海水螺旋藻产业发展战略研究

回顾我国海水螺旋藻产业的发展历程,并综述海水螺旋藻的优势,产业化过程中出现的主要问题,海水螺旋藻养殖新进展和海水螺旋藻的发展经验,展望海水螺旋藻养殖开发的前景,提出海水螺旋藻未来产业发展的新战略,为我国更好地发展海水螺旋藻提供参考。

节旋藻和螺旋藻对7种抗生素敏感性的比较研究

对两种丝状蓝藻(钝顶节旋藻和盐泽螺旋藻)在基因工程中常用作选择试剂的7种抗生素———氯霉素、氨苄青霉素、红霉素、链霉素、卡那霉素、庆大霉素和新霉素的敏感性作比较实验.结果表明,两种蓝藻对抗生素的敏感性既有共同的特点,也有明显的差异.它们对红霉素、氯霉素和链霉素最敏感,致死浓度分别为0 1,0 5和5μg/cm3.两种蓝藻对氨苄青霉素比较敏感,1μg/cm3的氨苄青霉素即可抑制Arthrospira 341和Spirulina 351的生长,但6d后生长恢复.Arthrospira 341和Spirulina 351对卡那霉素、庆大霉素和新霉素均有抗性,而且存在很大差异:300μg/cm3的卡那霉素对Arthrospira 341的生长仍然没有影响,但对于Spiruli na 351,50μg/cm3的卡那霉素即对其生长有明显抑制作用;200μg/cm3的卡那霉素即可将其全部致死.200μg/cm3的庆大霉素和300μg/cm3的新霉素不能抑制Arthrospira 341和Spirulina 351的生长,但在这两种抗生素环境中两种藻的生长状态有很大差异.并验证了氯霉素、红霉素和链霉素是节旋藻和螺旋藻基因转化过程中的有效的抗性选择剂,也从对抗生素敏感性方面表明节旋藻和螺旋藻两个属的遗传差异.

节旋藻(螺旋藻)高分子量DNA的两种制备方法

DNA的简便高效制备方法是研究基因结构、功能及开展其它各项研究的基础。首次报道了针对节旋藻的结构和组成特性而建立的制备节旋藻高分子量DNA的两种方法。其中第一个方法是常规方法 ,可大量提取纯度较高、分子量达50kb的节旋藻DNA ,可用于构建节旋藻质粒文库、Southern杂交和PCR操作等 ;第2种方法是用脉冲电场凝胶电泳分离DNA片段 ,制备的DNA片段达数百kb ,可用于构建节旋藻噬菌体文库、粘粒文库、BAC文库等 ,从而为构建节旋藻物理图谱 ,定位克隆基因奠定基础。

16SrRNA基因与16S-23SrRNA转录单元内间隔区序列分析及其在节旋藻和螺旋藻分类鉴定中的应用

测定了节旋藻属 3个品系和螺旋藻属 1个品系的全长 1 6SrRNA基因和 1 6S 2 3SrRNA转录单元内间隔区序列 (ITS) ,分析了已知的节旋藻、螺旋藻和相关品系的相应序列的同源性 ,构建了系统发生树 ,并评价了这两段DNA序列在节旋藻、螺旋藻种属分类和种质鉴定中的意义。结果表明 :( 1 ) 1 6SrRNA基因序列和ITS序列均可用于节旋藻属和螺旋藻属的属间分类 ,以两序列为基础的系统学分析结果一致 ;( 2 )ITS序列变异程度高于 1 6SrDNA序列 ,适用于节旋藻和螺旋藻属内品系或种质鉴定 ;( 3)节旋藻属可明确界定 ,1 6SrRNA基因序列相似性大于 98% ,ITS序列相似性大于 88% ;( 4 )螺旋藻属某些品系间 1 6SrDNA序列和ITS序列相似性较低 ,与不同属间的序列相似性程度为同一水平。

hoxY基因的克隆及其在节旋藻和螺旋藻系统学研究中的应用

从节旋藻属5个品系和螺旋藻属1个品系中克隆了hoxY基因的部分序列.序列长度都是479bp.在节旋藻中该基因GC含量为46.0%～46.6%,螺旋藻中为43.5%.节旋藻各品系间序列的相似性介于93.7%～100%,明显高于节旋藻属和螺旋藻属间的序列相似性(69.5%～72.2%).2个属中镍铁氢化酶小亚基HoxY氨基酸序列的比较也表明螺旋藻和节旋藻之间存在较大差异.利用MEGA2通过比较核酸序列构建了系统树,表明螺旋藻和节旋藻属处于不同的分枝.

螺旋藻与节旋藻营养价值的比较研究

对3株实验室藻种(节旋藻ouqdSM、ouqdS8,螺旋藻FACHB351)和已大规模培养的无棣产富施特牌螺旋藻粉(藻种节旋藻ouqdS6-6)的营养成分进行了比较分析。结果表明,4株藻的灰分含量为ouqdSM>FACHB351>无棣产藻粉>ouqdS8;总糖含量为ouqdS8>无棣产藻粉>ouqdSM>FACHB351,多糖含量为无棣产藻粉>FACHB351>ouqdSM>ouqdS8;藻胆蛋白含量为FACHB351>无棣产藻粉>ouqdS8>ouqdSM;氨基酸总量为无棣产藻粉>FACHB351>ouqdSM>ouqdS8。综合分析,无棣产藻粉的营养价值较高,螺旋藻FACHB351次之。

低温对螺旋藻可溶性蛋白和游离氨基酸外渗的影响

以鄂尔多斯高原碱湖特有的钝顶螺旋藻S1 、引进的钝顶螺旋藻S2 和极大螺旋藻S3为材料,采用Folin法和茚三酮法分别测定低温下细胞外渗液中可溶性蛋白和游离氨基酸含量.结果表明:处理温度越低,时间越长,螺旋藻细胞外渗液中可溶性蛋白和游离氨基酸的含量越高.S1 膜损伤程度最轻,比引进种S2 、S3有较强的抗寒能力.判断低温对螺旋藻膜损伤的程度,用可溶性蛋白较游离氨基酸更接近于实际.

螺旋藻POD、CAT和SOD同工酶的研究

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法对毛乌素沙地碱湖的钝顶螺旋藻S3和鄂尔多斯螺旋藻S4与国外引进的钝顶螺旋藻S1和极大螺旋藻S2 的POD、CAT和SOD同工酶进行了比较研究。结果表明 :4个样品的 3种酶同工酶带数目不同 ,依次是S4 >S3>S1>S2 ;S3和S4 酶带数多 ,对环境适应性强 ,进化程度较高。螺旋藻不同种间的酶谱相似系数为 0 5 3～ 0 80 ,有较近的亲缘关系 ;原产地不同的钝顶螺旋藻S1和S3间酶谱相似系数最高为 0 86,表明螺旋藻种内差异 <种间差异。

温度对3种产业化螺旋藻生长及蛋白质含量影响的研究

本文研究了温度对内蒙古螺旋藻、钝顶螺旋藻和极大螺旋藻的生长和蛋白质含量的影响。结果表明，在每天光暗期各为12h，光照强度为180μmol·m^-2·s^-1条件下，3个藻种最适生长温度分别是：内蒙古螺旋藻为20℃～35℃，钝顶螺旋藻为20℃～30℃，极大螺旋藻为25℃～35℃；温度对这3个藻种蛋白质含量有不同的效应：在不同温度24h处理下，内蒙古螺旋藻在高温下积累较多的蛋白质，钝顶螺旋藻则在低温下积累较多的蛋白质，极大螺旋藻在最适温度下蛋白质含量最高；但较长时间的温度胁迫均使蛋白质含量降低，而内蒙古螺旋藻蛋白质含量降低幅度不显著；长时间的恒温不利于螺旋藻蛋白质的积累。内蒙古螺旋藻具有更好的抗高温和低温的能力，而且在较长时间的逆温胁迫下仍能保持较高的蛋白质含量，因此内蒙古螺旋藻具有更广阔的产业化生产前景。

螺旋藻4种脱氢酶的同工酶研究

采用醋酸纤维素薄膜电泳对鄂尔多斯高原碱湖的钝顶螺旋藻S1、引进的钝顶螺旋藻S2和极大螺旋藻S3的4种脱氢酶同工酶进行了比较研究。结果表明:螺旋藻MDH同工酶为多态,G6PDH、ADH和LDH同工酶为单态;其呼吸代谢途径表现出多样性;螺旋藻仅有由H亚基构成的纯合子LDH1。

螺旋藻硝酸还原酶Km值的比较研究

采用离体法对鄂尔多斯高原碱湖的钝顶螺旋藻S1、引进的钝顶螺旋藻S2和极大螺旋藻S3硝酸还原酶(NR)的活性进行测定,用4种作图法研究该酶的Km和Vmax。结果表明:4种作图法得出的Km和Vmax值均在同一个数量级,方差分析不同的作图法之间无显著差异,但3个样品间差异显著,S1的最高,S3的次之,S2的最低。在30℃±1℃、pH7.5下,以KNO3为底物,Eadie-Hofstee作图法得出的S1、S2和S3NR的Km值分别为2.729 1μmol/L、1.080 7μmol/L和1.627 4μmol/L,Vmax分别为0.017 2μmol/min、0.007 0μmol/min和0.009 8μmol/min。与某些生物比较,螺旋藻NR的Km值相对较低,对NO3-亲和力较高。

低温胁迫对螺旋藻细胞内游离脯氨酸含量的影响

为探讨螺旋藻细胞内游离脯氨酸含量与其抗寒性之间的关系,该文采用磺基水杨酸法测定了低温下鄂尔多斯高原碱湖的钝顶螺旋藻S1、引进的钝顶螺旋藻S3和极大螺旋藻S4细胞内游离脯氨酸含量。结果表明,低温胁迫可引起螺旋藻细胞内游离脯氨酸大量积累,平均含量S1>S3>S4。经低温锻炼或ABA预处理可增加细胞内游离脯氨酸含量,从而提高螺旋藻的抗寒性,但这种作用对抗寒性强的S1的效果大于冷敏感种S3和S4。

16S rRNA及rpoC1基因用于螺旋藻、节旋藻系统发育的比较

【目的】利用16S rRNA和rpoC1基因分子标记研究螺旋藻、节旋藻的系统发育关系,并对其区分能力进行比较。【方法】以84株螺旋藻、节旋藻为研究对象,对其进行16S rRNA、rpoC1基因序列的扩增、测序及分析,并对构建的系统发育树进行对比。【结果】rpoC1基因序列保守位点所占比例49.7%、平均G+C百分含量47.7%和序列相似度76%–100%明显低于16S rRNA基因序列的79.4%、55.6%和91%–100%,其变异程度高于16S rRNA基因;基于16S rRNA、rpoC1基因构建的系统发育NJ树拓扑结构基本一致,84株实验藻株分为2个属3个类群,其中仅F-351、F-904-2、F-1070和TJBC14-1藻株为螺旋藻,其余均为节旋藻;虽然2个基因都不能区分形态种和地理种,但rpoC1基因NJ树的置信度(100%)高于16S rRNA基因(99%),属内分群效果也明显优于16S rRNA基因。【结论】支持了螺旋藻、节旋藻为两个不同属的结论,且在属内分类时rpoC1基因比16S rRNA基因具有更高的区分度。

环境因子与螺旋藻(节旋藻)分布及丰度的相关性分析

【目的】2015年7月至2015年9月,对海岸线较长、湿地类型比较多样化的渤海湿地及周边水域中螺旋藻(节旋藻)的分布进行研究,并对其与环境因子的相互关系进行分析。【方法】采用相关分析和灰关联分析对螺旋藻(节旋藻)数量与环境因子关系进行分析。【结果】螺旋藻(节旋藻)数量与pH、盐度、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH_3-N)呈显著正相关(P<0.05,P<0.01),与溶解氧(DO)呈显著负相关(P<0.05,P<0.01),与温度呈负相关,但相关不显著(P>0.05);灰关联分析结果表明:各环境因素对螺旋藻数量的关联程度依次为:COD>pH>TN>温度>TP>DO>盐度>NH_3-N。【结论】渤海海滨湿地及周边水域中螺旋藻(节旋藻)资源丰富,对螺旋藻(节旋藻)分布影响最大的环境因子是COD,最小是NH_3-N。

鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻开发潜力

内蒙古农业大学螺旋藻课题组从1995-2003年经过九年的研究，对内蒙古鄂尔多斯高原碱湖螺旋藻的种质资源进行了系统的研究。其中特别值得一提的是，在我国首次发现了钝顶螺旋藻(Spirulina plansis(Nordst)Geifl),又称节旋藻(Anhrospira plansis(Nordst．)Gomont)。