杜氏盐藻(Dunaliella salina)是一种嗜盐的光自养单细胞绿藻,细胞没有纤维质的细胞壁,能高水平合成积累β-胡萝卜素、油脂、蛋白质、多糖等,在食品、医药保健、化工和养殖业中具有独特经济价值。应用杜氏盐藻商业化生产天然β-胡萝卜素等高值产品正在发展成为功能农业的一个新产业。为建立规模化盐藻高效养殖体系,以期获得盐藻生物量和β-胡萝卜素产量均高的生产性能,本研究以两株来源及生理特性不同的杜氏盐藻为目标藻种,对培养条件进行优化,系统解析不同胁迫条件下β-胡萝卜素合成积累的规律。主要研究结果如下:(1)从山西省运城天然盐湖采集、分离和纯化到1株富含β-胡萝卜素(2.3%细胞干重)的杜氏盐藻株系Ds-SXYC-1。另一富含β-胡萝卜素(1.5%细胞干重)的杜氏盐藻株系558购自中科院水生植物研究所。这两株富含β-胡萝卜素的盐藻株系细胞生长和生理等特性存在差异,其中最明显之处在于杜氏盐藻558的表观颜色比Ds-SXYC-1绿很多,且相同条件下前者生长速率明显快于后者。(2)两株盐藻分别置于不同盐浓度、光照强度和pH条件下进行培养,测定分析藻细胞生长速率、细胞形态和生理生化及目标产物积累等特性。经综合评判,建立这两株盐藻的最佳培养条件及参数。运城盐湖杜氏盐藻Ds-SXYC-1最佳培养条件为:培养液盐浓度0.5 mol/L,pH 5.5-6.5,光照强度5000 lux。杜氏盐藻558株系最佳培养条件为:培养液盐浓度1.5mol/L,pH 7.5,光照强度为5000-6500 lux。(3)应用紫外分光光度计分别对盐藻细胞和β-胡萝卜素进行全波长扫描,确定杜氏盐藻最佳吸收波长为684 nm,β-胡萝卜素最佳吸收波长为453 nm。通过丙酮-石油醚法绘制β-胡萝卜素标准曲线,得到β-胡萝卜素吸光度与重量之间的线性关系。这为杜氏盐藻规模培养过程中细胞生物量和β-胡萝卜素积累的动态监测提供了简便可靠的方法。(4)应用上述建立的最佳培养条件对这两种盐藻进行实验室规模放大培养,分别测试不同时段盐藻样品的生物量和β-胡萝卜素含量。数据分析显示,在最佳培养条件下,运城盐湖杜氏盐藻Ds-SXYC-1β-胡萝卜素含量(2.3%)优于杜氏盐藻558株系(1.5%),然而细胞生物量(0.098g/L/d)却低于杜氏盐藻558株系(0.201g/L/d)。(5)在高、低光,高、低盐,和高、低温胁迫条件下,对两种盐藻进行实验室规模放大培养,测定其β-胡萝卜素含量并计算β-胡萝卜素含量与细胞干重比值。测试结果表明,高光、高盐、高温均促进两种杜氏盐藻合成积累β-胡萝卜素,但效果在两株盐藻间存在差异。运城盐湖杜氏盐藻Ds-SXYC-1β-胡萝卜素积累量明显高于杜氏盐藻558株系。高温对盐藻558株系生长不利,时间较长会导致其死亡,低光、低盐、低温对两株盐藻β-胡萝卜素的积累无显著影响。本研究结果显示运城盐湖杜氏盐藻Ds-SXYC-1是一个高产β-胡萝卜素的藻株的优异藻株,所建立的盐藻优化培养条件及参数可为进一步建立盐藻规模化养殖体系和天然β-胡萝卜素的生产提供科学参考。