摘要
光合自养的藻类是海洋和内陆水体中最主要的初级生产力，它们不仅为全球水体食物链提供油脂、类胡萝卜素和蛋白质等初级营养物，并且对地球生态系统的维护起着重要作用。藻类具有种类多、生长快和代谢物丰富的特点，有望解决日益突出的自然资源紧缺问题。藻类可以根据光照和营养条件有效地调节自身的生长和代谢，揭示藻类的营养代谢对藻类的培养，代谢产物的积累和代谢工程的改造具有重要意义。 云南是我国生态系统和野生生物种类最丰富的区域，是许多古老、珍稀的生物种群分布最为集中的生物多样性地区。本文通过对富含油脂和类胡萝卜素的红心鸭蛋生产地红河哈尼梯田水体进行取样、分离筛选，获得了高产类胡萝卜素和油脂的单细胞藻株，并对其代谢产物的积累进行研究，同时评估了它们的商业价值。 从两个不同水体中共分离到200多个单克隆藻株，经过多重筛选获得四株具有良好自养、异养和混养生长能力且高产类胡萝卜素和油脂的绿藻。它们分别是Selenastraceae sp.B10:积累7.49mg g-1的叶黄素，油脂含量高达63.15％，且脂肪酸组分中饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸含量占总脂肪酸含量的85％以上，是理想的生物柴油生产潜力藻株;Scenedesmus sp.DHS:是四株藻株中唯一能产虾青素的分离株，具有极强的葡萄糖代谢效率和高生物量的优势，是潜在的商业应用藻株;Pectinodesmus sp.F13:具有高达5.60mg d-1L-1的叶黄素生产效率，是理想的叶黄素生产藻株;Chlorella sp.Mg:自养条件下α-亚麻酸含量较高，可占总脂肪酸的37.19％，叶黄素含量高达6.80mg g-1。在生物量积累方面，与其他已报道的光合绿藻相反，Chlorella sp.Mg在混合培养模式下获得的生物量是低于异养培养的。 接下来，本文针对Chlorella sp.Mg在生物量和代谢产物积累方面的特异性进行了较深入的研究。通过对转录组、光合色素及光合效率等数据分析并结合低光照有利于混养培养Chlorella sp.Mg的生物量积累等实验结果，我们推测，混养条件下葡萄糖的添加并不抑制光合作用，反而增强光呼吸作用并诱导产生大量的ROS，导致光损伤从而造成生物量损失。进一步的研究发现该藻α-亚麻酸的合成受光照调控，与直接参与催化亚油酸形成α-亚麻酸的关键酶基因FAD7/8的表达受到光照调控相关。此外，我们还发现Chlorella sp.Mg具有较强达草灭抗性，酶功能分析表明这与该藻含有特异的类胡萝卜素合成关键酶PDS相关，该酶基因可作为转基因的筛选标记。最后，通过培养条件优化实验发现Chlorella sp.Mg有广泛的pH耐受性，在pH4.0时该藻获得更高的生物量。Chlorella sp.Mg表现出的以上特性，表明其是一株同时兼具理论研究和应用价值的藻株。
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