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1、分類號(hào):TK6密級(jí):公開(kāi)UDC:華東理工大學(xué)學(xué)位論文論文題目:脅迫條件下蛋白核小球藻產(chǎn)油過(guò)程生理生化及油脂合成關(guān)鍵基因表達(dá)規(guī)律的研究論文作者:崔演斌指導(dǎo)教師:李元廣教授研究單位:華東理工大學(xué)申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè)名稱:發(fā)酵工程論文定稿日期:20130620論文答辯日期:20130627學(xué)位授予單位:學(xué)位授予日期:華東理工大學(xué)答辯委員會(huì)主席:盧艷花教授評(píng)閱人:周志剛教授謝靜莉副研究員華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第1頁(yè)脅迫條件下蛋白核小球藻產(chǎn)油
2、過(guò)程生理生化及油脂合成關(guān)鍵基因表達(dá)規(guī)律的研究摘要微藻能源已成為全球生物能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),缺氮、缺磷和缺鐵等脅迫條件可有效促進(jìn)微藻細(xì)胞內(nèi)油脂的合成和積累,已成為能源微藻培養(yǎng)過(guò)程中調(diào)控油脂積累的主要手段。目前文獻(xiàn)中對(duì)脅迫條件下產(chǎn)油過(guò)程生理生化及油脂代謝等方面的認(rèn)識(shí)主要以衣藻等模式藻為主,對(duì)可大規(guī)模培養(yǎng)的工業(yè)藻株在該方面的相關(guān)研究少有報(bào)道,限制了微藻能源的產(chǎn)業(yè)化。筆者所在課題組首創(chuàng)的異養(yǎng)一稀釋光誘導(dǎo)串聯(lián)培養(yǎng)技術(shù),可在短時(shí)間內(nèi)迅速提高小球藻胞
3、內(nèi)油脂含量,但目前對(duì)該過(guò)程的生理生化和關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)錄變化等認(rèn)識(shí)尚未透徹,因而亟待深入研究。本文以蛋白核小球藻為研究對(duì)象,依托課題組前期自主完成的該藻株全基因組信息,針對(duì)異養(yǎng)稀釋一光誘導(dǎo)、營(yíng)養(yǎng)缺陷(缺氮、缺磷和缺鐵)等培養(yǎng)過(guò)程,分別從生化組分、光合生理以及油脂代謝基因表達(dá)等角度出發(fā),系統(tǒng)研究了小球藻在不同產(chǎn)油培養(yǎng)模式下的生理生化變化規(guī)律和基因轉(zhuǎn)錄規(guī)律,以期為系統(tǒng)闡明能源微藻細(xì)胞生長(zhǎng)及油脂積累與環(huán)境互作的響應(yīng)機(jī)制提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。首先,通過(guò)
4、對(duì)培養(yǎng)過(guò)程中藻細(xì)胞的油脂等其他生化成分進(jìn)行測(cè)定,發(fā)現(xiàn)光誘導(dǎo)后多種生化成分含量發(fā)生劇烈變化,其中總脂和中性脂含量在24小時(shí)內(nèi)分別從異養(yǎng)末期的245%和180%上升到337%和259%:營(yíng)養(yǎng)缺陷下的藻細(xì)胞均可積累較高含量的油脂,其中缺氮培養(yǎng)7天后總脂和中性油脂含量分別達(dá)到干重的5032%和3429%。其次,通過(guò)測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)(Fv/Fm和NPQ)、活性氧含量和抗氧化酶活性,發(fā)現(xiàn)光誘導(dǎo)培養(yǎng)的初始階段藻細(xì)胞生理參數(shù)變化顯著,表明強(qiáng)光在培養(yǎng)前
5、期對(duì)藻細(xì)胞光合作用的恢復(fù)有誘導(dǎo)作用,但持續(xù)強(qiáng)光照射會(huì)抑制藻細(xì)胞的光化學(xué)活性,并使藻細(xì)胞處于生理脅迫狀態(tài)。MDA含量的持續(xù)增加表明缺磷條件下藻細(xì)胞受活性氧損傷嚴(yán)重,缺氮藻細(xì)胞活性氧的產(chǎn)生和清除處于新的平衡,缺鐵對(duì)藻細(xì)胞內(nèi)活性氧含量的變化影響不大。最后,對(duì)藻細(xì)胞中心碳代謝和油脂合成途徑中的關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄水平進(jìn)行了檢測(cè)。光誘導(dǎo)培養(yǎng)階段,中心碳代謝中編碼ME的94297和96562基因轉(zhuǎn)錄豐度分別有近25倍和35倍的增加;編碼DGAT的9328
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