亚基的序列均非常保守，通过序列比对发现出发株与筛选出的突变株乙酰辅酶A羧化酶4个亚基的ORF序列完全一致，且与Genbank中节旋藻全基因组测序结果相符，表明亚硝基胍诱变并未在诱变株乙酰辅酶A羧化酶4个亚基的ORF序列上造成突变。综上所述，以亚硝基胍诱变结合喹禾灵筛选，可筛选出生长速度快、蛋白含量高等性状优良的节旋藻藻株，在工业生产中有实用意义。
【作者】刘奇；
【导师】臧晓南；
【作者基本信息】中国海洋大学，遗传学，2014，硕士
【关键词】节旋藻；亚硝基胍；喹禾灵；乙酰辅酶A羧化酶；诱变选育；

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