1、毕业论文开题报告生物技术甲基茉莉酸对雨生红球藻虾青素含量的影响及分子机理的研究一、选题的背景与意义雨生红球藻（HAEMATOCOCCUSPLUVIALIS）是一种淡水单细胞绿藻，隶属于绿藻门、团藻目、红球藻科、红球藻属，由于能积累一种经济价值很高的药用次生代谢产物虾青素，近年来已成为国际上藻类学研究的热点之一。在天然虾青素生产来源（甲壳动物的壳、酵母菌、微藻类）中，雨生红球藻中虾青素的含量最高2，大量研究表明雨生红球藻对虾青素的积累速率和生产总量较其它绿藻高，是虾青素生产的主要原料。而且雨生红球藻所含虾青素及其酯类的配比约70的单酯，25的双酯及5的单体与水产养殖动物自身配比极为相似，此外，雨
2、生红球藻中虾青素的结构以3S一3S型为主，与鲑鱼等水产生物体内虾青素结构基本一致，其工厂化生产和优良品系的培育已引起人们广泛关注。虾青素（ASTAXANTHIN）是一种红色的天然类胡萝卜素，是一种优质、高效、安全的着色剂和天然抗氧化剂，能提高动物的免疫力和存活率，增加动物产品的营养价值和色泽外观。虾青素具有清除氧自由基的强大能力，其抗氧化活性是类胡萝卜素的10倍、维生素E的550倍，被誉为“超级维生素E”。人工合成的虾青素价格昂贵（每公斤3000美元），其着色能力和抗氧化能力较天然虾青素低，而且动物体对化学合成的虾青素的吸收能力较弱，人工合成虾青素过程中含非天然的异构体和有害物质污染，因此人们
3、对天然虾青素的兴趣较高。天然虾青素对人体绝对安全，目前主要作为人类的高级保健食品、家畜的饲料添加剂。目前仅鲑鱼饲料一项的年市场容量就超过185亿美元，并以每年8的速率递增；畜禽饲料添加剂的年市场容量也有125亿美元，作为食品添加剂更显示出极大的市场潜力。甲基茉莉酸能够在植物的抗逆反应中诱导植物抗毒素的产生，在细胞工程中是促进次生代谢产物积累的重要诱导因子。前人研究表明，甲基茉莉酸可诱导紫杉醇、长春花碱、银杏内酯和类胡萝卜素等次生代谢产物的产生和积累。但目前甲基茉莉酸对雨生红球藻细胞生长和虾青素积累的影响还未见报道。在虾青素生物合成中，1脱氧D木酮糖5磷酸合成酶1DEOXYDXYLULOSE5P
4、HOSPHATESYNTHASE，DXS催化丙酮酸和G3P缩合生成1脱氧D木酮糖5磷酸，是新近发现的DXP（1DEOXYDXYLULOSE5PHOSPHATE）途径的第一个酶，也是第一个限速酶，是虾青素代谢工程的最重要靶点。在番茄果实成熟过程中，DXS的表达量与类胡萝卜素的积累具有很高的一致性。在胡椒DXS的研究中表明，当CHLOROPLAST叶绿体向CHROMOPLAST成色素细胞转变过程中，DXS表现出超量表达，这是因为需要更多的IPP参与类胡萝卜素的生物合成。可以看出，DXS是虾青素等类胡萝卜素合成和积累的关键基因。针对雨生红球藻虾青素在应用上的巨大潜力，通过研究甲基茉莉酸对雨生红球藻细
5、胞生长和虾青素含量的影响，寻找适合虾青素积累的最佳诱导子及其酸浓度，为虾青素的工厂化生产提供技术基础。通过研究甲基茉莉酸对雨生红球藻虾青素合成关键酶基因DXS表达的影响，确定DXS基因表达与虾青素积累的关系，从而在分子水平上阐明雨生红球藻虾青素积累的原因和机理。本项目试图为进一步提高雨生红球藻的培养产量和虾青素含量提供新的技术支持。通过在不同甲基茉莉酸的浓度梯度下虾青素的含量的测定，找出具有最大生产优势的生产虾青素的方法，并进行推广，在今后生产应用上逐渐取代人工合成的虾青素，提高生物吸收效果和其生物利用的安全性。同时它的完成，将为研究虾青素基因的表达、信号传导和调控提供新的实验途径和模型。二、
6、研究的基本内容与拟解决的主要问题（一）研究的基本内容1、甲基茉莉酸对雨生红球藻的生长及虾青素含量的影响；2、雨生红球藻RNA的提取；3、甲基茉莉酸诱导下雨生红球藻DXS基因的表达；4、比较DXS基因表达与虾青素含量积累的关系。二）拟解决的主要问题1、雨生红球藻RNA提取方法的优化；2、建立雨生红球藻虾青素含量的测定方法。三、研究的方法与技术路线四、研究的总体安排与进度200992009121）研究甲基茉莉酸对雨生红球藻细胞生长的影响；2）雨生红球藻RNA提取；20103201061）究甲基茉莉酸对雨生红球藻虾青素积累的影响；2）DXS基因核心片段的克隆；20107201091）研究甲基茉莉酸处
7、理下DXS基因的表达；2）研究DXS基因表达与虾青素积累之间的相关性；2010102010121）探讨虾青素积累分子机理；20111201131撰写毕业论文。五、主要参考文献1RICHMONDAHANDBOOKOFMICROALGALCULTUREBIOTECHNOLOGYANDAPPLIEDPHYCOLOGYMIOWA,USABLACKWELLSCIENCELTD,20042812882SHIBATAA,KIBAY,ALATIN,ETALMOLECULARCHARACTERISTICSOFASTAXANTHINANDBETACAROTENEINTHE总RNA的的提取反转得到CDNA雨生红球藻
8、生长和虾青素含量的变化雨生红球藻DXS基因的表达研究比较DXS基因表达与虾青素含量积累的关系甲基茉莉酸处理后的雨生红球藻雨生红球藻用信号调控因子甲基茉莉酸处理雨生红球藻PHOSPHOLIPIDS,MONOLAYERANDTHEIRDISTRIBUTIONSINTHEPHOSPHOLIPIDSBILAYERJCHEMISTRYPHYSICSLIPIDS,2001,1111223殷明炎,刘建国,张京浦,等雨生红球藻和虾青素研究述评J海洋湖沼通报,1998,253624魏东,藏晓南大规模培养雨生红球藻生产天然虾青素的研究进展和产业化现状J中国海洋药物,2001,5485GUNDLACHH,MULLE
9、RMJ,KUTCHANTM,ETALJASMONICACIDISASIGNALTRANSDUCERINELICITORINDUCEDPLANTCELLCULTURESJPROCNATLACADSCIUSA,1992,89238923926GONGYF,LIAOZH,CHENM,ETALMOLECULARCLONINGANDEXPRESSIONPROFILEANALYSISOFGINKGOBILOBADXSGENEENCODING1DEOXYDXYLULOSE5PHOSPHATESYNTHASE,THEFIRSTCOMMITTEDENZYMEOFTHE2CMETHYLDERYTHRITOL4PH
10、OSPHATEPATHWAYJPLANTAMEDICA,2006,723293357KANGSM,MINJY,KIMYD,ETALEFFECTSOFMETHYLJASMONATEANDSALICYLICACIDONTHEPRODUCTIONOFBILOBALIDEANDGINKGOLIDESINCELLCULTURESOFGINKGOBILOBAJINVITROCELLDEVBIOLPLANT,2006,42144498余龙江,朱敏,刘幸福,等MEJA对中国红豆杉胚性细胞紫杉醇生物合成的影响J武汉植物学研究,1999,1743713749朱颖,王丽丽,柴芸彬,等茉莉酸甲酯对杜氏盐藻胡萝卜素含量
11、的影响宁波大学学报,2010，231131710陈兴才,黄伟光,欧阳琴雨生红球藻的培养及虾青素累积条件的探讨J福州大学学报自然科学版,2005,33225926311苗凤萍,李夜光,耿亚红温度对雨生红球藻HAEMATOCOCCUSPLUVIALIS生物量和虾青素产量的影响J武汉植物学研究,2005,231737612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,2005,18330631213董庆霖,赵学明,邢向英,等碳和氮代谢被抑制诱导雨生红球藻细胞内虾青素的合J化学工程,2006,34124648,5714LIAOZH,CHENM,GONGYF,ET
12、ALISOPRENOIDBIOSYNTHESISINPLANTSPATHWAYS,GENE,REGULATIONANDMETABOLICENGINEERINGJJBIOLSCI,2006,6120921915ROHMERMTHEDISCOVERYOFAMEVALONATEINDEPENDENTPATHWAYFORISOPRENOIDBIOSYNTHESISINBACTERIA,ALGAEANDHIGHERPLANTSJNATPRODREP,1999,1656557416BOUVIERF,DHARLINGUEA,SUIREC,ETALDEDICATEDROLESOFPLASTIDTRANSKET
13、OLASESDURINGTHEEARLYONSETOFISOPRENOIDBIOSYNTHESISINPEPERFRUITSJPLANTPHYSIOL,1998,1171423143117CHAHEDK,OUDINA,GUIVARCHN,ETAL1DEOXYDXYLULOSE5PHOSPHATESYNTHASEFROMPERIWINKLECDNAIDENTIFICATIONANDINDUCEDGENEEXPRESSIONINTERPENOIDINDOLEALKALOIDPRODUCINGCELLSJPLANTPHYSIOLBBIOCHEM,2000,3855956618LOISLM,RODRG
14、UEZCONCEPCINM,GALLEGO,ETALCAROTENOIDBIOSYNTHESISDURINGTOMATOFRUITDEVELOPMENTREGULATORYROLEOF1DEOXYDXYLULOSE5PHOSPHATESYNTHASEJPLANTJ,2000,22650351319王丽丽、龚一富雨生红球藻虾青素合成关键酶基因DXS的克隆及生物信息学分析J广东省研究生学术论坛论文集,2008,14415120陈晓飞,严小军红球藻虾青素含量测定方法的探讨J宁波大学学报理工版,2007,20444144521袁志发,周静芋试验设计与分析M高等教育出版社,20001728822MUEL
15、LERMJ,BRODSCHELMW,SPANNAGLESIGNALINGINTHEELICITATIONPROCESSISMEDIATEDTHROUGHTHEOCTADECANOIDPATHWAYLEADINGTOJASMONICACIDJPROCNATLACADSCIUSA,1993,907490749423TAMOGAMIS,RAKWALR,KODAMOPHYTOALEXINPRODUCTIONELICITEDBYEXOGENOUSLYAPPLIEDJASMONICACIDINRICELEAVESORYZASATIVALISUNDERTHECONTROLOFCYTOKININSANDASC
16、ORBICACIDJFEBSLETT,1997,412616424桂连友,刘树生,陈宗懋外源茉莉酸和MEJA诱导植物抗虫作用及其机理J昆虫学报,2004,47450751425杨英,郑辉,何峰不同浓度茉莉酸甲酯对悬浮培养的胀果甘草细胞合成甘草总黄酮的影响J云南植物研究,2008,30558659226王学勇,崔光红,黄璐琦,等诱导子对丹参毛状根中丹参酮类成分积累影响J中国中药杂志,2007,321097697927KOBAYASHIM,SAKAMOTOYSINGLETOXYGENQUENCHINGABILITYOFASTAXANTHINESTERSFROMTHEGREENALGAHAEMATOCOCCUSPLUVIALISJBIOTECHNOLLETT,1999,2126526928金蓉,朱长青,徐昌杰1脱氧木酮糖5磷酸合成酶（DXS）及其编码基因J细胞生物学杂志,2007,29706712
