雨生红球藻积累虾青素的研究进展【文献综述】.doc

1、毕业论文文献综述生物工程雨生红球藻积累虾青素的研究进展摘要本文探讨了影响雨生红球藻虾青素累积的因素，如光照、温度、营养盐、活性氧、植物激素和其它因子。并对雨生红球藻生产应用的前景做展望。关键词雨生红球藻；虾青素；生化调控雨生红球藻HAEMATOCOCCUSPLUVIALIS是一种生活在淡水中的单细胞绿藻，在分类学上属于绿藻门、绿藻纲、团藻目、红球藻科、红球藻属。雨生红球藻在多种不适宜生长的外界环境条件下能积累大量次生类胡萝卜素，其中80以上为虾青素ASTAXANTBIN及其酯类。虾青素是一种近年来进入国际研发领域的红色类胡萝卜素，广泛存在于自然界，尤其是海洋生物体内，其抗氧化能力比其他类胡萝卜

2、素强10倍，比维生素E强550倍，被誉为“超级维生素E”。虾青素的着色能力显著，并具有抗癌症、抗衰老、增强免疫力等一系列重要的生理功能，鉴于此，它被广泛应用于保健品、医药、水产养殖等领域，具有广阔的应用前景。雨生红球藻中虾青素的积累量可高达细胞干重的24,，被认为是自然界中天然虾青素含量最高的生物，利用红球藻来生产虾青素具有巨大的发展前景1。雨生红球藻累积虾青素是为了保护自身细胞免受氧化作用和高光强等环境胁迫作用的伤害，而在此种条件下是不利于生物量的大量累积的，这便成为限制红球藻高效生产虾青素的根本问题。1影响雨生红球藻虾青素累积的因素11光照光照是红球藻诱导虾青素大量积累的重要因子，高强度光

3、照下虾青素的合成会得到促进27。董庆霖等在研究中得出强光照射诱导雨生红球藻合成虾青素的机理在于其提高了1，5二磷酸核酮糖羧化酶和硝酸还原酶活性，导致硝酸盐浓度迅速降低而最终又抑制了这两种酶的活性，造成雨生红球藻碳代谢光合作用及氮代谢效率大幅度下降，即“碳饥饿”和“氮饥饿”。在此状态下，为了生存，细胞内合成虾青素的相关基因被激活，藻细胞开始并积累合成虾青素以抵御不良的环境条件2。许多研究者认为，红球藻中虾青素大量合成的诱发因子可能是光合反应引起的氧胁迫，而不是光本身。尽管高强度光照是虾青素合成的重要因子，但光照并不是虾青素合成的必要条件，在异养,没有光照条件下它也能以较慢的速度合成虾青素。12温

4、度红球藻适宜的生长温度为20左右，提高温度有利于红球藻中虾青素的积累510。苗凤萍等在研究中发现22与25时的红球藻中虾青素的含量和产量最大，且样本中虾青素的产量及含量变异度较小，这说明雨生红球藻累积虾青素的最适温度范围在2225之间，因此在生产实践中，我们可考虑将温度控制在22与25左右，以使虾青素产量达到最高，获得最佳经济效益8。随着温度的不断升高，生物量与虾青素含量都经历了一个上升一最高一下降的过程，但是两者的变化却有所不同与最适温度时相比，温度升高和降低都使生物量显著降低，28和18时的生物量基本一样，比25时降低了一半，但是低温比高温对虾青素含量的影响更大，15时虾青素的含量比25时

5、降低了65，而28时只降低了17。低温对虾青素产量的影响是通过同时降低生物量和虾青素含量而起作用，而高温对虾青素含量的影响并不很大，主要是通过降低生物量而影响虾青素的产量8。13营养盐许多实验表明营养盐的缺乏会对雨生红球藻积累虾青素造成影响1115。董庆霖等提出盐胁迫诱导雨生红球藻合成虾青素的机理在于高浓度的氯化钠抑制了NR的活性，导致细胞内氮源供应不足即“氮饥饿”；高浓度的氯化钠和“氮饥饿”，二者都直接和间接地抑制1，5二磷酸核酮糖羧化酶的活性，并由此导致二氧化碳固定量的减少碳饥饿，表现为细胞生长速率下降或停止生长。在此代谢状态下，为了生存雨生红球藻细胞内虾青素合成的相关基因被激活，开始合成

6、并积累虾青素11。这与他们在光照强度对雨生红球藻合成虾青素的影响研究中得出的结论基本一致。蒋霞敏等在实验中得出缺氮条件能诱导红球藻的虾青素的形成。磷、铁离子对雨生红球藻虾青素的累积也有明显的促进作用。证明了在正常生长的红球藻中施加磷胁迫、铁胁迫都诱导虾青素的合成，推测是由于缺磷、缺铁使得红球藻生长不利，促使绿色的游动孢子向红色的静孢子转换，从而导致类胡萝卜素的大量累积12。14活性氧许多实验发现雨生红球藻积累虾青素与体内活性氧有关。在王劲等实验中发现1诱生剂亚甲基蓝MB能够提高雨生红球藻虾青素含量，在添加浓度为107MOLL时，虾青素含量显著提高。2三种活性氧1O2,H2O2,OH均对雨生红球

7、藻细胞生长有抑制作用，但MB对细胞生长的抑制作用小于H2O2和OH诱生剂16。15植物激素许多研究发现植物生长激素对雨生红球藻积累虾青素有促进作用1724。孟春晓等在研究中发现一定浓度的2，4D可能对雨生红球藻细胞积累虾青素存在影响，低浓度2，4D可能促进雨生红球藻细胞分裂而抑制虾青素积累；而高浓度2，4D却可能通过抑制雨生红球藻细胞分裂而促进虾青素积累，因为在雨生红球藻中藻细胞生物量的积累和虾青素的积累总是一对矛盾体。在研究中，添加200MGL的2，4D对雨生红球藻积累虾青素具有明显的促进作用17。高政权等在实验中得出1一定质量浓度的水杨酸能促进雨生红球藻积累虾青素。25MGLSA处理能显著

8、促进雨生红球藻积累虾青素比对照组提前23D；且虾青素产量比对照组提高758。310MGLSA处理对雨生红球藻积累虾青素有较强的促进作用比对照组提前L3D，但它对藻细胞有一定的副作用；而高质量浓度的SA1520MGL对藻细胞有强烈的致死作用18。其它植物激素如萘乙酸19，脱落酸20，乙烯利21，6一苄氨基嘌呤22等对雨生红球藻积累虾青素的影响也有相关报道。16其它因素李立欣等的研究结果中得出在BBM培养基中复合添加VB1、VB12和VH均能不同程度地促进雨生血球藻游动细胞的生长。添加VB12VH可以显著提高细胞密度值、虾青素质量浓度,其他处理组促进效果次之25。除以上各影响因素外，干燥1、机械胁

9、迫1、稀土元素CE26等也会促进虾青素的积累。2小结影响雨生红球藻累积虾青素的因子众多，现在有较多研究的有光照，温度，营养盐，活性氧，植物激素等，但是各因子之间的交互作用的研究较少。3展望目前虾青素作为天然色素和生物活性物质受到了极大的重视，具有广阔的应用前景和巨大的市场。随着人们对雨生红球藻虾青素积累条件、生理生化过程、酶学基础以及基因表达水平等认识的逐步清晰以及基因工程手段的逐步成熟，将会根本性地改变雨生红球藻虾青素生产的限制问题。参考文献1滕长英,张立,缪静等雨生红球藻虾青素积累机制的研究进展J海洋科学,2006,301277812董庆霖,邢向英,赵学明光照强度对雨生红球藻合成虾青素的影

10、响J水生生物学报,2007,3134454473陈书秀,梁英光照强度对雨生红球藻叶绿素荧光特性及虾青素含量的影响J南方水产,2009,51174董庆霖,赵学明,邢向英强光照对雨生红球藻合成虾青素的影响J高校化学工程学报,2007,146856885蒋霞敏,柳敏海,沈芝叶温度、光照与盐度对雨生红球藻诱变株虾青素累积的调控J中国水产科学,2005,1267147186任长江光强对雨生红球藻生长的影响J河南师范大学学报自然科版,2009,3661111137PARK,EUNKYUNG,CHOULGYUNLEEASTAXANTHINPRODUCTIONBYHAEMATOCOCCUSPLUVIALISU

11、NDERVARIOUSLIGHTINTENSITIESANDWAVELENGTHSJJMICROBIOLBIOTECHNOL2001,116102410308苗凤萍,李夜光,耿亚红等温度对雨生红球藻HAEMATOCOCCUSPLUVIALIS生物量和虾青素产量的影响J武汉植物学研究,2005,23173769梁英,陈书秀温度对雨生红球藻叶绿素荧光特性及虾青素含量的影响海洋湖沼通报J2009,311212010TERENCEJEVENS,RANDALLPNIEDZ,GARYJKIRKPATRICKTEMPERATUREANDIRRADIANCEIMPACTSONTHEGROWTH,PIGMENT

12、ATIONANDPHOTOSYSTEMIIQUANTUMYIELDSOFHAEMATOCOCCUSPLUVIALISCHLOROPHYCEAEJJAPPLPHYCOL,2008,2041142211董庆霖,赵学明,邢向英等盐胁迫诱导雨生红球藻合成虾青素的机理J化学工程,2007,351454712蒋霞敏,柳敏海,任凯来化学因子对雨生红球藻诱变株虾青素积累的调控J宁波大学学报理工版,2005,9330631213董庆霖,赵学明,邢向英乙酸钠诱导雨生红球藻合成虾青素的机理J微生学报,2007,34225626014高政权,孟春晓,王栋FE2,醋酸盐和双氧水对雨生红球藻积累虾青素的影响J上海水产大学

13、学报,2007,16433434015李涛,李爱芬,张成武等FE3对雨生红球藻HAEMATOCOCCUSPLUVIALIS生长及荧光特性的影响J武汉植物学研究,2009,27664364916王劲,段舜山活性氧对雨生红球藻生长及虾青素含量的影响J生态科学,2006,25321322117孟春晓,高政权,叶乃好2,4二氯苯氧乙酸2,4D对雨生红球藻中虾青素积累的影响J微生物学通报2008,35121884188718高政权,孟春晓,刁英英施用水杨酸对雨生红球藻中虾青素积累的影响J水产科学,2007,26737738019高政权,孟春晓,车青添加萘乙酸NAA对雨生红球藻中虾青素积累的影响J黑龙江畜

14、牧兽医,2007,11596220孟春晓,高政权外源脱落酸ABA对雨生红球藻中虾青素积累的影响J黑龙江畜牧兽,2007,7686921高政权,孟春晓外源乙烯利对雨生红球藻中虾青素积累的影响J食品科学,2007,281037638022高政权,孟春晓,刘涛6苄氨基嘌呤对雨生红球藻中虾青素积累的影响J水利渔业，2007,276212623崔宝霞,钟方旭植物生长调节剂对雨生红球藻细胞增殖及虾青素积累的影响J水产科学,2008,27947848224韩春梅,刘建国,张勇不同激素配伍对雨生红球藻HAEMATOCOCCUSPLUVIALIS细胞生长和虾青素累积的调节作用J藻株差异及应用海洋与湖沼,2009,40443043625李立欣,段舜山,战友复合维生素对雨生血球藻生长及虾青素积累的影响J黑龙江科技学院学报,2009,191121526李哲,蔡明刚,黄水英等稀土元素CE对雨生红球藻生长及虾青素积累影响的研究J海洋科学,2008,3293741