坛紫菜丝氨酸羟甲基转移酶基因的克隆及表达特征

丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)在植物应答逆境胁迫中发挥着重要作用。本研究以坛紫菜(Pyropia haitanensis)为研究材料,采用普通PCR技术克隆得到2条坛紫菜的SHMT全长基因序列,分别命名为PhSHMT-1(GenBank收录号:MF687405)和PhSHMT-2(GenBank收录号:MF687406)。其中,PhSHMT-1序列全长1710 bp,包含一个1491 bp的开放阅读框,所编码的多肽包含497个氨基酸,分子量为121.443 kDa,等电点为4.93;PhSHMT-2序列全长1957 bp,包含一个1395 bp的开放阅读框,所编码的多肽包含465个氨基酸,分子量为113.969 k Da,等电点为4.95。多序列比对和系统进化树分析结果确认PhSHMT-1和PhSHMT-2基因属于SHMT基因家族。qRT-PCR定量分析结果表明,高温胁迫条件下,2条PhSHMT基因的表达模式基本一致,均表现为先上调后下调再上调的趋势,这说明SHMT基因可能在坛紫菜应答高温胁迫过程中发挥作用。     

3种植物生长调节剂对坛紫菜自由丝状体生长与光合色素含量的影响

采用单因素分析法,比较研究了添加3种外源植物生长调节剂(吲哚乙酸IAA、2,4-二氯苯氧乙酸2,4-D、激动素KT)对野生型坛紫菜(Pyropia haitanensis)自由丝状体生长及光合色素含量的影响。结果表明:与对照组相比,低浓度的IAA(0.5~4.0 mg·L~(-1))和KT(0.5~2.0 mg·L~(-1))对藻体的特定生长率有显著影响,以2.0 mg·L~(-1)IAA和1.0 mg·L~(-1)KT对藻体的促生长效应最大,培养25 d时藻体鲜重增加最大,分别是对照组的1.90倍和1.52倍(P0.05)。高浓度的IAA(6.0~10.0 mg·L~(-1))和KT(4.0~10.0 mg·L~(-1))却会抑制藻体生长(P0.05)。培养25 d时,与对照组相比,2.0 mg·L~(-1)IAA和1.0 mg·L~(-1)KT均有利于叶绿素a(Chl a)和类胡萝卜素(Car)的合成,Chl a含量分别增加了23.7%和23.8%;Car含量分别增加了31.0%和28.6%(P0.05)。然而,高浓度的IAA和KT(6.0、10.0 mg·L~(-1))不利于Chl a的合成,其处理浓度越高,Chl a含量下降越多。与对照组相比,较低浓度的IAA(1.0~2.0 mg·L~(-1))明显促进藻红蛋白(PE)和藻蓝蛋白(PC)合成,其中2.0 mg·L~(-1)IAA处理组PE、PC含量最高,分别增加了59.1%和45.7%(P0.05)。较低浓度的KT(0.5~2.0 mg·L~(-1))均有利于PE、PC合成,其中0.5 mg·L~(-1)KT处理组的PE、PC含量增加最多,分别提高了48.4%和50.5%(P0.05)。高浓度的IAA(6.0、10.0 mg·L~(-1))和KT(10.0 mg·L~(-1))则明显降低了PE、PC合成(P0.05)。2,4-D对藻体的特定生长率和光合色素合成无显著影响(P0.05)。     

高温胁迫下坛紫菜中红藻糖苷及其异构体的含量变化

为了解热激应答下坛紫菜中红藻糖苷和异红藻糖苷含量的变化,以及两者与坛紫菜高温耐受性之间的联系,以ME-05坛紫菜为样品,采用高效液相色谱三重四级杆质谱联用技术(HPLC-MS)分析35℃高温胁迫和20℃恢复培养条件下,坛紫菜中红藻糖苷及其异构体含量的变化趋势,通过两者的含量波动,探讨其与坛紫菜耐受性之间的关系。结果表明,相同品种、相同日龄但生长地点不同的坛紫菜中,红藻糖苷含量稳定;不同生长阶段的坛紫菜经35℃高温胁迫后,红藻糖苷和异红藻糖苷含量减少,经恢复培养3 h后发现红藻糖苷和异红藻糖苷含量逐渐回升并超过对照组;红藻糖苷和异红藻糖苷的变化率为:Ⅲ组(生长期第75天)> Ⅳ组(生长期第135天)> Ⅱ组(生长期第45天)> Ⅰ组(丝状体),红藻糖苷的变化更为敏感且具有规律。综上,红藻糖苷与坛紫菜的生长状况和抗逆能力相关,可作为紫菜选育的指标物。本研究结果为进一步探讨坛紫菜在高温胁迫下的生理响应及健康养殖奠定了理论基础。     

坛紫菜藻红蛋白粗提技术的研究

[目的]快速、有效、大批量地提取藻红蛋白。[方法]以坛紫菜为原料,采用溶胀法、化学试剂法和搅切法3种粗提技术,以藻红蛋白的提取得率、纯度和提取时间为参数对3种方法进行比较。[结果]溶胀法采用0.01mol/LTris-HCl（pH8.0）浸提9h,藻红蛋白得率为9.71mg/g,纯度（A565/A280）为0.45;化学试剂法在0.100mol/LSDS溶液作用4h时,藻红蛋白得率为24.35mg/g,纯度（A565/A280）为0.22左右;搅切法采用搅切速度18000r/min作用6min,藻红蛋白得率达到23.11mg/g,纯度（A565/A280）为0.30。[结论]综合比较,搅切法提取藻红蛋白效率高,藻红蛋白得率和纯度较好,处理量较大,是一种十分有效的粗提方法。     

坛紫菜甲醇提取物屏蔽紫外能力的研究

分别用浓度为80%,90%和100%的甲醇提取坛紫菜的天然防晒物质,分析其紫外吸收能力和抗氧化能力.结果表明,采用80%的甲醇对坛紫菜进行提取的效果最好.坛紫菜的MAAs粗提物在紫外波段(ultraviolet radiation,UVR,280～400 nm)具有明显的吸收峰,说明该提取物具有良好的紫外吸收能力.将MAAs粗提物与市购防晒乳霜(自然堂,SPF18)分别按质量比为1∶30,1∶20,1∶10和1∶5的比例混合后,MAAs粗提物可以显著改良市购防晒乳霜的抗紫外能力,其防晒系数(SPF,sun protection factor)分别增大到22,43,87和114.MAAs粗提物对DPPH和羟自由基的清除率分别为12.82%和0.58%.因此,MAAs粗提物可作为功效成分添加剂应用于防晒化妆品中.     

坛紫菜全自动加工设备及工艺的改进

针对坛紫菜一次加工存在孔洞多、厚薄不均、光泽度差、质量不稳定等问题,在坛紫菜软化、漂洗、清洗、精切、浇饼、烘干等工艺流程上对技术参数和相应设备进行了改进;针对坛紫菜收割批次第1→2→3水菜质逐渐变粗、变厚等不同特点,优化了坛紫菜二次精加工中前烤、调味、后烤、再干几个关键环节的技术参数,并对供菜机进行改进。通过坛紫菜一、二加工工艺及关键设备的改进,生产出符合国际质量标准,规格19cm×21cm,重量2.7～3.3g,厚度0.3～0.5mm的紫菜片张,片张平整,光泽度亮,孔洞极少,外形美观,益于调味均匀;在此基础上,二次精加工生产出香、酥、脆、色泽深绿色的1.5～7.5g原味、辣味系列海苔产品,生产出的海苔保留了各种营养成份的含量,其中蛋白质含量37.0g/100g,二十五碳五烯酸(EPA)含量7.0g/kg,维生素C含量49mg/100g。     

坛紫菜耐高温品系的选育与海区中试

利用人工诱变和体细胞再生技术,选育出可在30℃下生长的坛紫菜耐高温品(Q-1),实验结果表明:(1)在高温(28℃和30℃)下培养15d,Q-1品系的壳孢子成活率分别为76.8%和60.1%,分裂率分别为100%和83%;而对照组野生型(WT)品系的壳孢子成活率分别为15.9%和6.7%,分裂率分别为90.4%和63.8%。Q-1品系的壳孢子成活率和分裂率均远高于WT品系。(2)在常温(24℃)下培养35d的Q-1和WT品系壳孢子苗,在24℃、28℃和30℃组中再分别培养25d,Q-1品系的苗平均体长分别增加了19.4、10.8和2.8倍,而WT品系的苗平均体长分别只增加了7.3、1.7和0.9倍;Q-1品系的苗平均体长分别为WT品系的2.5、5.8和1.9倍。另外,在28℃和30℃中培养15d的WT品系幼苗发生了大面积腐烂;而Q-1品系幼苗没有出现任何烂苗迹象,表现出较好的生长。Q-1品系在海区中试中也表现出很好的耐高温特性。2008年秋季,坛紫菜采苗后遇到了长时间的高温天气,当地传统养殖的坛紫菜野生种发生了大规模腐烂与脱苗,产量大幅度减少;而Q-1品系的苗仍然维持良好的生长势头,没有出现烂苗,取得了高产。由此证实,Q-1品系是既能较快生长又耐高温的品系,有很大的生产应用价值。     

营养盐可得性对坛紫菜氮磷吸收、生长及藻红蛋白含量的影响

实验室条件下,研究了N、P浓度、不同化合态N及N∶P比值对坛紫菜(Porphyra haitanensis)N、P吸收速率,以及P浓度对坛紫菜生长速率和藻红蛋白含量的影响。结果表明,随着营养盐浓度的升高,坛紫菜对N、P的吸收速率也随之增高,当无机氮浓度达到100μmol/L时,坛紫菜对N、P的吸收速率趋向接近最大值;当NO3--N∶NH4+-N比值为1∶5时,坛紫菜对N的吸收达到最大值;坛紫菜对P的吸收速率随NO3--N∶NH4+-N比值的减小而略有增大;坛紫菜对N的吸收速率随着N∶P比值的增大而增大,而对P的吸收速率随着N∶P比值的增大而减小;在磷浓度低于12μmol/L的情况下,坛紫菜的生长速率和藻红蛋白含量随着P浓度的升高而增加,高于12μmol/L时,则不再增加。     

坛紫菜耐低氮磷品系选育的研究

在含氮量仅为海区的1／100、含磷量仅为海区的1／15的低氮、磷环境下，对人工选育和建立纯系的坛紫菜褐绿色、红棕色品系3代叶状体（F1、F2、F3）的耐受力情况及生长情况进行研究，发现2个品系的藻体均具有极强的耐低氮、磷能力：1）褐绿色藻体在低氮、磷环境下培养21d才停止生长，叶片无成熟现象，仅轻微的腐烂和萎缩．3～4cm长的藻体培养7～9d时的长度日生长量是对照组的4．73倍，鲜重日增重率是对照组的5．29倍；培养18～21d时的长度日生长量为（0．86±0．27）cm，鲜重日增重率为（5．32±0．21）％．褐绿色品系F3代的平均长度比对照组长28．7cm．2）红棕色藻体在相同条件下培养15d后停止生长，叶片无成熟、腐烂和萎缩，3代叶状体在低氮、磷甚至无氮、磷环境下的耐受力和生长状况均比较稳定且有所提高，遗传性状比较稳定．3～4cm长的红棕色藻体在低氮、磷环境下培养7～9d时的长度日生长量是对照组的4．95倍，鲜重日增重率是对照组的3．58倍；培养13～15d时藻体的长度日生长量为（1．92±0．53）cm，鲜重日增重率为（13．61±0．46）％．F3代的平均长度比对照组长23．16cm．3）通过选育可以看出褐绿色品系比较耐低氮、磷，该品系可以较好地解决养殖过程中低氮、磷环境对于紫菜养殖所造成的危害，缓解由于养殖密度过大而造成的病害发生和减产、减收现象．     

坛紫菜杂交品系优势的初步评价

通过坛紫菜诱变选育品系和野生选育品系间杂交,筛选出了4个经济性状优良的杂交品系(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ);杂交品系的子代表现出较大的杂交优势,既具有亲本优势,又具有超亲优势;品系Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的3～5cm幼苗经过10d培育,平均日增重量的超标优势分别达12.35%、139.78%、107.57%和173.52%;杂种优势指数达99.83%、213.07%、184.44%和243.05%;品系Ⅱ耐高温能力较强,在29℃水温中可正常生存10d以上;品系Ⅲ在4个杂交品系中生长最快,培育20d时藻体的平均长度是父本的1.29倍,总藻胆蛋白含量最高,达(103.83±0.49)mg/g干品;品系Ⅳ和Ⅴ藻体宽而薄,不易腐烂和老化,其中品系Ⅳ叶绿素含量高达(9.79±0.48)mg/g干品,比母本高46.21;从杂交品系的性状稳定性来看,品系Ⅱ的F2和F3叶状体长度生长相对稳定,品系Ⅲ的F3叶状体经过选育后,生长性能比F2叶状体更加突出。和F2叶状体相比,品系Ⅳ的F3各项指标表现出较大的稳定性。本研究为坛紫菜杂交育种的应用积累了有用资料。