全 文 ：收稿日期:2013 － 08 － 14;修回日期:2013 － 09 － 10
基金项目:国家海洋公益性项目(201305022) ;浙江省近岸水域生物资源开发与保护重点实验室开放基金项目(J2012010)
作者简介:叶 丽，硕士，主要研究方向为藻类诱变及油脂提取，E-mail:871933569@ 163． com;
通讯作者:蒋霞敏，教授，导师，主要研究方向为水产养殖与饵料生物培养，E-mail:jiangxiamin@ nbu． edu． cn。
doi∶10． 3969 / j. issn. 2095 － 1736． 2014. 01. 056
紫外诱变对微绿球藻生长和营养成分的影响
叶 丽，蒋霞敏，孙志鹏，高秀芝，张泽凌
(宁波大学 海洋学院，浙江 宁波 315211)
摘 要:微绿球藻是一种海洋单细胞微藻，含有丰富的 EPA、DHA等活性代谢产物，为了获得生长快、高产 EPA的优
良藻株，利用紫外诱变技术对微绿球藻进行诱变，筛选出生长较快的突变株 2 株(MN-1 和 MN-2) ，并与出发株就生
物量、粗蛋白、多糖、总脂及脂肪酸进行了比较。结果表明:突变株 MN-1 与出发株相比，生长速率增加 21. 08%，生
物量增加 14. 55%，粗蛋白含量增加 2. 54%，总脂含量增加 9. 81%，EPA增加 1. 81%，SFA增加 2. 70%;突变株 MN-
2 的生长率增加 6. 25%，生物量增加 5. 62%，多糖增加 13. 26%，总脂增加 7. 93%，SFA增加 28. 9%。
关键词:微绿球藻;紫外诱变;总脂;脂肪酸;EPA
中图分类号:S917． 1;S968． 4 文献标识码:A 文章编号:2095 － 1736(2014)01 － 0056 － 04
The effect of UV mutation on the growth and nutritional components
of Nannochloropsis oculata
YE Li，JIANG Xia-min，SUN Zhi-peng，GAO Xiu-zhi，ZHANG Ze-ling
(School of Sciences Marine Institute，Ningbo University，Ningbo 315211，China)
Abstract:Nannochloropsis oculata is a marine single-cell microalge with rich EPA，DHA and other active metabolites． In order to ob-
tain fast-growing，high-EPA-yielding strains of algae，UV mutagenesis technique was used． Two fast growing mutants (MN-1 and
MN-2)were obtained，and biomass，crude protein，polysaccharide，total lipid as well as fatty acids were tested． The results showed
that compared with the wild strain，the growth rate of mutant MN-1 increased 21. 08%，14. 55% in biomass，2. 54% in crude protein
content，9. 81% in total lipid content，1. 81% in EPA，2. 70% in SFA;the growth rate of mutant MN-2 increased 6. 25%，5. 62% in
biomass，13. 26% in polysaccharides，7. 93% in total lipid，28. 9% in SFA，respectively．
Keywords:Nannochloropsis oculata;UV mutagenesis;total lipid;fatty acids;EPA
微绿球藻(Nannochloropsis oculata)是一种海洋单
细胞微藻，具有易培养、营养丰富的特点，在水产养殖
中应用较为广泛，是近两年在泥蚶、蟹、虾等育苗及轮
虫培养中应用较佳的经济饵料［1 － 4］。微绿球藻作为二
十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)等高度
不饱和脂肪酸的新来源日益受到国内外科研工作者的
重视。
目前由于微绿球藻生长速率低，采收困难和藻种
退化等问题已严重阻碍微绿球藻产业的发展［5］。因此
高产优质微绿球藻藻株的筛选成为当前的一个重大课
题。采用 He _ Ne 激光、γ 射线以及甲基磺酸乙酯
(EMS)在微绿球藻育种中的应用已见报道［6 － 9］，而紫
外辐射在微绿球藻育种中的应用研究尚未见报道。本
文针对紫外辐射微绿球藻的诱变效应进行研究，以期
利用紫外辐射诱变筛选出生长快、高产 EPA 的优良藻
株，为海洋微藻的开发利用提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 藻种培养
试验用微绿球藻由宁波大学藻种室提供。采用
MAV［10］培养液，智能光照箱培养，培养条件:光照强度
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70 μmol·m －2·s －1，温度 25℃，光暗周期 12 h ∶ 12 h，
培养容器 1000 mL 三角烧瓶，培养水体 1000 mL，每天
定时摇动 2 次。
1. 2 紫外诱变与筛选
取对数生长期的微绿球藻藻液 10 mL 置于直径 9
cm的培养皿中，使藻液均匀平铺在培养皿底部，藻液
厚 1cm，用 30 W 紫外灯，照射距离为 50 cm。设置不同
辐照时间(0、5、10、15、20、25 和 30 min) ，各设 3 平行。
辐照后立即将藻液接入 100 mL 新鲜培养基，暗培养
24 h，后转入智能光照箱内培养，培养条件同 1. 1。经
数代培养后，各组重新接种到 100 mL新鲜培养基中培
养，接种密度 10 × 104cell /mL。7 d 后进行生长速率检
测。
1. 3 突变株与出发株的比较试验
选取生长速率较快的 2 株突变株(MN-1 和 MN-2)
和出发株进行扩大培养，培养容器 5 L三角烧瓶，培养
水体 5 L，初始接种密度 100 × 104 cell /mL，采用室内培
养架上培养。培养条件:日光灯光源，光照强度 60
μmol·m －2·s －1，水温 25℃，光暗周期 12 h ∶ 12 h，其
他条件同 1. 1。
1. 4 藻体收集与保存
培养至对数末期，4500 r /min离心(Thermo)5 ～ 10
min，蒸馏水洗涤 2 ～ 3 次，离心、收集藻泥，经冷冻干
燥，低温(－ 20℃)保存待用。
1. 5 营养成分测定
生物量的测定采用冷冻干燥称重法;粗蛋白含量
的测定采用凯氏定氮法(GB /T5009. 5 － 2010) ;多糖含
量的测定采用苯酚-硫酸法，总脂含量的测定采用氯
仿-甲醇法［12，13］。脂肪酸的测定:在抽提的总脂中加入
5% ～ 6%KOH甲醇溶液(V /V 4 ∶ 1) ，充 N2 1 min，60℃
水浴皂化甲酯化［11］，然后用日本 SHIMADZU 公司
QP2010 气相色谱-质谱分析仪进行分析，参考脂肪酸
标准和文献［12 － 14］，用面积归一法计算出各脂肪酸的百
分含量(以占脂肪酸含量的百分比表示)。
1. 6 数据统计与分析
生长速率 K =(lnNt － lnN0)/ t，其中 Nt 表示培养 t
时间后的细胞数，N0 表示初始细胞数目，t 表示试验时
间。数据用 Excel 2003 进行常规数据处理后，用
SPSS18. 0 软件对数据进行单因素方差分析(One-way
ANOVA) ，当差异显著时进行 Turkey’s 多重比较法进
行组间差异显著性检验。实验数据均采用平均值 ±标
准偏差表示。
2 结果与分析
2. 1 不同紫外辐照时间对藻生长速率的影响
在起始密度相同的情况下，7 d 后，各处理组藻株
的生长速率如图 1 所示。与出发株相比，辐照 15 min
的突变株(MN-1)和辐照 20 min 的突变株(MN-2) ，生
长速度明显加快，分别提高了 21. 08%和 6. 25%。其
余辐射的突变藻株，藻体颜色变浅，生长速率显著降低
(P ＞ 0. 05)。因此，选择突变株 MN-1 和 MN-2 作实验
用藻株。
图 1 不同紫外辐射时间对微藻生长速率的影响
Fig 1 The effect of UV radiation on the growth rate
of Nannochloropsis oculata
2. 2 生物量比较
微绿球藻突变株与出发株在生物量的积累上发生
了改变(图 2)。与出发株(142. 3 mg /L)相比，突变株
MN-1 的生物量增加了 15. 55%(163. 0 mg /L) ，差异显
著 (P ＜ 0． 05) ;突变株 MN-2 的生物量增加了 5. 62%
(150. 3 mg /L) ，但差异不显著(P ＞ 0． 05)。
2. 3 粗蛋白、多糖、总脂含量比较
微绿球藻突变株与出发株其粗蛋白的含量不同
(图 3)。与出发株的粗蛋白含量(33. 01%)相比，突变
株 MN-1 (32. 86%)和突变株 MN-2 (27. 56%)稍微有
所下降，但三者之间均无显著差异(P ＞ 0． 05)。
图 2 突变株与出发株生物量的比较
Fig 2 The comparison of biomass between Nannochloropsis oculata and
the mutants (dry weight basis)
微藻的总脂含量也有所改变(图 3)。出发株的总
脂含量仅有 23. 45%，MN-1 和 MN-2 的总脂含量分别
增加了 9. 81% 和 7. 93%，均显著高于出发株(P ＜
0. 05) ，MN-1 和 MN-2 的总脂无显著差异(P ＞ 0. 05)。
紫外辐射处理后突变株的多糖含量也有变化(图
3)。出发株的多糖含量为 1. 75%，而突变株 MN-1 的
多糖含量有所下降，为 1. 62%，与出发株无显著差异
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(P ＞ 0. 05) ，突变株 MN-2 的多糖含量增加了 13. 72%，
达到了 1. 99%，与出发株及 MN-1 均存在显著差异(P
＜ 0. 05)。
图 3 突变株和出发株粗蛋白、多糖、总脂含量的比较(干重基础)
Fig 3 The comparison of crude protein，polysaccharide and total lipids
between Nannochloropsis oculata and the mutants (dry weight basis)
2. 4 脂肪酸组成比较
如表 1 所示，共检测出 9 种脂肪酸，包括 3 种饱和
脂肪酸(SFA)、3 种单不饱和脂肪酸(MUFA)和 3 种多
不饱和脂肪酸(PUFA)。3 个藻株的脂肪酸组成没有
变化，但脂肪酸各组分含量发生了改变。SFA 以 MN-2
的含量较高(39. 16%) ，显著高于 MN-1(31. 2%)和出
发株(30. 38%) ;MUFA 以出发株(34. 4%)与 MN-1
(34. 7%)较高，显著高于 MN-2(30. 52%) ;n9 － MUFA
以出发株(11. 29%)较高，显著高于 MN-1(9. 56%)和
MN-2(9. 41%) ;PUFA 以 MN-1(34. 41%)与出发株
(35. 23%)较高，二者无差异，而出发株(35. 23%)显
著高于MN-2(30. 32%) ，差异显著;C20:5(n3)以 MN-
1 最高(28. 10%) ，比出发株(27. 59%)增加了 1. 81%，
差异显著(P ＜ 0． 05) ，MN-2(22. 16%)明显低于出发
株(P ＜ 0． 05) ，减少了 19. 71%;对于 n-6PUFA，MN-2
含量最高(8. 16%) ，出发株次之(7. 64%) ，MN-1 最低
(6. 31%)。
表 1 突变株与出发株脂肪酸组成的比较(%)
Table 1 The comparison of fatty acids of
Nannochloropsis oculata and mutants(%)
脂肪酸 出发株 MN-1 MN-2
C14:0 4. 13 ± 0. 22 4. 56 ± 0. 36 4. 83 ± 0. 28
C16:0 19. 22 ± 0. 38b 19. 08 ± 0. 46b 22. 12 ± 0. 23a
C16:1(n7) 23. 11 ± 0. 53b 25. 14 ± 0. 63a 21. 11 ± 0. 67c
C18:0 7. 03 ± 0. 33b 7. 22 ± 0. 49b 12. 21 ± 0. 24a
C18:1(n9) 8. 20 ± 0. 34a 6. 95 ± 0. 41b 7. 06 ± 0. 36b
C18:2(n6) 3. 10 ± 0. 14b 2. 02 ± 0. 16c 3. 97 ± 0. 33a
C20:4(n6) 4. 54 ± 0. 27 4. 29 ± 0. 34 4. 19 ± 0. 16
C20:5(n3) (EPA) 27. 59 ± 0. 18b 28. 10 ± 0. 17a 22. 16 ± 0. 38c
C22:1(n9) 3. 09 ± 0. 11 2. 61 ± 0. 24 2. 35 ± 0. 20
SFA 30. 38 ± 0. 68b 31. 2 ± 2. 13b 39. 16 ± 0. 06a
MUFA 34. 4 ± 0. 59a 34. 7 ± 1. 10a 30. 52 ± 1. 48b
n9 － MUFA 11. 29 ± 0. 45a 9. 56 ± 0. 25b 9. 41 ± 0. 32b
PUFA 35. 23 ± 0. 08a 34. 41 ± 0. 20ab 30. 32 ± 0. 34b
n3 － PUFA 27. 59 ± 0. 18b 28. 1 ± 0. 17a 22. 16 ± 0. 38c
n6 － PUFA 7. 64 ± 0. 02a 6. 31 ± 0. 09b 8. 16 ± 0. 17a
3 讨论
3. 1 紫外诱变对微绿球藻生长速率的影响
本实验通过不同的紫外诱变时间，获得了 6 个微
绿球藻突变株。其中紫外辐射 15 min 的突变株(MN-
1)和紫外辐射 20 min的突变株(MN-2)的生长速率均
有不同程度的增加，紫外辐射 15 min 的突变株 MN-1
尤为显著，此时微藻的生长速率达到了 0. 39，相对微
绿球藻出发株增加了 21. 08%;其余时间的紫外辐射突
变株的生长速率均有所下降。这是由于紫外辐射对微
藻基因的改变是非定向的，不同的紫外辐射引起的突
变也各不相同，因此不同微藻突变株的生长速率也不
一样。
3. 2 生物量、粗蛋白、多糖及总脂的比较
突变株与出发株在生物量、粗蛋白和总脂含量上
均有不同程度的改变。本实验通过紫外诱变技术，得
到 2 株突变藻株，其生物量最高为 160. 3 mg /L，显著高
于出发株的 142. 3 mg /L。但低于 Ma 等［15］和 Kandiah
等［8］的报道，这种差异与出发藻株有关。3 株微藻的
粗蛋白含量为 32. 56% ～ 33. 01%，与黄旭雄等［4］测得
的蛋白含量稍有些出入。这可能与微藻的培养条件、
样品处理及检测条件的不同有关。而微藻多糖的研究
鲜有报道。微藻的总脂含量受诸多因素的影响，
Fábregas等［16］指出微绿球藻总脂与光照有关，Chiu
等［17］报道的微绿球藻总脂含量为 22. 7% ～ 29. 7%，具
体与 CO2 的充入量有关。魏东等
［18］报道微绿球藻的
总脂含量占干重的 20% ～ 54. 5%，具体与氮源、N /P和
生长期有关。本试验测得的微绿球藻总脂肪含量为
23. 45% ～ 25. 75%，与上述报道基本一致。但与 Yin
等［19］报道微绿球藻总脂 15. 50%、蒋霞敏等［10］报道微
绿球藻总脂 6. 52%有较大的差异。
紫外辐射引起微绿球藻生物量、粗蛋白、多糖、总
脂及脂肪酸含量的变化，可能是因为为微绿球藻吸收
紫外光后，微藻的 DNA 分子形成嘧啶二聚体，二聚体
的出现会减弱双键间氢键的作用，并引起双链结构扭
曲变形，阻碍碱基间的正常配对，使分子结构发生变
化，诱导微藻体内代谢过程的变化，从而产生上述参数
的变化。
3. 3 脂肪酸的比较
在 3 株微藻中均只检测到 9 种脂肪酸，与 Yin
等［19］报道的微绿球藻中检测到 31 种脂肪酸有较大出
入，这可能与微绿球藻的培养条件、样品处理及检测条
件的不同有关。3 株微藻均含有丰富的 16:0、16:1
(n7)、20:5(n3) ，其含量均高于 19. 08%，这与 Jane
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等［7］的研究结果相一致。但与 Ma等［15］、Thi 等［9］报道
的含量最高的脂肪酸为 16:0、16:1(n7)有出入。突变
株 MN-2 在 MAV 培养基中培养 7 d 的饱和脂肪酸
(SFA)含量为 39. 16%，显著高于出发株和突变株 MN-
1，而 Thi等［9］报道的微绿球藻 EMS突变株在 f /2 培养
基中培养 18 d 时 SFA 的含量可达 45. 9%，Ma［15］等报
道的微绿球藻重离子束诱变株在 BG-11 培养基中培养
5 d时 SFA的含量可达 58. 1%。3 株微藻的 MUFA 含
量为 30. 52% ～ 34. 7%，这与 Ma［15］等报道的微绿球藻
及其突变株的 MUFA 含量为 29. 7% ～ 38. 5%接近，但
与 Thi［9］等报道的微绿球藻及其随机突变株的 MUFA
含量 34. 8% ～ 45. 8%有差异。3 株微藻的 PUFA 含量
为 30. 32% ～ 35. 23%，其中 2 个突变株的总脂含量虽
有不同程度的增加，但 PUFA 的含量均有所降低。这
与李秀波等［20］报道的微藻 PUFA含量随着其油脂含量
的增加而下降相符合。在 Ma［15］等的报道中也出现了
同样的趋势。3 株微藻的 EPA 含量为 22. 16% ～
28. 10%，远高于 Ma［15］等报道的微绿球藻及其突变株
EPA含量(6. 1% ～ 11. 8%) ，但 Yin［19］等报道的微绿球
藻的 EPA含量高达 38. 39 %，原因可能是培养条件、检
测方法及藻种的不同所导致的。
4 结论
本次研究从 6 株突变株中筛选出了 2 株生长率高
于出发株的藻株 MN-1 和 MN-2，并在指数生长末期对
其与出发株就生物量、粗蛋白、多糖、总脂及脂肪酸进
行了比较发现:MN-1 的生长速率增加 21. 08%，生物量
增加 14. 55%，粗蛋白含量增加 2. 54%，总脂含量增加
9. 81%，EPA增加 1. 81%，SFA 增加 2. 70%;MN-2 的
生长率增加 6. 25%，生物量增加 5. 62%，多糖增加
13. 26%，总脂增加 7. 93%，SFA增加 28. 9%。结合微
藻生长特性，并从生物量、粗蛋白含量、多糖含量、总脂
含量及脂肪酸组成等营养学角度综合考虑，通过紫外
诱变改良微绿球藻具有良好的开发应用前景。
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Vol． 31 No． 1
Feb，2014
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