甲基茉莉酸对雨生红球藻虾青素含量的影响及分子机理的研究【开题报告】

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1、毕业论文开题报告生物技术甲基茉莉酸对雨生红球藻虾青素含量的影响及分子机理的研究一、选题的背景与意义雨生红球藻（Haematococcuspluvialis）是一种淡水单细胞绿藻，隶属于绿藻门、团藻目、红球藻科、红球藻属，由于能积累一种经济价值很高的药用次生代谢产物虾青素，近年来已成为国际上藻类学研究的热点之一。在天然虾青素生产来源（甲壳动物的壳、酵母菌、微藻类）中，雨生红球藻中虾青素的含量最高(2％)，大量研究表明雨生红球藻对虾青素的积累速率和生产总量较其它绿藻高，是虾青素生产的主要原料。而且雨生红球

2、藻所含虾青素及其酯类的配比(约70％的单酯，25％的双酯及5％的单体)与水产养殖动物自身配比极为相似，此外，雨生红球藻中虾青素的结构以3S一3’S型为主，与鲑鱼等水产生物体内虾青素结构基本一致，其工厂化生产和优良品系的培育已引起人们广泛关注。虾青素（Astaxanthin）是一种红色的天然类胡萝卜素，是一种优质、高效、安全的着色剂和天然抗氧化剂，能提高动物的免疫力和存活率，增加动物产品的营养价值和色泽外观。虾青素具有清除氧自由基的强大能力，其抗氧化活性是类胡萝卜素的10倍、维生素E的550倍，被誉为“

3、超级维生素E”。人工合成的虾青素价格昂贵（每公斤3000美元），其着色能力和抗氧化能力较天然虾青素低，而且动物体对化学合成的虾青素的吸收能力较弱，人工合成虾青素过程中含非天然的异构体和有害物质污染，因此人们对天然虾青素的兴趣较高。天然虾青素对人体绝对安全，目前主要作为人类的高级保健食品、家畜的饲料添加剂。目前仅鲑鱼饲料一项的年市场容量就超过1.85亿美元，并以每年8%的速率递增；畜禽饲料添加剂的年市场容量也有1.25亿美元，作为食品添加剂更显示出极大的市场潜力。甲基茉莉酸能够在植物的抗逆反应中诱导植物

4、抗毒素的产生，在细胞工程中是促进次生代谢产物积累的重要诱导因子。前人研究表明，甲基茉莉酸可诱导紫杉醇、长春花碱、银杏内酯和类胡萝卜素等次生代谢产物的产生和积累。但目前甲基茉莉酸对雨生红球藻细胞生长和虾青素积累的影响还未见报道。在虾青素生物合成中，1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(1-Deoxy-D-xylulose5-phosphatesynthase，DXS)催化丙酮酸和G3P缩合生成1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸，是新近发现的DXP（1-deoxy-D-xylulose5-phosphate）

5、途径的第一个酶，也是第一个限速酶，是虾青素代谢工程的最重要靶点。在番茄果实成熟过程中，DXS的表达量与类胡萝卜素的积累具有很高的一致性。在胡椒DXS的研究中表明，当chloroplast(叶绿体)向chromoplast(成色素细胞)转变过程中，DXS表现出超量表达，这是因为需要更多的IPP参与类胡萝卜素的生物合成。可以看出，DXS是虾青素等类胡萝卜素合成和积累的关键基因。针对雨生红球藻虾青素在应用上的巨大潜力，通过研究甲基茉莉酸对雨生红球藻细胞生长和虾青素含量的影响，寻找适合虾青素积累的最佳诱导子及

6、其酸浓度，为虾青素的工厂化生产提供技术基础。通过研究甲基茉莉酸对雨生红球藻虾青素合成关键酶基因DXS表达的影响，确定DXS基因表达与虾青素积累的关系，从而在分子水平上阐明雨生红球藻虾青素积累的原因和机理。本项目试图为进一步提高雨生红球藻的培养产量和虾青素含量提供新的技术支持。通过在不同甲基茉莉酸的浓度梯度下虾青素的含量的测定，找出具有最大生产优势的生产虾青素的方法，并进行推广，在今后生产应用上逐渐取代人工合成的虾青素，提高生物吸收效果和其生物利用的安全性。同时它的完成，将为研究虾青素基因的表达、信号传

7、导和调控提供新的实验途径和模型。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：（一）研究的基本内容：1、甲基茉莉酸对雨生红球藻的生长及虾青素含量的影响；2、雨生红球藻RNA的提取；3、甲基茉莉酸诱导下雨生红球藻DXS基因的表达；4、比较DXS基因表达与虾青素含量积累的关系。二）拟解决的主要问题：1、雨生红球藻RNA提取方法的优化；2、建立雨生红球藻虾青素含量的测定方法。三、研究的方法与技术路线：雨生红球藻甲基茉莉酸处理后的雨生红球藻用信号调控因子甲基茉莉酸处理雨生红球藻总RNA的的提取反转得到cDNA雨生红球

8、藻DXS基因的表达研究雨生红球藻生长和虾青素含量的变化比较DXS基因表达与虾青素含量积累的关系四、研究的总体安排与进度：2009.9-2009.121）研究甲基茉莉酸对雨生红球藻细胞生长的影响；2）雨生红球藻RNA提取；2010.3-2010.61）究甲基茉莉酸对雨生红球藻虾青素积累的影响；2）dxs基因核心片段的克隆；2010.7-2010.91）研究甲基茉莉酸处理下dxs基因的表达；2）研究dxs基因表达与虾青素积累之间的相关性；2010.10-20