水稻种子内生泛菌促进小球藻生长和油脂积累

【目的】从水稻种子中分离出优势内生菌,研究其对小球藻生长、生化组分及油脂积累的影响,探索植物内生菌作为促进微藻生长和生化品质改良的新微生物资源的可行性。【方法】以收获自大田的粳稻品种日本晴种子为试验材料,采用传统表面消毒法分离获得内生菌。内生菌的鉴定采用形态观察和16S rDNA序列分析法。以蛋白核小球藻为研究对象,采用共培养法评估内生菌对小球藻生长及生化指标的影响,以纯藻为对照,将内生菌与蛋白核小球藻种子细胞按菌藻比（10﹕1）接种至BG11培养基进行共培养。采用血球板计数法测定藻细胞数目。同时以纯菌培养为对照,采用平板稀释菌落计数法测定菌藻共培养体系中菌浓的变化曲线。小球藻细胞中叶绿素a和类胡萝卜素的提取采用甲醇浸提法,定量测定采用紫外分光光度法。小球藻油脂提取采用氯仿甲醇浸提法,脂肪酸组分分析采用气相色谱-质谱联用法。【结果】分离获得一株在水稻种子中常见且数量较多的内生细菌,编号为REY-1。REY-1为革兰氏阴性短杆状,经16S rDNA鉴定属于泛菌属Pantoea sp.。REY-1与蛋白核小球藻共培养14 d后,菌藻共培养组中藻细胞浓度达到1.15×10⁸ cells/mL,是对照组的1.97倍。菌藻共培养组与纯菌培养对照组中水稻内生泛菌REY-1的浓度均呈现峰谷式变化曲线,但菌藻共培养组中REY-1的菌浓同比显著低于纯菌培养对照组。14 d培养结束时,菌藻共培养组的菌藻比反转为1﹕100,说明REY-1促进蛋白核小球藻的生长,其自身增殖又受到藻细胞的抑制,二者存在显著的互作效应。菌藻共培养组藻细胞叶绿素a和类胡萝卜素总浓度与对照差异不显著,但单细胞叶绿素a和类胡萝卜素含量分别比对照组下降42.58%和42.68%,二者差异均显著。菌藻共培养组藻细胞油脂含量达到细胞干重的29.90%,比对照组增加78.00%,差异显著,油脂产率（2.14 mg·L^-1·d^-1）比对照组增加了1.68倍。2种培养体系中藻细胞脂肪酸主要组分相似,均为棕榈酸（16﹕0）、亚油酸（18﹕2）和亚麻酸（18﹕3）。REY-1共培养处理使藻细胞的单不饱和脂肪酸相对含量比对照增加了32.37%,短链脂肪酸肉豆蔻酸（14﹕0）相对含量比对照增加了2.12倍,差异显著。此外共培养组藻细胞新合成一种长链脂肪酸-芥酸（22﹕1）,相对含量达到藻细胞总脂肪酸的1.68%。【结论】水稻种子内生泛菌REY-1能在BG11培养液中长期存活并与蛋白核小球藻产生互作,显著提高小球藻生物量和油脂含量,大幅提高小球藻油脂产率并影响脂肪酸相对组成比例的生物学效应。水稻种子内生菌可以作为开发小球藻共生菌的优良微生物新资源。     

稻叶提取液促进蛋白核小球藻的生长和色素合成

蛋白核小球藻是开发营养食品和药物的新材料,本文以新鲜稻叶提取液代替蒸馏水配制BG11培养基,研究了不同浓度稻叶提取液对蛋白核小球藻生长和叶绿素a含量的影响,采用SDS-PAGE技术分析了藻细胞蛋白组分变化。结果表明,稻叶提取液在0.5%~2.0%的浓度范围内均能大幅促进蛋白核小球藻的生长,提高藻细胞叶绿素a的含量,并改变藻细胞的蛋白组分。培养8 d后,2.0%稻叶提取液处理组藻细胞浓度是同期对照组的3.13倍,与1%处理组结果相似。培养4 d后,所有处理组藻细胞叶绿素a的含量达到最大值,其中2.0%稻叶提取液处理组藻细胞叶绿素a含量高达14.91 mg·g-1干重,是对照组的2.58倍。稻叶提取液培养使蛋白核小球藻细胞8种主要蛋白组分相对含量降低,同时产生了4种新蛋白组分。本文结果为水稻叶片的开发应用和蛋白核小球藻的生产养殖提供了新思路。     

表面活性剂CTAC和STAB对蛋白核小球藻的毒作用

采用室内培养法考察了十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)和十八烷基三甲基溴化铵(STAB)对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的生长状况、蛋白质含量、叶绿素含量、脂质过氧化丙二醛(MDA)含量以及超氧化岐化酶(SOD)活性的影响,进而分析了CTAC和STAB对小球藻的毒作用机理.结果表明,CTAC和STAB对蛋白核小球藻的生长抑制效应受浓度和时间的影响显著,STAB对蛋白核小球藻的毒性大于CTAC,且CTAC和STAB作用4 d内,藻细胞蛋白质、叶绿素含量以及SOD活性均先上升后下降,MDA含量逐渐下降.根据5种指标变化与CTAC(或STAB)之间呈现的浓度-效应关系和时间-效应关系推测,表面活性剂对藻细胞的最初攻击点是通过改变其细胞膜膜脂分子的水溶性破坏小球藻的细胞膜,表面活性剂通过刺激细胞产生活性氧自由基引起脂质及其他生物大分子的氧化损伤可能是其对小球藻产生毒害效应的主要机制.     

富碳条件下蛋白核小球藻的生长及其对油脂的积累

[目的]研究富碳条件下蛋白核小球藻的生长及其对油脂的积累.[方法]通过外加乙酸钠的方法形成小球藻生长的富碳环境,研究小球藻在富碳条件下的生长及其对油脂的积累.[结果]外加一定量的乙酸钠能明显促进蛋白核小球藻的生长(P＜0.01),显著提高小球藻中的油脂含量(P＜0.01).[结论]该研究可为小球藻的应用开发及富营养化废水的净化利用提供参考.     

蛋白核小球藻无菌培养体系的建立

[目的]为了建立蛋白核小球藻无菌培养体系。[方法]选取卡那霉素、链霉素、庆大霉素、氨苄青霉素、潮霉素和头孢霉素6种常用抗生素,比较蛋白核小球藻的除菌和纯化效果。同时,对比蛋白核小球藻对不同浓度的卡那霉素和潮霉素的耐受性以及单独使用卡那霉素和潮霉素的多次除菌效果。[结果]卡那霉素和潮霉素对涂布带菌藻液的抑菌和除菌效果明显,其他4种抗生素的抑菌效果较差;小球藻对不同抗生素的耐受性不同,蛋白核小球藻对潮霉素敏感,50 mg/L就可以明显抑制其的生长,而对卡那霉素的敏感性要低得多,在200 mg/L时其生长受到显著抑制。[结论]考虑到高浓度卡那霉素对蛋白核小球藻生长的抑制作用,最终确定用50 mg/L卡那霉素连续3次除菌处理的方式建立蛋白核小球藻的无菌培养体系;同时,测得纯化培养的蛋白核小球藻藻液在685 nm处具有最大吸收峰,在此波长下小球藻的细胞浓度与吸光值呈线性相关,可用A685来估测蛋白核小球藻浓度。     

蛋白核小球藻超声波破壁方法的优化

[目的]蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长快、光合作用强、富含蛋白质和油脂等化合物,可广泛应用于食品、医药和生物能源等行业。建立简易、安全和高效的藻细胞破壁技术是蛋白核小球藻等微藻高值天然化合物萃取及其商业化生产的关键环节之一。[方法]本文以蛋白核小球藻为试材,以细胞破碎率和油脂得率为指标,对超声波破壁法的条件(藻液体积、藻细胞含水量等)和参数(功率、时间、温度等)进行系统优化。[结果]结果表明,超声波破壁最佳条件和参数为:室温25℃,湿藻液pH5,藻细胞含水量20%～50%,超声波输出功率250 W,处理时间为15min,和处理量每次120mL。依此条件和参数进行处理,蛋白核小球藻破壁率达94.8%,油脂萃取率达40.1%。[结论]这一优化的超声波破壁方法简便高效、成本低,对后续产品加工无负影响,为建立蛋白核小球藻高值天然产物的规模化生产工艺提供了科学依据。     

混合营养模式下3种有机物对蛋白核小球藻生长及细胞组成的影响

以一株新分离的蛋白核小球藻SHOU-1002(Chlorella pyrenoidosa SHOU-1002)为试验材料,设置分别添加葡萄糖、谷氨酸钠和酵母浸出物的3组混合营养组和光合自养组,比较不同营养模式下蛋白核小球藻的生长及细胞组成的差异。结果表明：在混合营养模式下接种后蛋白核小球藻细胞密度始终显著高于光合自养组(P＜0.05)。接种后6d内葡萄糖组的藻细胞密度显著高于谷氨酸钠组和酵母浸出物组(P＜0.05)；第10d起,3个混合营养组藻细胞密度无显著性差异(P＞0.05)。培养第12d,谷氨酸钠组和酵母浸出物组的叶绿素a、类胡萝卜素、蛋白和总脂含量显著高于葡萄糖组(P＜0.05),碳水化合物含量则显著低于葡萄糖组(P＜0.05)。随培养时间的延长,葡萄糖组的饱和脂肪酸(SFAs)含量不断升高,多不饱和脂肪酸(PUFAs)含量不断降低；谷氨酸钠组和酵母浸出物组的PUFAs含量则先降低后升高；培养第12d,谷氨酸钠组和酵母浸出物组的PUFAs含量显著高于葡萄糖组(P＜0.05)。表明该株蛋白核小球藻具有混合营养能力且混合营养模式下其生长效能显著提升,混合营养模式下添加酵母浸出物或谷氨酸钠所培养的藻细胞较添加葡萄糖所培养的藻细胞具有更高的营养价值。     

饥饿时间对大型溞摄食行为的影响

研究了不同饥饿时间下大型溞Daphnia magna (体长约3 mm)对沙角衣藻Chlamydomonas sajao和蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidos的摄食选择性。沙角衣藻与蛋白核小球藻相比,具有较高的适口性,但营养价值相对较低。按照沙角衣藻和蛋白核小球藻的比例分别为5×104.35×104、20×104.20×104、35×104.5×104 cells/mL混合投喂饥饿0、0·25、1、4、8 d的大型溞,3 h后测定大型溞的摄食率、滤水率和食物选择系数。结果表明：与饱食组和短时间饥饿(0·25、1 d)组相比,长时间饥饿(4、8 d)导致大型溞对蛋白核小球藻的摄食率和滤水率显著增加(P<0·05),而对沙角衣藻的摄食率和滤水率显著降低(P<0·05);饱食和短时间饥饿状态下大型溞优先摄食沙角衣藻,而在长时间饥饿状态下大型溞优先摄食蛋白核小球藻;大型溞在长时间饥饿和短时间饥饿状态(含饱食)下的最优觅食行为不受食物中沙角衣藻与蛋白核小球藻相对密度的影响。研究表明,大型溞的饥饿状态可以影响其对藻类食物的选择性。     

新杀虫剂HNPC-A9908对蛋白核小球藻生理生化特性的影响

以蛋白核小球藻为材料，采用室内植物生长箱培养方法，研究了HNPC—A9908[O-(3一苯氧苄基)-2-甲硫基-1-(4-氯苯基)丙基酮肟醚]对小球藻细胞的致毒机理。结果表明，低浓度时HNPC—A9908对蛋白核小球藻蛋白质含量具有刺激增加的作用；随着浓度的加大，藻细胞蛋白质含量逐渐降低。同时藻细胞超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性也表现出类似的趋势，说明SOD和POD活性的降低打破了小球藻细胞内活性氧产生与清除之间的正常平衡状态，是HNPC—A9908造成藻细胞活性氧过量产生和积累，进而引起藻细胞膜脂过氧化伤害的主要原因之一     

小球藻自养、异养和混养特性的研究

[目的]为小球藻的高密度培养及开发高附加值代谢产物提供基础参数。[方法]从细胞生长、营养物质吸收、细胞生理生化特性等方面,研究小球藻自养、异养和混养特性。[结果]在异养和混养条件下小球藻生物量显著提高,最大生物量分别是自养时的3.2、4.0倍,对葡萄糖的吸收与生长状态相对应;在不同营养方式下细胞组分存在差别,在异养和混养条件下蛋白质和碳水化合物含量降低,但总脂含量增加;与自养相比,异养和混养时叶绿素含量降低,激发能在2个光合系统间的分配比PSII/PSI降低。[结论]混合培养在高密度高油脂含率小球藻培养方面具重要的应用前景。     

不同频率声波对小球藻繁殖的影响

[目的]研究声波对小球藻繁殖速度的影响,探寻适用于小球藻生长最佳频率。[方法]通过在不同频率的声波条件下对小球藻进行7 d的培养试验,并设置空白对照组,研究不同频率的声波对小球藻生长繁殖的影响。[结果]声波对小球藻生长具有明显的促进作用,尤其是400 Hz的声波作用效果最好。[结论]一定范围频率的声波可以有效促进小球藻的繁殖。     

酵母轮虫和以小球藻、螺旋藻强化的轮虫对3种仔鱼人工育苗效果的影响

分别采用酵母轮虫和以小球藻、螺旋藻粉强化培育5 h的酵母轮虫为饵料,投喂尖吻鲈Lates calcar-ifer、卵形鲳鲹Trachinotus ovatus、美国红鱼Sciaenops ocellatus仔鱼,比较其成活率。结果表明：投喂酵母轮虫仔鱼的成活率为0-4.3%,而投喂小球藻和螺旋藻粉强化的轮虫仔鱼成活率显著提高,分别为85.3%-97.3%和79.3%-94.3%。     

金属纳米颗粒对蛋白核小球藻生长活性的影响

研究了金属Fe、Ni纳米颗粒对蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa生长活性的影响,探讨了金属纳米材料的生物安全性问题。结果表明：Fe、Ni金属纳米颗粒不仅能吸附在藻细胞表面,造成其团聚沉淀,而且还能进入细胞内部,引起细胞的形变和结构损伤,从而抑制了小球藻的正常生长,降低小球藻的生物量,对小球藻具有一定的毒性效应。     

十六烷基三甲基溴化铵对蛋白核小球藻的毒性效应

以蛋白核小球藻为受试物,分别设0(CK)、0.06、0.12、0.18、0.24、0.30、0.36 mg/L十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)处理,考察CTAB对藻生长和生化指标的影响,分析其致毒机理。结果表明:CTAB对蛋白核小球藻96 h EC50值为0.17 mg/L;藻细胞叶绿素a、水溶性蛋白质含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性随CTAB浓度增加呈先升后降趋势,当CTAB剂量≤0.06 mg/L时,叶绿素a含量略微上升,>0.06 mg/L时,叶绿素a含量急剧下降;CTAB剂量≤0.24 mg/L处理下蛋白质含量增加,CTAB剂量≥0.30 mg/L处理时水溶性蛋白含量低于对照组;除剂量≤0.06 mg/L处理外,SOD活性随CTAB剂量的增大呈下降趋势;脂质过氧化丙二醛(MDA)含量则随CTAB浓度增加逐渐上升;CTAB对蛋白核小球藻的致毒机理为通过破坏细胞膜完整性,抑制SOD活性,导致MDA含量持续上升。     

发酵条件对蛋白核小球藻脂肪含量的影响

利用单因素和正交试验法研究了蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidos aFACHB-29）培养基中的碳源、氮源、碳氮比、pH、温度等对其生物量和脂肪含量的影响。首先用单因素方法对5个相关影响因素的效应进行了评价,并筛选出了对生物量生长和脂肪含量有显著影响的3个因素：葡萄糖浓度、硝酸铵浓度和pH;再用正交试验法确定了生物量生长的最佳条件为：葡萄糖浓度为2％,pH值为7．5,硝酸铵浓度为0．016％。最终,发酵液中的藻体含量可达到5．6g,L,脂肪含量可达到1．46g/L。     

Plasmalemma: The Seat of Dual Mechanisms of Ion Absorption in Chlorella pyrenoidosa

Dual mechanisms of absorption of rubidium were demonstrated in a nonvacuolate unicellular alga, Chlorella pyrenoidosa, in both the light and the dark. The two mechanisms were sensitive to metabolic inhibitors. At high concentrations rubidium enhanced the respiration of Chlorella cells. The findings support the conclusion that the mechanisms of rubidium absorption in both the low and high concentration ranges are active processes and reside in the plasmalemma.     

Possible Explanation of Fluoride-Induced Respiration in Chlorella pyrenoidosa

Low concentrations of sodium fluoride significantly increase oxygen consumption and total phosphorylated nucleotides in respiring Chlorella pyrenoidosa. Measurements of gas exchange at several pH values indicate that the stimulation is probably related to the undissociated hydrogen fluoride concentration in the suspending media.     

Probit transformation: improved method for defining synchrony of cell cultures

Cell numbers can be converted to probits that are used to compare the degree and timing of synchronized cell cultures. Data from synchronous cultures of Chlorella pyrenoidosa have been analyzed by this method by means of a readily available computer program. The method can be used with any biological system that generates normal sigmoidal data.     

长肢秀体溞对富营养化水体藻类的生物操纵

在实验室和开放生态系统中研究了长肢秀体溞(D iaphanosoma leuchtenbergianumF ischer)对斜生栅藻(Scem edesmus obliquusTurp)、铜绿微囊藻(M icrocystis aeruginosa)和蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosaCh ick)的牧食力和对水体中浮游动物和藻类数量、生物量、群落结构及水体中理化性质的影响,结果表明:藻类生物量在一定范围内,长肢秀体溞的摄食速度随藻类生物量增加而增加,藻类生物量超过一定值(即饱和值)时,摄食速度随之下降。长肢秀体溞对斜生栅藻和小球藻具有较高的选择性,对铜绿微囊藻的选择性较差。水泥池中每升水放养长肢秀体溞600个以上,即可对水体中浮游动物和藻类的数量、生物量、群落结构产生显著的影响,同时降低水体中总氮、总磷和CODMn的浓度,增加水体透明。7月份之前,可以利用放养长肢秀体溞的方法来控制水体中藻类。     

Intensity Dependence of the Fluorescence Lifetime of in vivo Chlorophyll Excited by a Picosecond Light Pulse

New data on intensity-dependent lifetimes indicate that all previous in vivo fluorescence studies of chlorophyll by picosecond techniquies must be reinterpreted. Anomalously short lifetimes result from high-intensity effects due to exciton-excition annihilation processes. Measurements in Chlorella pyrenoidosa with single-pulse, low-intensity excitation indicate a longer "true" lifetime of 650 +/- 150 picoseconds.