类胡萝卜素细胞工厂——杜氏藻养殖研究进展.pdf

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1、第28卷第4期20lO年Io月海洋科学进展ADVAN(：ESINMARINESCIENCEV01．28No．40ctober。2010类胡萝卜素细胞工厂——杜氏藻养殖研究进展牟春琳，郝晓华，刘鑫，陈喜文，陈德富’(南开大学生命科学学院分子遗传学研究室，天津300071)摘要：杜氏藻是目前生产天然p胡萝卜素最好的商品化微藻，其p胡萝卜素含量最高达细胞干重的14％(质量分数)。此外，通过紫外线或化学诱变剂处理，也能获得用来生产八氢番茄红素、番茄红素、叶黄素和玉米黄素等其他类胡萝h素突变株。为使杜氏藻类胡萝卜素商业开发顺利进行，分析光、温度、pH值、营养、

2、天敌等养殖条件对杜氏藻生长和类胡萝卜素积累的影响；比较大型开放池、循环池，回旋池，级联池、大罐、异养发酵罐及封闭式光合反应器等养殖方式的利弊；同时，总结培养液再循环、藻体采集、藻泥干燥、类胡萝卜素提取等藻体采收的有益经验。关键词：类胡萝卜素；杜氏藻；盐藻；p胡萝h素；微藻生物技术中图分类号：Q949．21文献标识码：A文章编号：1671—6647(2010)04一0554一09杜氏藻(D“卵口￡iPz如)属于绿藻门绿藻纲团藻目杜氏藻科杜氏藻属，人们熟知的D．s口zi靠口(盐藻)、D．施rd口叫iZ(巴氏藻)、D．￡P心ioZPc￡n、D．p“仇oZP

3、ff口、D．讲r澍is、D．良of“纪￡n、D．nfidop^vZ口、D．加r抛和D．mPd沱均属杜氏藻[1]。杜氏藻细胞由于没有坚硬细胞壁，渗透压的改变对其形状或体积影响巨大盟]。杜氏藻是目前已知真核生物中最耐盐的生物，能在5．5mol／L饱和盐浓度中生存，其耐盐机制被认为是通过调节自身细胞内甘油浓度来实现的[3]。在高盐环境中生长时，细胞内的甘油含量将超过细胞湿重的50％(质量分数)，以此补偿细胞内外的渗透压差，同时为酶提供“合适的溶质”以防止酶的失活或抑制Ⅲ。除“补偿”机制外，最近有人还提出了其他耐盐机理，即在高盐生境下，杜氏藻可依靠氧化还原作

4、用驱动钠泵移除Na“5

5、，或增强光合过程中的C0。同化率以应对高盐环境[61。杜氏藻细胞中含有一个被淀粉粒包裹成中央淀粉核的、富含叶绿素a和叶绿素b的杯状叶绿体[7‘。在高光、高温、高盐浓度或营养不足的生境条件下，杜氏藻积累大量类胡萝卜素，如p胡萝卜素，并以微滴形式储藏在叶绿体中，以防止叶绿素受到损伤[8]。盐藻细胞中p胡萝卜素含量可达细胞干重的14％(质量分数)【9j，因此它已成为商业化生产天然p胡萝卜素的最好藻种n⋯。澳大利亚、美国和中国等国家已利用其来大规模生产天然仔胡萝卜素[I¨。自1963年发现杜氏藻能积累大量p胡萝卜素以来[7]，其规模化

6、研究与商业化开发已达半个多世纪，并开发了其他类胡萝卜素产品(如八氢番茄红素、番茄红素、玉米黄质等)生产工艺。为使这种高耐盐微藻更好地服务于人类，使其开发研究更深入，本文就其品系选择、养殖条件、养殖方式、类胡萝卜素诱导、藻体采收等方面的研究进展进行分析和总结。1品系选择上日日尔】匹j半大规模商业养殖前首先应先进行品系选择。目前的杜氏藻品系都是从不同咸水生境中分离出来的，如收稿日期：2009—08、10资助项目：海洋公益性行业科研专项——杜氏盐藻品种改良与番茄红素规模化开发技术研究(200805044)作者简介：牟春琳(1984一)，男．甘肃合作人．博士

7、研究生，主要从事分子遗传学方面研究*通讯作者：陈德富(1965·)。男，湖南新宁人，教授。博士生导师，主要从事分子遗传学方面研究．E_mail：chendefu@nankai．edu．cn(高峻编辑)4毒薹酗崭羹鼙品藩g＆嘿i霎霪i雪舌羹篓[343i垂重；￡蚕薹§i嚣}雾喜蓁萋i囊差霎；§蚕奏i[413l毒囊l!薹量；妻薹羹i；辜耄≤i季季；

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11、icsSinica；2003=3514；{465—468，薹璧萝=薹季美=耋蠹冀：蕊；笺薹妻萋委蓁摹彗；il；萋蒌震灞i2003=35；4』j465—468。垂县耋j斛甄囊薹：差喜X耄；Estimationofbottomfrictioncoefficientfora2-DnonlineartidalmodeloftheBohaiSeabytheidjointmeth．od[J]：TransactionsofOceanologyandLimnology；2005；li；j蓁；j薹霎；萎耋霾i薹越薹：鏊薹奏霎鍪薹耋蠹蒌雾差薹薹差薹萋妻雾霉囊琶蠹l!i；

12、至墓窗璧冀蠡j2005；；i；ii～；．WUZKiTIAN}羔；囊萋莩萋=etal=Anumericalmo