富油微藻的采集與油脂合成關(guān)鍵酶的研究.pdf

1、全球工業(yè)化使得化石能源的消耗加速,而人類對能源的需求量卻在急劇增加;同時化石燃料的燃燒引起了環(huán)境惡化和氣候異常,因此人們開始關(guān)注環(huán)境友好型、可再生能源的開發(fā)和利用?；谝陨显?各國科學(xué)家對大豆、玉米、棕櫚等高等植物進(jìn)行了諸多研究,試圖找到合適的原料生產(chǎn)出數(shù)量和質(zhì)量都可滿足人類需求的生物燃料。雖然取得了許多成果,也解決了部分能源需求問題,但仍然面臨著原材料不足、與人爭糧等一系列問題,很難取得更大程度的進(jìn)展。在此背景下,微藻由于具有油脂含

2、量高、生長周期短、易于大規(guī)模培養(yǎng)、光合作用效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)而受到了研究者們的青睞。
　　利用微藻生產(chǎn)生物柴油,盡管具有諸多優(yōu)點(diǎn),但是若要大規(guī)模生產(chǎn)出高質(zhì)量的生物柴油,還有幾個問題亟待解決。例如:微藻雖富含油脂,但最適合生產(chǎn)生物柴油的12:0和14:0在大多數(shù)種類微藻的油脂中所占比例不高。另外研究表明很多微藻在特殊環(huán)境下,總脂占細(xì)胞干重的比例會有所提高,但生物量也會大幅度下降,從而導(dǎo)致總脂的最終產(chǎn)量并不高。針對以上的幾個問題,至少

3、應(yīng)從兩個方面找尋解決途徑。第一,從野外海域分離油脂含量高、生物量大、生長速度快、環(huán)境耐受性高的新型優(yōu)良藻株代替或豐富現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)藻株。第二,通過基因工程的手段構(gòu)建優(yōu)質(zhì)藻種,以解決現(xiàn)有藻種油脂含量高和生物量大不能共存的矛盾。
　　三角褐指藻(Phaeodactvlum tricornutum)為硅藻綱(Bacillariophyceae)舟形藻目(Naviculales)的真核微藻。因其具有油脂含量高、生長速度快、富含EPA(eico

4、sapentaenoic acid,20:5n3)等優(yōu)點(diǎn)而一直受到研究者們的關(guān)注;除此之外,其全基因組測序工作業(yè)已完成,多種轉(zhuǎn)基因體系也已建立;都使得三角褐指藻成為微藻生物柴油領(lǐng)域中的熱門藻株。研究證明三角褐指藻在限氮條件下,其油脂含量會大幅度的增加,但關(guān)于其油脂含量提高的機(jī)制尚無報道。
　　基于以上情況,本實(shí)驗(yàn)首先從黃渤海海域分離、純化可培養(yǎng)微藻70余株,通過18SrRNA和rbcL基因序列構(gòu)建了NJ系統(tǒng)進(jìn)化樹,對這些藻株進(jìn)行了

5、種類鑒定;豐富了實(shí)驗(yàn)材料,為尋找優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)油藻株奠定了基礎(chǔ)?？紤]到通過基因工程的手段構(gòu)建富油藻株時,在目的基因的選擇上具有很大的盲目性(而這也是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想的重要原因),因此,本實(shí)驗(yàn)以三角褐指藻為研究對象,通過熒光實(shí)時定量PCR的方法監(jiān)測了11個與油脂合成有關(guān)的酶基因在限氮168小時內(nèi)轉(zhuǎn)錄水平的變化情況;用尼羅紅染色法對三角褐指藻在同時間點(diǎn)上的油脂含量進(jìn)行了測定;分析兩者的相關(guān)性后,找到了多個與三角褐指藻油脂含量變化正相關(guān)的基因,為