耐高糖發(fā)菜細(xì)胞菌種選育及培養(yǎng)條件優(yōu)化.pdf

1、發(fā)菜，學(xué)名發(fā)狀念珠藻，是一類具有生物固氮活性的光合自養(yǎng)陸生型藍(lán)細(xì)菌(藍(lán)藻)，具有較高的經(jīng)濟(jì)和藥用價(jià)值?；旌蠣I(yíng)養(yǎng)模式是獲得高發(fā)菜細(xì)胞密度的最佳營(yíng)養(yǎng)模式，但發(fā)菜細(xì)胞耐受葡萄糖濃度較低,對(duì)葡萄糖利用率低。本課題以野生型發(fā)菜細(xì)胞株作為出發(fā)菌株，通過進(jìn)化工程育種，選育耐高葡萄糖濃度的發(fā)菜細(xì)胞株。并進(jìn)行了培養(yǎng)條件優(yōu)化研究。主要研究結(jié)果如下：
　　1、以野生發(fā)菜細(xì)胞作為出發(fā)菌株，通過UV-C紫外誘變處理建立發(fā)菜基因多樣性文庫(kù)，選取UV-B紫外輻

2、射和干旱脅迫作為育種的選擇壓力，篩選高產(chǎn)多糖、耐受高濃度葡萄糖的發(fā)菜菌株。發(fā)菜細(xì)胞 UV-C紫外輻射的最佳誘變劑處理時(shí)間24 h，UV-B紫外輻射和干旱脅迫的最佳選擇壓力分別是36 h、2 h。選育細(xì)胞株可以耐受葡萄糖濃度最高達(dá)到15 g/L。
　　2、采用 Plackett-Burman(PB)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和響應(yīng)面分析法，分別對(duì)影響發(fā)菜細(xì)胞混合營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的6個(gè)培養(yǎng)基組分及培養(yǎng)條件進(jìn)行篩選優(yōu)化。確定了發(fā)菜細(xì)胞混合營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)最佳培養(yǎng)基組成

3、及最佳培養(yǎng)條件分別為：葡萄糖9.0 g/L、硝酸鈉2.5 g/L、磷酸二氫鉀0.31 g/L，其相對(duì)應(yīng)的發(fā)菜生物量可達(dá)到2.96 g/L，比優(yōu)化前提高12.8％。培養(yǎng)溫度25℃、光照強(qiáng)度60μmol. m?2 s-1和培養(yǎng)基初始pH值8.5，發(fā)菜細(xì)胞干重2.76 g/L，比優(yōu)化前提高27.4%。
　　3、基于發(fā)菜細(xì)胞可進(jìn)行混合營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，研究了發(fā)菜細(xì)胞混合營(yíng)養(yǎng)及自養(yǎng)過程中的光衰減特性。Lambert– Beer’s定律可較好地描述細(xì)

4、胞濃度及光程對(duì)光衰減的影響。隨著發(fā)菜細(xì)胞密度的增加，透過發(fā)菜細(xì)胞液的光強(qiáng)都在不斷減少，特別是隨著光程的增加，光衰減明顯加快。當(dāng)發(fā)菜細(xì)胞密度和入射光強(qiáng)相同時(shí)，光在光合自養(yǎng)培養(yǎng)的細(xì)胞液中衰減速度比混合營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞液中的快。如初始入射光強(qiáng)為48.73μmol.m-2.s-1時(shí)，在發(fā)菜細(xì)胞密度0.7715 g/L，光程2 cm處光合自養(yǎng)和混合營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)液的透射光強(qiáng)分別為28.35μmol.m-2.s-1和30.17μmol.m-2.s-1。由元素分析