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(qiáng)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(duì)產(chǎn)量提高的誘變株進(jìn)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(duì)轉(zhuǎn)錄水平的研究

2、。同時(shí)，為了進(jìn)一步揭示雨生紅球藻的生長(zhǎng)周期和蝦青素積累過程的分子機(jī)制，利用代謝組學(xué)方法進(jìn)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(jìn)一步的篩選，最終得到了7株生長(zhǎng)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(qiáng)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(gè)基因的相對(duì)轉(zhuǎn)錄水平較野生株有所上調(diào)。因此，推測(cè)十八碳烯酸含量的增加及PSY基因和BKT基因的相對(duì)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(qiáng)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(gè)不同時(shí)期:綠色時(shí)期、黃色時(shí)期和紅色時(shí)期。對(duì)GC-MS檢測(cè)到的81種代謝物進(jìn)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(gè)時(shí)期的樣本有明顯不同的聚類效果，強(qiáng)光脅迫引起了雨生紅球藻胞內(nèi)代謝的系統(tǒng)性變化。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在黃色時(shí)期，胞內(nèi)的一些保護(hù)性代謝物如蔗糖、脯氨酸和谷氨酸等，含量均較綠色時(shí)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(gè)途徑的活性增強(qiáng)。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(qiáng)光使卡爾文循環(huán)