耐高糖發(fā)菜細胞菌種選育及培養(yǎng)條件優(yōu)化.pdf

1、發(fā)菜，學名發(fā)狀念珠藻，是一類具有生物固氮活性的光合自養(yǎng)陸生型藍細菌(藍藻)，具有較高的經(jīng)濟和藥用價值。混合營養(yǎng)模式是獲得高發(fā)菜細胞密度的最佳營養(yǎng)模式，但發(fā)菜細胞耐受葡萄糖濃度較低,對葡萄糖利用率低。本課題以野生型發(fā)菜細胞株作為出發(fā)菌株，通過進化工程育種，選育耐高葡萄糖濃度的發(fā)菜細胞株。并進行了培養(yǎng)條件優(yōu)化研究。主要研究結(jié)果如下：
　　1、以野生發(fā)菜細胞作為出發(fā)菌株，通過UV-C紫外誘變處理建立發(fā)菜基因多樣性文庫，選取UV-B紫外輻

2、射和干旱脅迫作為育種的選擇壓力，篩選高產(chǎn)多糖、耐受高濃度葡萄糖的發(fā)菜菌株。發(fā)菜細胞 UV-C紫外輻射的最佳誘變劑處理時間24 h，UV-B紫外輻射和干旱脅迫的最佳選擇壓力分別是36 h、2 h。選育細胞株可以耐受葡萄糖濃度最高達到15 g/L。
　　2、采用 Plackett-Burman(PB)實驗設計法和響應面分析法，分別對影響發(fā)菜細胞混合營養(yǎng)生長的6個培養(yǎng)基組分及培養(yǎng)條件進行篩選優(yōu)化。確定了發(fā)菜細胞混合營養(yǎng)生長最佳培養(yǎng)基組成

3、及最佳培養(yǎng)條件分別為：葡萄糖9.0 g/L、硝酸鈉2.5 g/L、磷酸二氫鉀0.31 g/L，其相對應的發(fā)菜生物量可達到2.96 g/L，比優(yōu)化前提高12.8％。培養(yǎng)溫度25℃、光照強度60μmol. m?2 s-1和培養(yǎng)基初始pH值8.5，發(fā)菜細胞干重2.76 g/L，比優(yōu)化前提高27.4%。
　　3、基于發(fā)菜細胞可進行混合營養(yǎng)生長，研究了發(fā)菜細胞混合營養(yǎng)及自養(yǎng)過程中的光衰減特性。Lambert– Beer’s定律可較好地描述細

4、胞濃度及光程對光衰減的影響。隨著發(fā)菜細胞密度的增加，透過發(fā)菜細胞液的光強都在不斷減少，特別是隨著光程的增加，光衰減明顯加快。當發(fā)菜細胞密度和入射光強相同時，光在光合自養(yǎng)培養(yǎng)的細胞液中衰減速度比混合營養(yǎng)細胞液中的快。如初始入射光強為48.73μmol.m-2.s-1時，在發(fā)菜細胞密度0.7715 g/L，光程2 cm處光合自養(yǎng)和混合營養(yǎng)培養(yǎng)液的透射光強分別為28.35μmol.m-2.s-1和30.17μmol.m-2.s-1。由元素分析