基于SWOT-AHP模型的浙江省紫菜产业发展研究

紫菜是我国一种重要的经济海藻,具有很高的经济价值与生态价值,对推进海洋渔业发展,提高沿海渔民收入,促进海洋生态环保有重要作用。本文采用实地调研与专家问卷打分法,将定性分析和定量分析相结合,通过SWOT-AHP分析法,从优势、劣势、机遇和威胁四个层面全面分析浙江省紫菜产业的发展现状,并构建层次结构模型。通过计算和分析,建议浙江省紫菜产业发展采取开拓型战略,同时兼顾抗争型战略,充分发挥资源与政策优势,挖掘市场潜力,补足品牌与产业链的短板,提升抗风险能力与市场竞争力,以促进浙江省紫菜产业健康发展。

龙须菜蛋白酶解制备ACE抑制肽的工艺优化

通过酶解法酶解龙须菜蛋白制备ACE抑制肽,考察风味蛋白酶、碱性蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶的龙须菜蛋白酶解液对ACE抑制活性,并对酶解工艺进行优化。最后选出胰蛋白酶为ACE抑制肽的适宜蛋白酶,在单因素的基础上,采用响应面分析法对胰蛋白酶的酶解工艺进行优化。结果表明:最佳酶解工艺为:pH为8.0,酶底比为6%,温度为35℃,在此条件下,制备的多肽(2.0 mg/mL)对ACE的抑制率为72.37%。

蛋白核小球藻Fesod基因的克隆及表达分析

利用RACE技术克隆了蛋白核小球藻Fesod全基因序列,得到1 215 bp序列,其5'非翻译区长52 bp,3'非翻译区长452 bp,共编码236个氨基酸。生物信息学分析结果表明,该Fesod基因编码蛋白的分子量为26.42 k D,等电点为6.98;位于线粒体中的概率是73.9%;该蛋白没有信号肽序列;蛋白质二级结构预测结果表明Fe SOD中α-螺旋和无规卷曲分别占53.39%和39.41%。再利用实时荧光定量PCR技术检测了不同盐度和水杨酸浓度对蛋白核小球藻Fesod基因表达的影响,结果表明Fesod表达量随着盐度升高而增加,45‰盐度表达量为15‰盐度的3.61倍;而植物激素水杨酸的添加一定程度抑制了45‰盐度培养藻Fesod基因的表达,并且随其浓度增加呈现先升后降的趋势。表明蛋白核小球藻Fesod受盐度诱导,而水杨酸对其影响不明显。

漂浮型和定生型铜藻中色素的液质联用分析

为探究由气候变化、浅海海水污染加剧等因素造成的铜藻爆发性漂浮增殖现象,明确铜藻的漂浮生长机制,采用高效液相色谱-三重四级杆串联质谱(HPLC-QqQ-MS)技术建立11种色素(岩藻黄素、角黄素、玉米黄质、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、ε-胡萝卜素、γ-胡萝卜素和ζ-胡萝卜素)的定性定量分析方法,分析不同地区、不同生态型及不同部位的铜藻中色素的种类和含量。结果表明,共检测到10种色素,其中东极岛漂浮型铜藻中的叶绿素a、叶绿素b和β-胡萝卜素含量显著高于其他地区,而叶黄素、玉米黄质和岩藻黄素含量最低;定生型铜藻的色素总量是漂浮型铜藻的1.6倍;铜藻气囊中含有大量的叶黄素、岩藻黄素、玉米黄质、叶绿素a和叶绿素b等5种色素。本研究建立了快速、灵敏的液相色谱质谱联用定量分析方法,比较分析了不同铜藻中的10种色素种类和含量分布规律,为铜藻的健康、可控利用研究提供了基础数据支撑。

坛紫菜自由丝状体响应琼胶寡糖的激发

为了研究琼胶寡糖对坛紫菜自由丝状体藻丝生长和壳孢子囊枝形成的激发的影响,实验采用琼胶寡糖激发坛紫菜自由丝状体,以液相氧电极检测坛紫菜丝状体净光合放氧速率的变化;以对羟基苯乙酸(POHPAA)化学发光法检测坛紫菜丝状体的H_2O_2释放量;利用LC-MS检测红藻糖苷含量变化;利用实时定量PCR技术检测坛紫菜丝状体H_2O_2产生相关基因(Phrboh、Ph SOD)和红藻糖苷合成相关基因(Phnho1、Phgpdh、Phtps)的表达情况;并利用显微镜观察法检测壳孢子囊枝数量的变化。结果发现,琼胶寡糖能够激发坛紫菜自由丝状体的系列响应,表现在净光合放氧速率以及光合同化产物红藻糖苷的含量和生物合成出现增加;H_2O_2释放量持续增加,与产生H_2O_2相关的2个酶基因Phrboh和Ph SOD的表达增强。此外,琼胶寡糖也能够促进在坛紫菜自由丝状体的发育,在培养第30天时,琼胶寡糖处理组的壳孢子囊枝形成率达到59%,显著高于对照组46%。综上所述,琼胶寡糖能够增加坛紫菜自由丝状体的光合速率和光合同化产物,并通过形成H_2O_2的酶的表达来诱导活性氧的释放;琼胶寡糖还能促进坛紫菜自由丝状体的繁殖发育。

不同模式高盐胁迫对浒苔光合生理及相关基因表达的影响

为探讨高盐及盐度变化对浒苔光合生理的影响以及浒苔在面临高盐胁迫时表现出的耐盐性,本文选取浒苔(Ulva prolifera)为供试材料,设置3个盐度变化处理组:对照组(CK)始终保持盐度25;处理组1(T1)经过盐度30适应3 d后增加到盐度35;处理组2(T2)长期处于盐度35,研究高盐及盐度变化对浒苔生长、光合色素含量、暗呼吸速率和光合放氧速率以及核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)和钙调蛋白(CaM)的基因表达量水平的影响。结果表明:与对照组相比,高盐会抑制浒苔的相对生长速率和光合生理,T1、T2处理组均显著抑制浒苔的生长以及净光合作用速率,且T2处理组的抑制作用更强。高盐处理对浒苔光合色素的含量及其比值、暗呼吸速率的影响不显著,但随着藻体的成熟,浒苔光合色素的含量显著降低,并且暗呼吸速率显著增加。高盐也同时影响了rbcL和cam的基因表达水平,比较0、3和6 d三个取样点结果,T1盐度递增组的基因表达量高于T2长期高盐组,盐度逐步提高有利于增加浒苔对高盐度的适应能力。这一结果有助于解释浒苔在形成绿潮草垫以及退潮干出期间对盐度提高的适应。

大型海藻功能物质在农业生产中的应用

海藻是重要的海洋生物资源,富含多糖及糖胶类物质、寡糖、多酚、植物激素、色素等众多活性物质,具有促进植物生长与生殖,提高农作物产量及品质、提供养分、保水保湿、增强植株抗病抗逆等活性,在农业生产中发挥肥料、农药、保湿剂、激发子和激素调节因子等作用。就海藻功能物质在农业生产中应用进行综述,详细阐述了海藻功能物质的种类、提取方法及主要作用,并对其在农业生产上的应用及开发前景等进行了分析,为进一步开发海藻物质的功能并拓展应用领域提供参考。

利用代谢组学揭示脱落酸对高温胁迫龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)的作用机制

大型经济海藻龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)在我国南北方海域广泛栽培,但其栽培周期与产量受到夏季高温天气的制约。植物激素脱落酸(ABA)在高等植物生长发育和抗逆胁迫中发挥了重要作用,但在藻类中研究较少。为揭示ABA对高温胁迫下龙须菜的保护作用及其潜在的作用机制,采用超高效液相色谱-质谱联用法(UPLC-MS/MS)研究了外源ABA对高温胁迫下龙须菜代谢产物的影响。结果表明,ABA处理72 h后龙须菜中104种代谢物发生变化,其中黄嘌呤、次黄嘌呤、芦丁、精氨酰琥珀酸等26种代谢物含量升高,而23种溶血磷脂酰乙醇胺(LPE)和35种溶血磷脂酰胆碱(LPC)含量下降;嘌呤代谢、黄酮和黄酮醇合成以及抗坏血酸和醛酸盐代谢这3条代谢通路受ABA影响显著。最后,利用生理生化方法检测了黄嘌呤对高温胁迫下龙须菜生长速率和活性氧(ROS)的影响,以及ABA添加后两种溶血磷脂代谢酶活性、精氨酰琥珀酸合成酶及其基因表达的变化,发现藻的生长、酶活性或基因表达变化等与代谢组结果相吻合。可见,ABA可以通过激活嘌呤代谢、黄酮和黄酮醇合成以及抑制溶血磷脂合成等来保护高温胁迫下的龙须菜。研究结果丰富了藻类中植物激素抗逆胁迫的资料,为龙须菜耐高温品系选育提供了新的思路。

两种水杨酸代谢相关酶在逆境龙须菜中的活性研究

旨在探索水杨酸(Salicylic acid,SA)信号通路相关的两种酶——苯丙氨酸解氨酶(PAL)和β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-GA)在病烂、盐度、温度逆境和添加SA条件下在龙须菜中的活性变化。结果表明,3组病烂龙须菜中PAL和β-1,3-GA活性分别增加为对照组的1.27-1.42倍和1.26-1.35倍;高盐条件下PAL活性与对照组无显著差别,而β-1,3-GA活性在24 h和48 h分别增加为对照组的1.90倍和1.42倍;高温组PAL和β-1,3-GA活性在24 h均显著升高,分别是对照组的1.25倍和1.27倍;100μmol/L SA添加后PAL和β-1,3-GA的活性升高,但高浓度SA却抑制了两种酶的活性。结果表明,在逆境胁迫下龙须菜中PAL和β-1,3-GA的活性增加与水杨酸的抗逆作用有关,而100μmol/L SA诱导两种酶的效果最显著。

龙须菜(Gracilariopsis)/江蓠(Gracilaria)的生长和种质特性分析

龙须菜(Gracilariopsislemaneiformis)是具有重要经济价值和生态效益的大型红藻,主要用作琼胶提取原料和鲍的饵料。本研究利用生理生化、液相色谱-质谱联用和氨基酸分析等方法,比较了龙须菜(Gp.lemaneiformis)(wt、981、Gl-1、Gl-s、Gl-g)、异枝龙须菜(Gp.heterocla,Gh)和细基江蓠繁枝变种(Gracilaria tenuistipitata var.liu,Gt)的生长及藻胆蛋白、琼胶、红藻糖苷和氨基酸等的差异,以期为龙须菜/江蓠栽培中的种质区分及选择提供参考。结果表明Gt在23℃和30℃条件下生长均最快,其相对生长速率分别为野生型龙须菜(wt)的2.19倍和2.49倍。龙须菜Gl-s中藻胆蛋白浓度最高,为wt的1.91倍。除了Gt之外,其余6种藻中琼胶产率较高(16.22%~18.91%)。Gt中红藻糖苷和海藻糖积累最多,分别为wt的3.50倍和1.81倍。Gl-g、Gl-s、Gt和Gh多糖丰富,在36.89%~40.23%;龙须菜981、Gl-1、wt和Gl-s总氨基酸浓度较高,在152.35~161.32mg·g^(-1)干质量之间,并且981、Gl-1、Gl-s氨基酸评分较优。综合以上结果,龙须菜981、Gl-1和Gl-s的藻胆蛋白、琼胶和氨基酸等均显著优于其他藻,并且生长较快,可用于琼胶、藻胆蛋白及多糖的提取或鲍的饵料;而细基江蓠繁枝变种生长快、红藻糖苷和海藻糖丰富,可大规模栽培用作鲍的饵料。该研究为丰富及开发利用中国大型海藻种质资源提供了重要的资料。

龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)对逆境胁迫的响应

非还原性二糖海藻糖及其代谢物是调控植物生长发育和逆境响应的信号分子。本研究以大型海藻龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)为对象,从基因转录、蛋白和酶活性3个水平探讨了海藻糖合成酶——海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)对高温、高盐及渗透胁迫的响应。龙须菜中4条TPS序列均具有TPS家族保守结构域(Glyco-transf-20)和TPP家族保守结构域(Trehalose-PPase),且属于Class I亚家族。在转录水平上,高盐胁迫主要促进了TPS1、TPS2和TPS4基因的表达,而渗透胁迫则总体抑制了TPS1、TPS2和TPS3基因的表达。在高盐胁迫48 h时,TPS1蛋白含量升高到对照组的2.03倍。在高温和高盐胁迫24 h时,TPS活性升高,而在高盐胁迫48 h及渗透胁迫条件下酶活性降低。可见海藻糖-6-磷酸合成酶参与了龙须菜抗高温和高盐胁迫的应答,但对渗透胁迫不敏感。该研究为提高龙须菜抗逆性及培育抗逆龙须菜品种提供了参考。

高温下芽孢杆菌对坛紫菜生长及生理的影响

坛紫菜是我国东海区栽培的重要经济海藻,其生长适温为20°C,极限高温为29°C。高温和病原菌均会导致坛紫菜生长受抑、藻体病烂。为研究高温下藻际微生物对坛紫菜生长的影响,本文以坛紫菜叶状体和藻际芽孢杆菌(实验证明该菌株在20°C下为紫菜的益生菌)为材料,检测了在28°C下藻际芽孢杆菌对坛紫菜相对生长率(RGR),抗氧化酶(SOD、POD)活性,可溶性蛋白、游离脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)和藻胆蛋白含量等生理指标的影响。结果显示,28°C下,在实验初始阶段,菌藻共培养组坛紫菜比纯培养对照组有较高的RGR,但随着培养时间的延长,两组的RGR无显著性差异;4 d后两组坛紫菜均出现腐烂,菌藻共培养组的藻体腐烂程度更为剧烈;培养24 h后,菌藻共培养组的SOD、POD活性和MDA水平均显著高于对照组,而渗透调节物质可溶性蛋白和Pro显著低于对照组;共培养组中,坛紫菜的藻胆蛋白含量均显著高于对照组。该研究表明,28°C下,虽然在短期内藻际芽孢杆菌会促进坛紫菜的生长,但随着培养时间的延长反而不利于坛紫菜的生长,且加剧活性氧和渗透压胁迫,表明该菌的生态功能因环境变化而发生了改变。

藻际芽孢杆菌对坛紫菜生理的影响

以宁波象山坛紫菜(Pyropia haitanensis)叶状体和紫菜附生菌——芽孢杆菌(Bacillus sp.WPy SW2)为材料,研究在正常培养温度(20℃)下,不同时间(0、6、12、24、48和72 h)藻-菌共养处理后附生菌对坛紫菜叶状体中过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、光合色素、总蛋白、游离脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量的影响。结果发现:适宜温度下,与坛紫菜纯培养系统(Ph-C)相比,藻-菌共养系统(Ph-B)有利于藻体光合色素和蛋白含量的积累;Ph-B组和Ph-C组细胞膜均未受到氧化,即抗氧化酶含量无显著性差异(P>0.05);两组都产生过量膜脂过氧化物和渗透压调节物质,但是Ph-C组产生得更多(P<0.05)。由此推测,藻际附生菌可能为藻际微环境中的藻体提供营养物质来影响其生长状态及营养物质的积累。

不同生长阶段的坛紫菜对琼胶寡糖激发的响应差异研究

为研究不同生长阶段的坛紫菜对琼胶寡糖激发子的抗性响应差异,选择生长期为50、60、80、110和140 d的坛紫菜叶状体以及自由丝状体,检测在琼胶寡糖刺激后各生长阶段坛紫菜的H_2O_2释放,相关防御基因(Phhsp70、Phrboh、Phsod、Phlox)的表达,以及挥发性物质的变化。结果显示,丝状体H_2O_2的释放量显著高于叶状体,100μg/m L琼胶寡糖可诱导不同时期坛紫菜的H_2O_2爆发。丝状体响应琼胶寡糖刺激后,4个防御相关基因出现显著上调,而叶状体各生长阶段的基因上调幅度较小,各基因变化趋势不同。挥发性物质的种类及含量在不同生长阶段不同,但C8类物质较多。经寡糖处理后,80 d叶状体和丝状体时期的挥发性物质增加的种类较多。研究表明,不同生长阶段的坛紫菜对琼胶寡糖刺激的响应能力和方式不同,以丝状体的响应最强烈。

三叶崖爬藤查耳酮异构酶基因克隆与外源诱导表达及酶活性分析

目的克隆三叶崖爬藤Tetrastigma hemsleyanum查耳酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)基因,探究CHI基因对三叶崖爬藤黄酮合成途径的调控作用。方法分析三叶崖爬藤转录组,获得三叶崖爬藤CHI基因序列,并进行生物信息学分析。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)测定三叶崖爬藤根、茎、块茎、老叶、幼叶及吲哚-3-乙酸(3-indoleacetic acid,IAA)、茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)、脱落酸(abscisic acid,ABA)、水杨酸(salicylic acid,SA)和酵母提取物(yeast extract,YE)等诱导条件下CHI基因的表达量,利用分光光度法测定黄酮含量和CHI酶活性变化,并对其进行相关性分析。结果转录组数据分析结果表明,三叶崖爬藤CHI基因全长为1096 bp(GenBank序号:OQ588006),含有1个长为714 bp的开放阅读框,编码237个氨基酸。三叶崖爬藤CHI蛋白分子式为C1148H1819N285O348S5,等电点(PI)为5.28,相对分子质量为25340,编码的氨基酸全都在膜外,不具跨膜结构,也不存在信号肽。三维空间结构分析表明,三叶崖爬藤CHI蛋白呈明显的倒置三明治状折叠结构,属于Chalcone-3超基因家族。进化树分析结果表明,三叶崖爬藤CHI蛋白序列与葡萄科植物亲缘关系最近。qRT-PCR结果表明,三叶崖爬藤CHI基因在三叶崖爬藤根、茎、块茎、老叶和幼叶等不同组织中均表达。诱导分析结果表明,5种外源诱导物质均提高了三叶崖爬藤黄酮含量,ABA诱导后CHI基因表达水平在72 h达到最高,其余诱导处理CHI基因表达量均在96 h达到最高,CHI酶活性均在96 h达到最高。相关性分析结果表明,三叶崖爬藤黄酮含量与CHI基因表达量不存在显著相关性,与CHI酶活性存在极显著正相关(R 2=0.453)。结论成功克隆了三叶崖爬藤CHI基因,该基因在三叶崖爬藤各组织中均表达。IAA、MeJA、ABA、SA和YE均促进CHI基因表达及酶活性的上升,在转录和翻译水平上调控三叶崖爬藤黄酮合成。

蛋白核小球藻生长和无机碳利用对不同光照强度和CO_2浓度的响应

为了探讨光照强度和CO_2浓度对蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）生长、无机碳利用的复合效应,丰富绿藻中无机碳浓缩机制的资料,该文设置两种光照强度（40和120μmol photons×m–2×s–1）和两种CO_2浓度（0.04%和0.16%）组合成4种条件,比较了蛋白核小球藻生长、无机碳浓度、pH补偿点、光合放氧速率、碳酸酐酶（CA）活性和α-CA基因转录表达对这4种培养条件的响应。结果发现：蛋白核小球藻在高光强高CO_2浓度组生长最快;低光强高CO_2浓度组培养体系中总无机碳浓度为1 163.3μmol×L–1,显著高于其他3组;高光强低CO_2浓度组藻的p H补偿点最高（9.8）,而低光强高CO_2浓度组藻的p H补偿点最低（8.6）;低光强高CO_2浓度组藻的最大光合速率（Vmax）和最大光合速率一半时的无机碳浓度（K0.5）最高,分别是其他3组的1.28-1.91倍和1.61-2.00倍;高光强低CO_2浓度组藻的胞外CA活性最高;而低光强低CO_2浓度组藻的胞外α-CA基因表达量显著高于其他3组。以上结果表明低CO_2浓度可促进蛋白核小球藻的pH补偿点和无机碳亲和力的提高,诱导胞外CA活性及α-CA基因的表达;该藻主要以HCO_3~–为无机碳源,其对无机碳的利用受光照的调节。

藻类植物激素研究进展

藻类植物激素与高等植物中激素作用类似,但其合成和代谢调控等与高等植物又不完全相同。近些年来,随着藻类经济价值的提升和日益广泛的应用,对藻类植物激素的关注和研究也逐渐增多。本文总结了近年来藻类植物激素相关的研究成果,分别对生长素、细胞分裂素、脱落酸、水杨酸、茉莉酸类物质以及油菜素甾醇等植物激素的生物合成、检测及生理作用等进行了阐述,并提出了藻类植物激素今后研究的可能发展方向。

壳聚糖酶法降解工艺优化及其产物的抗氧化活性

在单因素试验的基础上,运用响应面分析法优化壳聚糖酶法催化成壳寡糖的条件及其酶解产物DPPH自由基清除活性。根据单因素试验结果固定壳聚糖底物质量浓度为2 g/100 m L,选取不同酶底比、酶解时间、壳聚糖溶液p H值和酶解温度作自变量,以酶解产物清除DPPH自由基能力为响应值,应用Box-Behnken中心组合法进行四因素三水平试验设计。研究结果表明,4个因素对酶解产物DPPH自由基清除能力的影响为:壳聚糖溶液p H值﹥酶解反应温度﹥酶底比﹥酶解反应时间。通过二次回归模型响应面分析酶解产物DPPH自由基清除活性最佳优化条件为酶解反应时间64 min,E/S 36%,壳聚糖溶液p H 4.6,反应温度54℃。壳聚糖酶解产物实际DPPH自由基清除能力达92.60%,与模型理论值92.36%相比,误差为0.26%。由响应面法优化得到的壳聚糖酶解产物具有较好的DPPH自由基清除能力,值得进一步研究与应用。