【摘 要】
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节旋藻(Arthrospira)因营养全面、富含优质蛋白和多种生物活性物质而受到国内外广泛关注,国内养殖主要有钝顶节旋藻和极大节旋藻两种。但近50年来节旋藻种质退化现象明显、种质鉴定方法滞后、藻蓝蛋白等活性物质积累的分子代谢机制仍不明确,严重限制了节旋藻产业的高速发展和转型升级。本论文针对该问题,收集来自全国一线生产企业及研究单位的60份节旋藻样本,对节旋藻进行种质鉴定、附生微生物分析及节旋藻重要
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节旋藻(Arthrospira)因营养全面、富含优质蛋白和多种生物活性物质而受到国内外广泛关注,国内养殖主要有钝顶节旋藻和极大节旋藻两种。但近50年来节旋藻种质退化现象明显、种质鉴定方法滞后、藻蓝蛋白等活性物质积累的分子代谢机制仍不明确,严重限制了节旋藻产业的高速发展和转型升级。本论文针对该问题,收集来自全国一线生产企业及研究单位的60份节旋藻样本,对节旋藻进行种质鉴定、附生微生物分析及节旋藻重要生理性状分析,为节旋藻优良藻种的鉴定、筛选以及生理性状分子机理的解析提供重要的工作基础。首先,针对节旋藻经过长期产业化混养,形态性状发生了不同程度的变化,甚至导致原本的形态分类标准不适用等问题,我们对60份原始节旋藻进行单藻丝的分离纯化和扩大培养,利用233株纯化株系的形态参数初步评估形态分类。R语言统计分析表明,生产用节旋藻的形态变异已使钝顶节旋藻和极大节旋藻的传统种间分类界限模糊,传统形态表型难以作为物种和藻株两个水平上的生产选育指标。但综合藻丝螺距和长度两个形态学指标可将节旋藻划分为3个形态群。此外,在节旋藻种质鉴定方面,利用基于数目可变串联重复序列(Variable Number of Tandem Repeats,VNTR)的分子鉴定方法,可以较好地将钝顶节旋藻和极大节旋藻分开,常用的16S r DNA序列无法清晰分类。其次,针对节旋藻生产和培养过程中,往往受到诸多附生微生物影响,我们以几种典型节旋藻样品为研究对象,分析了藻株生长环境中的混杂微生物多样性。高通量测序结果表明,12份样本中所含微生物种类较相似。对微生物种类进行门水平分类,发现主要有细菌类和真菌类两大类,其中细菌门类主要是变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)。真菌门类是子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)。采用毛细显微分离法和平板划线法、涂布法进一步对附生微生物进行分离纯化,共筛得5种混杂微生物,三株菌分别命名为JB-2-16S、JQ-1-16S和JH-2-16S,两株藻分别命名为Z-6-28S和ZT-1-28S。通过系统发育分析得知,与JB-2-16S亲缘关系最近的是Nitrincola nitratireducens AK23T,与JQ-1-16S和JH-2-16S亲缘最近的是Pseudomonas sp.AB17,与Z-6-28S和ZT-1-28S亲缘关系最近的是Picocystis salinarum CCMP1897。最后,针对节旋藻藻种退化及重要生理性状分子机理不明确的问题,我们分离选育了233株节旋藻单藻丝体,分别测量其生长速率、藻蓝蛋白含量。R语言分析表明,藻丝体长度越长,其生长速率越大;藻蓝蛋白与藻丝体任何形态参数都没有相关性;藻体干重与藻蓝蛋白呈负相关。通过对不同生长速率藻株,不同藻蓝蛋白含量藻株进行GO(基因本体,Gene Ontology)基因功能注释分析,从基因水平对经济性状进行了初步分析,定位相关表达基因。本部分研究内容对进一步选育节旋藻优质藻株及解析重要生理性状的分子机理奠定重要的工作基础。
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