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本文利用超声波处理方法制备钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)单细胞,通过观察藻丝体的破碎程度以及藻丝段的平板再生情况,确定了超声波的最佳处理时间:探索了出发藻株Sp1对高盐度和低温的敏感性;分别采用驯化和诱变(紫外线、微波和5%EMS与超声波的复合诱变)处理方法,对螺旋藻Sp1进行处理,通过低温驯化筛选到了1株耐低温品系,通过诱变筛选到了5株耐低温突变株、1株耐高浓度NaCl突变株和1株耐低温海水螺旋藻突变株,并对这8株耐性藻株的生化组分和生物学特性进行了研究,还利用RAPD分子标记分析了它们的遗传多态性,并与其形态学特征进行了比较,为进一步的遗传学研究提供了理论依据。研究主要结果如下:
1.超声波最佳处理时间的研究
螺旋藻Sp1在经过超声波处理30s后,单细胞形成比例达68.33%,藻丝段基本控制在3个细胞以内,且再生能力较好,适于进行诱变研究。
2.突变株生长特性和化学组分研究
与出发藻株Sp1相比,螺旋诱变株不仅在低温、高盐度条件下能正常生长,在自然条件下也较出发菌株生长速度快。
突变藻种Sp2、Sp4、Sp5、Sp6、Sp8、Sp9和Sp7的蛋白质含量比原始藻种分别提高了2.08%、14.2%、10.7%、12.2%、33.1%、27.8%和30.9%,而藻种Sp3、Sp5、Sp9、Sp7的多糖含量也有明显升高,比出发藻种提高了37.8%、29.4%、41.6%和29.2%。另外Sp2、Sp3、Sp5、Sp6、Sp7、Sp8和Sp9的胡萝卜素的含量分别增加了40.0%、46.8%、46%、86.8%、50.4%、77.9%、123.6%、43.9%。并大量积累了某些氨基酸。
3.突变株形态及基因组DNA的RAPD分析
对Sp1、Sp2、Sp3、Sp4、Sp5、Sp6、Sp7、Sp8和Sp9等9株螺旋藻的藻丝体的形态学特征进行了研究。结果表明,它们的形态具有一定差异。并利用若干条随机引物对9株螺旋藻的基因组DNA进行RAPD扩增,从中筛选出10条扩增多态性良好的引物。用SPSS软件对扩增结果进行聚类与亲缘关系分析,结果表明:9个藻株在DNA水平上存在着较大的差异,它们之间的基因组DNA扩增多态性片段同源性仅为33-56%,可将这9株供试菌株基因型划分为五大类,这一结果与藻丝体显微形态特征的分类结果有较大出入。因此,仅依据形态特征对螺旋藻进行分类是不合理的。当然,要对8株未知菌鉴定到种的水平,还需运用其他分子生物学技术再次进行分析,并结合形态观察才可能给出准确的鉴定。