全 文 ：武汉植物学研究 , 一
中温螺旋藻新品系的选育研究
殷春涛 胡鸿钧 李夜光 龚小敏 施 定基
中国科学院武汉植物研究所 武汉 中国科学院植物研究所 北京
提 要 利用超声波处理钝顶螺旋藻出发品系 一 。, 获得单细胞螺旋藻 然后用
诱变筛选获得突变品系 一 , 比较出发品系和突变品系的一般形态和生理生化特
征 , 出发品系和突变品系的一般形态有较大差异 。 与出发品系相 比 , 突变品系藻丝体显著变
短 , 螺旋数 目大大减少 。 它们光合作用温度曲线的差异性表明 , 突变品系 一 的最适放
氧温度比出发品系低
。 用 低温处理这两个品系 , 突变品系比出发品系更能忍受低温 。 以上
表明 , 一 是一株较能忍受低温的中温品系 。 此外 一 , 的蛋白质含量比出发品系高
写 。
关键词 钝顶螺旋藻 , , 单细胞 , 突变品系
钝顶螺旋藻是一种丝状蓝藻 , 喜高温 , 耐碱 一 , 经济价值很高 。 许
多国家和地区纷纷开展大规模培养实验和商品性生产 。为了扩大养殖的地理范围 , 降低成
本 , 增加产品种类 , 扩大市场需要 , 迫切需要培育出各种不同特性 、 富含某种成分的优 良品
系 。 目前国内外学者采用驯化 、 自然选择 、 物理或化学等方法 已筛选出一些新品系 。
等〔, ’用 诱变钝顶螺旋藻 , 经筛选获得 株抗氨基酸类似物的突变品系 , 龚小
敏等〔 〕通过 ℃ 一下射线辐射诱变钝顶螺旋藻筛选出 株抗高光抑制突变品系 , 笔者‘’也通
过 诱变钝顶螺旋藻 , 除草剂压力筛选出 株抗除草剂的品系 , 且各品系所含的
含量均很高 。 本文报道利用超声波制备单细胞螺旋藻 , 然后用 诱变选育出较耐低温
螺旋藻品系的研究结果 。
材料和方法
藻种
钝顶螺旋藻 一 由中国科学院武汉植物研究所藻种室提供 。 采用
培养基 一 , , 一 培养 。
收稿 日 一 一 , 修回 日 一 。 一 。 第一作者 女 , 岁 , 研究实习员 硕士 。
殷春涛 , 胡鸿钧 。 高不饱和脂肪酸钝顶螺旋藻品系选育的研究 。 。
第 期 殷春涛等 中温螺旋藻新品系的选育研究
单细胞制备
利用 公司的超声细胞破碎器 一 进行破碎 。 取
生长对数期的藻丝体 , 分对照及处理两组 , 各取 于离心管中 , 置管于冰浴中 , 伸入
超声波破碎器探头处理 , 将处理过的藻液离心 , 再将上清液离心
, 取下层液 。
亚硝基服 下 诱变
离心单细胞藻液 , 用磷酸缓冲液 洗涤 , 然后悬于磷酸缓冲液中 过滤
灭菌后 , 以 拌 的最终浓度加入藻液中 , 黑暗中 ℃水浴处理 诱变后的藻
液离心 , 并用无菌的磷酸缓冲液 一 洗涤 。
突变品系的筛选
诱变后的藻在 、 ℃的条件下培养一段时间 , 以便基因的分离 、表达 , 然后在
、 ℃的光照培养箱中培养 。 用毛细胞管分离生长好的藻丝 , 将单丝体放入试管中
静置培养 , 反复几次 , 直到丝体纯化 。 最后将纯化藻丝体分别在 ℃下进行复筛 。 将其中
生长速率最高的在基本培养基平板上 划线 、 克隆 几天后挑选几个细胞的小
段丝体于试管中培养 。 经过一段时间培养后 , 最后在 ℃ 、 下进行生长测定 生长
最快的即为诱变筛选后经纯化 、克隆所得的突变品系 。
生长测定
采用光密度法 , 型分光光度计 , 波长处 比色 , 测 值 。
叶绿素 的含量测量即
将藻液 离心 , 沉淀用 无水甲醇悬浮 , 遮光在 ℃提取叶绿
素 , 不时振荡 。 离心后取上清液在波长 处测分光光度
值 。
光合作用的温度曲线测定〔们
取对数生长期的藻液在不同温度的水浴中预处理 , 用 一 型溶氧测定仪测放
氧活性 , 光强为 拌 · , 氧电极反应室中的温度与处理温度一致 。
对低温耐受性的测定
取对数生长期的藻液在
‘ 、 下预处理 , 随后用 一 型溶氧测定仪在
‘
℃下测定放氧活性 。
结果
, 螺旋藻单细胞制备
实验结果表明 , 超声波对钝顶螺旋藻丝体断裂有显著的作用 。 由于超声波作用的不均
一性 , 藻丝体断裂成有长有短的片段 , 但大部分藻丝体为
、 或 细胞长度 。 通过离心去
掉较长的丝体 , 就可得到较多的螺旋藻单细胞 图版 。
亚硝基肌诱变及耐低温突变品系的筛选
经 诱变后的藻丝体形态各异 , 表明亚硝基肌 对钝顶螺旋藻的诱变率是
很高的 图版 。 诱变后藻液在 、
’
下培养 , 用毛细管分离 , 平板纯化克隆
武 汉 植 物 学 研 究 第 巧 卷
后 , 经测试得到 株稳定的 、较耐低温的突变品系 , 编号为 一 。
突变品系的主要特征
在新鲜的 培养基中 , 经 诱变选出的品系 一 , 与出发品系相比 , 形
态上有显著且稳定的差异 , 藻丝体变短 , 螺旋数目减少 , 呈括号型 , 没有典型的螺旋 图版
, 表 。
突变品系的生理特征
突变品 系和 出发品 来的生长曲线
表 出发品系和突变品系的主要形态特征比较
特 征 出发品系
一
一
突变品系 一
一
藻体长 拌
螺旋宽 拜
藻丝宽 拌
螺距 拌
螺旋数 个
从 图 可以看 出 , 出发 品系
一 的最适生长温度
为 ℃ 随着温度的降低 , 生长
速率明显下降 在 ℃时生长极
缓慢 , 在生长后期藻体变黄 、断裂
成片段 。 而突变品系 一 , 的
最适 生 长 温 度 为 ℃ 虽 然在
‘
时生长速率有所降低 , 但仍
以 速率生长 , 且藻
丝体正常 。
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沮度 ℃ 沮度 ℃
钝顶螺旋藻 一 和 一
在不同温度下的生长曲线
, , ,
一
一
图 钝顶螺旋藻 一 和 一
光合放氧的温度曲线
一 一
出发品 系和 突变品 系光合作 用温度 曲线
从图 可以看 出 , 当培养在 时 , 出发品系和突变品系的最适放氧温度分别是
和 突变品 系在 、 时 , 放氧量与出发品系相 比分别升高 了 “ 、
。
出发品 来和 突变品 来对低温耐受性的比较
在培养在 、 条件下的出发品系和突变品系生长至叨对数期时 , 放在 下
第 期 殷春涛等 中温螺旋藻新品系的选育研究
冰箱中 光强下处理 后 , 测其放氧活性 , 出发品系的放氧量从 拼
· , 下 同 降至 , 下降了 。 突变品 系的放氧 量 从
·
降至
, 下降了
。
突变品系的生化特征
将突变品系和出发品系在 广 口 瓶 、 、 ℃连续光照下通气培养 , 生长至对
数期采收 , 测其蛋白质含量 , 出发品系和突变品系的蛋 白质含量分别是 、 。
讨论
超声波制备螺旋藻单细胞和诱变筛选
制备及克隆单细胞是遗传选择的技术基础 。 周金鑫 , ’用溶菌酶制备了钝顶螺旋藻细
胞球形体并再生藻丝体 , 彭 国宏等“ , 用机械与酶相结合的方法制备了钝顶螺旋藻细胞球
形体并再生藻丝体 。 超声波对钝顶螺旋藻丝体具有很强的断裂作用 〔 〕, 本文结果验证了超
声波击断藻丝体和破坏 、 去除细胞壁的生物学效应 。藻丝体在一定功率和时间的超声波作
用下 , 大部分藻丝体断成 个细胞短丝体 但由于超声波作用的不均一性 , 会出现部分
丝体仍很长 , 部分为单细胞 , 甚至是带少量壁的原生质球 , 也有少数由于渗透压而造成细
胞破碎 。 因此我们采用分步离心可获得较多 、较纯的螺旋藻单细胞 。
物理 、 化学等手段所引起的突变 , 一般都是 一级结构上的永久性可遗传性的变
异 , 通常是点突变〔的 。 螺旋藻是多细胞丝状蓝藻 , 本实验选用超声波处理多细胞丝体制备
成单细胞 , 再用 处理 。 与 直接诱变钝顶螺旋藻长丝体 ”相比 , 诱变率大大提高
了 , 缩短了纯化时间 , 且所得的品系在近一年时间里仍很稳定 。
突变品系的遗传变异特性
突变品系和出发品系的生长曲线说明 , 一 , 更适应在较低温度下生长 。 氧电极
测定的结果表明 , 一 , 的最适放氧温度比出发品系低 , 同时 一 , 更能耐低
温 , 因此突变品系 一 , 是一株较耐低温的中温品系 。
在用氧电极测定这两个品系对低温的耐受性时 , 足够长的预处理时间是必要的 。 而且
发现钝顶螺旋藻在暗处 比在光处耐受低温 , 其原因尚待进一步研究 。
螺旋藻由于具有高蛋 白 、 维生素和丰富的生物活性物质而得到广泛的应用 。但因其喜
高温
‘
, 耐碱 一 , 值可以通过培养基的配制及补充 调节 , 而温度
直接影响其产量 、 养殖范围 。 突变品系与出发品系相 比 , 在
’
时生长最快 , 较能耐受低
温 , 蛋白质略有升高 。 因此突变品系 一 , 可以作为一株中温品系在较寒冷地区或寒
冷季节生产而得到应用 。
周金鑫等 。 螺旋藻细胞球形体的制备和再生培养研究 。 中国生物工程学会成立大会论文摘要 , 。
彭国宏等 。 螺旋藻原生质球的分离
、 培养和再生 。 中国科学院海洋研究所实验海洋生物学开放实验室
研究年报 ,
。
武 汉 植 物 学 研 究 第 卷
参 考 文 献
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, 介 , , 一
龚小敏 , 胡鸿钧 。一 射线诱变钝顶螺旋藻的研究 武汉植物学研究 , , “
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压
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秦松 , 王希华 , 童顺等 钝顶螺旋藻部分原生质体及单细胞的制备与培养 海洋与湖沼 , , 一
盛祖嘉 , 陈中孚 微生物遗传实验 北京 人民教育出版社 ,
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