雨生紅球藻高色素藻株的篩選鑒定及色素積累過程的代謝分析.pdf

1、蝦青素(astaxanthin)是一種具有強抗氧化能力的類胡蘿卜素，一種高附加值的保健食品。目前，蝦青素的生產(chǎn)可以采用雨生紅球藻（Haematococcus pluvialis）和酵母工程菌株，由于后者生產(chǎn)效率差，難以用于工業(yè)化生產(chǎn)。因此，工業(yè)化生產(chǎn)蝦青素多使用雨生紅球藻。為高效率生產(chǎn)蝦青素，本研究以甲基磺酸乙酯(EMS)為誘變劑，在雨生紅球藻誘變的基礎(chǔ)上，對產(chǎn)量提高的誘變株進行了胞內(nèi)脂肪酸含量及蝦青素合成途徑關(guān)鍵基因相對轉(zhuǎn)錄水平的研究

2、。同時，為了進一步揭示雨生紅球藻的生長周期和蝦青素積累過程的分子機制，利用代謝組學(xué)方法進行了研究。得到如下結(jié)果:
　　(1)誘變后初篩得到997株誘變株，復(fù)篩得到51株誘變株，經(jīng)過進一步的篩選，最終得到了7株生長速率有所提高的誘變株，其中4株蝦青素的產(chǎn)量有所提高。誘變株的細(xì)胞壁均有凹陷，而野生株的則較為光滑;但經(jīng)過強光(4000 Lux)脅迫蝦青素大量積累后，野生株的細(xì)胞壁也出現(xiàn)一定程度的凹陷。
　　(2)誘變株胞內(nèi)脂肪酸中

3、，十八碳烯酸的含量較野生株均有增加。雨生紅球藻的PSY基因與BKT基因是轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控控制蝦青素合成的主要限制基因，誘變株中這兩個基因的相對轉(zhuǎn)錄水平較野生株有所上調(diào)。因此，推測十八碳烯酸含量的增加及PSY基因和BKT基因的相對轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)是蝦青素產(chǎn)量提高的主要原因。
　　(3)雨生紅球藻在強光脅迫培養(yǎng)過程中，基于胞內(nèi)蝦青素和葉綠素含量的變化，可將其分為三個不同時期:綠色時期、黃色時期和紅色時期。對GC-MS檢測到的81種代謝物進行了

4、主成分分析(PCA)、偏最小二乘分析(PLS)和層次聚類分析(HCA)，發(fā)現(xiàn)這三個時期的樣本有明顯不同的聚類效果，強光脅迫引起了雨生紅球藻胞內(nèi)代謝的系統(tǒng)性變化。進一步分析發(fā)現(xiàn)，在黃色時期，胞內(nèi)的一些保護性代謝物如蔗糖、脯氨酸和谷氨酸等，含量均較綠色時期有所增加。它們的前體物三磷酸甘油醛、丙酮酸和α-酮戊二酸是卡爾文循環(huán)和三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，因此推斷這兩個途徑的活性增強。綜上所述，推斷出雨生紅球藻細(xì)胞內(nèi)的代謝調(diào)控模式，即強光使卡爾文循環(huán)