第22卷 第 1期
2007年 3月
天津科技大学学报
Journal of Tianjin University of Science& Technology
、b1.22 No.1
Mar.2O07
不同光质对紫球藻生长及藻胆素含量的影响
刘洪艳 ,潘伶俐 ,施定基
(1.天津科技大学海洋科学与工程学院, 天津 300457;2中国科学院植物研究所, 北京 100093)
, 摘 要:利用绿光、蓝光、红光、白光 (对照)4种光质培养紫球藻,通过测定藻密度和藻液的光吸收以比较不同光
质对紫球藻生长的影响,同时测定藻胆素含量,可溶性总蛋白的含量.实验结果表明:绿光培养条件下紫球藻的生物产
量、藻胆素、可溶性总蛋白的含量最高,蓝光次之,而在红光培养条件的紫球藻生长最缓慢.实验数据为紫球藻的高密度
放大培养提供依据.
关键词:紫球藻;光质;藻胆素;生长
中图分类号:Q949.28 8.5 文献标识码:A 文章编号:1672.6510(2007)O1.0026.03
Effect of Different Light Quality on Growth and Phycobilin
of Porphyridium cruentum
LIU Hong.yan ,PAN Ling---li,SHI Ding-ji ·
(1.College of Marine Science and Engineering,Ti in University of Science&Technology,Ti in 300457,China;
2.Institute of Botany,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100093,China)
Abstract: Effects of different light qualities(green light,blue light,red light,and white light)on growth of Porphy~diurzA
Cl21eDtllln were studied by measuring the alga density,optical absorption of algae water,content of phycobilin and soluble total
protein.The results indicated that the biomass,content of phycobilin and soluble total protein were highest under green light,
comparedwiththe othertreatments.The bluelighttreatmenttookthe second effect.Onthe contrary,the growth ofPorphygdium
CllleDtlllll Was lowest under red light treatment.Th e result suggested that green treatment could accelerate the growth of
Porphyffdium C.rllel~tlI.DZ The information in the present study is important to improve the culture condition and enlarge the
biomass ofPorphygdium C121eDtlllninthefuture.
Keywords:Porphy~dium cruentum;light quality;phycobilin;growth
紫球藻是Naegeli于1 849年首次发现的一种比较
原始的红藻门中唯一的单细胞红藻⋯.它广泛地分布
于海水、淡水、咸水及潮湿的土地中,具有较强的抗
盐特性,在3.5%~4.6%盐度下,紫球藻生长旺盛而其
他杂藻受到抑制,因而有利于工厂化的单种培养并获
得纯净产品.细胞中富含藻红蛋白、高不饱和脂肪酸
和紫球藻多糖等产物,具有广阔的应用前景及较大的
潜在市场,有很大的经济价值,已引起各国的广泛关注
并取得了良好的研究进展[2--4】.
收稿日期:2006.07.04;修回日期:2006.11—04.
基金项目:天津科技大学自然科学基金资助项目 (20050210 )
作者简介:刘洪艳 (1977一 ),女,吉林人,讲师,硕士.
光质是调节控制植物代谢的基本因素之一,它对
植物的生长、形态结构、光合作用和物质代谢都具有
一 定的调控作用.大多数生物合成过程能通过改变光
质进行调节【5】.紫球藻在不同光质条件下的细胞生长
及色素的含量变化在国内尚未见报道.本文研究了在
4种不同光质条件下,紫球藻的生长、藻胆素含量和可
溶性蛋白含量的变化.比较了不同光质生长条件下的
紫球藻生理生化特征,为紫球藻的高密度放大培养提
供依据.
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2007年3月 刘洪艳,等:不同光质对紫速夔生长及夔胆塞盒量
1 材料与方法
1.1 藻种
藻种为紫球藻(Porph) ridium cruentum),原藻种由
中国科学院海洋研究所提供,实验用紫球藻系经本试
验室分离纯化的藻种.
1.2 紫球藻的培养条件
培养基(g/L):NaHCO3 0.33,NaNO3 0.97,KH2 PO4
0.003,FeC13 0.002,Na2EDTA 0.002,pH 7.4.选用白色
(作为对照,w)、绿色 (G)、红色(R)和蓝色(B)4
种光源,往复式摇床振荡培养,振荡频率为130 r/min.
光照度统一调整为10~noV(m2·s1),光暗比为12 h:12
h.培养温度为(22±2)℃.接种量为 1.OxlO 个 /mL
560为0.033).
1.3 藻体生长曲线的测定
紫外可见分光光度计测定 A5 A75o;用血球计
数板计数藻体细胞.
1.4 藻胆素含量测定
藻液离心(6 000 r/min,10 min),用磷酸盐缓冲液
重新悬浮藻体,于一20℃反复3次冻融破碎藻体细胞,
离心(6 000 r/min,10℃,10 min),取粉红色上清液 (藻
胆蛋白粗提物).用磷酸盐缓冲液做空白,分别测定紫
球藻粗提物在620 nln、652 nln、562 nmgk的吸光度(整
个操作过程要求避光).根据文献【6】分别计算出4种不
同光质下每毫升粗提液中藻红素(PE)、藻蓝素(PC)、
异藻蓝素 (APC)的含量,再乘以各自粗提液的体积
得到总藻胆素含量.
1.5 可溶性总蛋白的测定
Folin一酚试剂法 (Lowry法 )测定紫球藻可溶性
总蛋白.
2 结 果
2.1 光质对紫球藻生长的影响
紫球藻的生长曲线见图 1.
(a) 采用A56o测定
目
\
<-
b
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籁
<-
舞
最
(b)采用A750测定
· 27·
(c)采用藻体细胞计
图1不同光质下紫球藻的生长曲线
Fig.1 Growth curveofPorphyridium cruentum
under different light qu~ities
由图1可以看出紫球藻在绿光下生长最快,优于
白光下的生长,而在红光下生长最缓慢.
2.2 不同光质对紫球藻藻胆素含量的影响
不同光质对紫球藻藻胆素含量的影响见图 2.从
图2中可以看出,藻红素 (PE)、藻蓝素 (PC)、异
藻蓝素 (APC)的含量都以绿光最高,蓝光和白光次
之,红光最低.在绿光下,PE的含量是白光下的 2.2倍,
红光下PE含量仅是白光下的32%.在绿光下藻红素所
占干重比为3.5%,在蓝光和白光下,藻红素所占干重比
都为2.7%,红光下藻红素含量占干重的 1.2%.
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图2 光质对紫球藻藻胆素含量的影响
Fig,2 Effect oflight quality on phycobilin content
ofPorphyridium cruentum
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· 28·
2.4不同光质对紫球藻可溶性蛋白含量的影响
不同光质培养紫球藻得到可溶性总蛋白的含量
有较大差异,见图3.在绿光下,可溶性总蛋白的含量明
显高于其他色光,是白光下的3.6倍,蓝光下的2.1倍,红
光下的6.2倍.在绿光下,可溶性总蛋白达到紫球藻干
重的12.2%;在白光和蓝光下,可溶性总蛋白分别占干
重的5%、7%;而在红光下可溶性总蛋白的含量则最
低,占干重的4%.
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图3光质对紫球藻可溶性蛋白含量的影响
Fig.3 Effect of Ught quality on soluble protein content of
Porphyridium cruentum
3 讨 论
王伟等 】研究了在白光、蓝光和红光下中华盒形
藻(Biddulphia sinensis)的生长和色素含量,发现在红
光条件下细胞的增殖率和色素含量都是最低.
Humphrey[8]研究发现前沟藻 (Amphidinium hoefleri)
在红光下生长比在白光、绿光、紫光下慢.这同本实
验中红光条件下紫球藻生长率最低的结果相一致.
张爱琴等[9J用钝顶螺旋藻 (Spirulina plalensis)
为材料,其试验结果发现,在绿光下螺旋藻藻胆蛋白的
含量明显低于其他(红、黄、蓝)色光和白光.本文试验
结论与张爱琴等的结论相反.这可能由于某些藻类在
绿光下有利于藻红素的合成,而在红光下则有利于藻
蓝素的合成【l州.钝顶螺旋藻属于蓝藻门,其主要色素
是叶绿素和藻蓝素,而紫球藻属于红藻门,内含丰富的
藻红素,在绿光条件下紫球藻藻红素的合成能力最
大.Dring[n]在小球藻(Chlorella)、栅藻 (Scenedesm us)
的研究中发现,促进叶绿素合成的最有效光是蓝光.
由此可见不同海藻在经过光质处理后,出现不同
的最有效光.这主要是由于海藻的色素种类比较复杂.
绿藻和裸藻的捕光色素是叶绿素a和b,这同高等植物
天津科技大学学报 第22卷 第1期
相一致,褐藻和硅藻的色素是叶绿素a、c和辅助色素
墨角藻黄素,蓝藻、红藻和隐藻色素是叶绿素 a和辅
助色素藻胆素.不同藻类细胞所含有的色素种类不同,
除含有叶绿素外,还存在辅助色素,这是光合生物适应
环境的一种方式.近来有人提出通过光质处理改变藻
类的生长及生化组成,以提高其作为水产养殖饵料和
食品的营养价值[1 ,这也是海藻光合作用研究的方向
之一.紫球藻富含的藻红素已成为具有较高商业价值
的天然色素.研究证明,在绿光下藻红素比白光下成倍
增加,这为提高藻红素产率提出了一条新途径.
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