雨生红球藻积累虾青素的研究进展【文献综述】

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1、毕业论文文献综述生物工程雨生红球藻积累虾青素的研究进展摘要：本文探讨了影响雨生红球藻虾青素累积的因素，如光照、温度、营养盐、活性氧、植物激素和其它因子。并对雨生红球藻生产应用的前景做展望。关键词：雨生红球藻；虾青素；生化调控雨生红球藻(Haematococcuspluvialis)是一种生活在淡水中的单细胞绿藻，在分类学上属于绿藻门、绿藻纲、团藻目、红球藻科、红球藻属。雨生红球藻在多种不适宜生长的外界环境条件下能积累大量次生类胡萝卜素，其中80%以上为虾青素(astaxantbin)及其酯类。虾青素是一种近年来进入国际研发领域的红色类胡萝卜素，广泛存在于自然界，尤其是海洋生物体

2、内，其抗氧化能力比其他类胡萝卜素强10倍，比维生素E强550倍，被誉为“超级维生素E”。虾青素的着色能力显著，并具有抗癌症、抗衰老、增强免疫力等一系列重要的生理功能，鉴于此，它被广泛应用于保健品、医药、水产养殖等领域，具有广阔的应用前景。雨生红球藻中虾青素的积累量可高达细胞干重的2%-4%,，被认为是自然界中天然虾青素含量最高的生物，利用红球藻来生产虾青素具有巨大的发展前景[1]。雨生红球藻累积虾青素是为了保护自身细胞免受氧化作用和高光强等环境胁迫作用的伤害，而在此种条件下是不利于生物量的大量累积的，这便成为限制红球藻高效生产虾青素的根本问题。1影响雨生红球藻虾青素累积的因素1

3、.1光照光照是红球藻诱导虾青素大量积累的重要因子，高强度光照下虾青素的合成会得到促进[2-7]。董庆霖等在研究中得出：强光照射诱导雨生红球藻合成虾青素的机理在于其提高了1，5-二磷酸核酮糖羧化酶和硝酸还原酶活性，导致硝酸盐浓度迅速降低而最终又抑制了这两种酶的活性，造成雨生红球藻碳代谢(光合作用)及氮代谢效率大幅度下降，即“碳饥饿”和“氮饥饿”。在此状态下，为了生存，细胞内合成虾青素的相关基因被激活，藻细胞开始并积累合成虾青素以抵御不良的环境条件[2]。许多研究者认为，红球藻中虾青素大量合成的诱发因子可能是光合反应引起的氧胁迫，而不是光本身。尽管高强度光照是虾青素合成的重要因子，

4、但光照并不是虾青素合成的必要条件，在异养,没有光照条件下它也能以较慢的速度合成虾青素。1.2温度红球藻适宜的生长温度为20℃左右，提高温度有利于红球藻中虾青素的积累[5-10]。苗凤萍等在研究中发现：22℃与25℃时的红球藻中虾青素的含量和产量最大，且样本中虾青素的产量及含量变异度较小，这说明雨生红球藻累积虾青素的最适温度范围在22℃-25℃之间，因此在生产实践中，我们可考虑将温度控制在22℃与25℃左右，以使虾青素产量达到最高，获得最佳经济效益[8]。随着温度的不断升高，生物量与虾青素含量都经历了一个上升一最高一下降的过程，但是两者的变化却有所不同：与最适温度时相比，温度升高

5、和降低都使生物量显著降低，28℃和18℃时的生物量基本一样，比25℃时降低了一半，但是低温比高温对虾青素含量的影响更大，15℃时虾青素的含量比25℃时降低了65%，而28℃时只降低了17%。低温对虾青素产量的影响是通过同时降低生物量和虾青素含量而起作用，而高温对虾青素含量的影响并不很大，主要是通过降低生物量而影响虾青素的产量[8]。1.3营养盐许多实验表明营养盐的缺乏会对雨生红球藻积累虾青素造成影响[11-15]。董庆霖等提出盐胁迫诱导雨生红球藻合成虾青素的机理在于：高浓度的氯化钠抑制了NR的活性，导致细胞内氮源供应不足即“氮饥饿”；高浓度的氯化钠和“氮饥饿”，二者都直接和间接

6、地抑制1，5-二磷酸核酮糖羧化酶的活性，并由此导致二氧化碳固定量的减少(碳饥饿)，表现为细胞生长速率下降或停止生长。在此代谢状态下，为了生存雨生红球藻细胞内虾青素合成的相关基因被激活，开始合成并积累虾青素[11]。这与他们在光照强度对雨生红球藻合成虾青素的影响研究中得出的结论基本一致。蒋霞敏等在实验中得出：缺氮条件能诱导红球藻的虾青素的形成。磷、铁离子对雨生红球藻虾青素的累积也有明显的促进作用。证明了在正常生长的红球藻中施加磷胁迫、铁胁迫都诱导虾青素的合成，推测是由于缺磷、缺铁使得红球藻生长不利，促使绿色的游动孢子向红色的静孢子转换，从而导致类胡萝卜素的大量累积[12]。1.4

7、活性氧许多实验发现雨生红球藻积累虾青素与体内活性氧有关。在王劲等实验中发现：(1)诱生剂亚甲基蓝MB能够提高雨生红球藻虾青素含量，在添加浓度为10-7mol／L时，虾青素含量显著提高。(2)三种活性氧(1O2,H2O2,·OH)均对雨生红球藻细胞生长有抑制作用，但MB对细胞生长的抑制作用小于H2O2和·OH诱生剂[16]。1.5植物激素许多研究发现植物生长激素对雨生红球藻积累虾青素有促进作用[17-24]。孟春晓等在研究中发现一定浓度的2，4-D可能对雨生红球藻细胞积累虾青素存在影响，低浓度