岩藻黄素是一种从褐藻和硅藻中提取的天然类胡萝卜素,具有抗氧化、抗炎、促进细胞凋亡等多种生物学特性.研究表明,岩藻黄素具有神经保护的作用,主要通过抗氧化和抗炎机制实现,并在认知障碍和神经退行性疾病中显示出潜在的治疗价值.本文总结了岩藻黄素在减轻氧化应激和神经炎症方面的具体机制,为其在认知障碍类疾病中的临床应用提供理论依据和参考.

工业生产和人类活动释放的大量CO2 是造成全球性气候变暖的主要诱因.气候变暖往往伴随着极端恶劣天气的发生,对人类的生活、财产和基础设施构成严重威胁.为了减轻由此产生的负面影响和应对全球变暖,各国纷纷设定了碳达峰和碳减排目标,并致力于对CO2 进行固定和资源化利用.海洋等鞭金藻(Isochrysis galbana)具有生长速度快和固碳效率高的特点,集成废/污水处理和生物固碳,转化合成蛋白质、多不饱和脂肪酸等多种高值生物活性物质的等鞭金藻固碳技术,被认为是最有前途的碳捕获和资源高值化利用的技术之一.本文首先介绍和比较了常用的CO2 捕获技术的优缺点,强调基于等鞭金藻的碳捕获技术的适用范围和固碳效率的优势.其次阐明了海洋等鞭金藻光合固碳机制及其与卡尔文循环、三羧酸循环等代谢通路的联系;探讨光和CO2 对微藻固碳能力和胞内碳流分布的影响,探究培养条件、光生物反应器、基因工程/合成生物学技术改造藻株等影响等鞭金藻固碳效率的因素.最后,概述了等鞭金藻光合固碳与岩藻黄素、多不饱和脂肪酸、蛋白质等高值生物活性物质合成的关系,为精深加工、开发高值化等鞭金藻提供理论和实践依据,推动等鞭金藻固碳技术的发展和应用,协同推进节能减排,为助力实现"双碳"目标提供一条经济可行的新策略.

为探究棕鞭金藻生产岩藻黄素的综合性能,以期建立高效合成岩藻黄素的发酵工艺,研究首先对金藻发酵培养基中的碳氮比、维生素添加量进行优化.结果表明,当碳氮比为24、维生素添加量为3.75 mg/L维生素B1和1.25 mg/L维生素B12时,有利于金藻细胞内的岩藻黄素高效合成.此外,通过调控金藻光/暗培养模式,对其在不同条件下的细胞生长、最大光合效率和岩藻黄素积累情况进行比较研究,结果显示从种子培养到上罐发酵全过程进行光诱导后,胞内岩藻黄素含量显著提升.通过系统优化,金藻发酵后的胞内岩藻黄素含量和产量分别达到1.79 mg/g和33.6 mg/L,比优化前的发酵水平提高33.6%和31.2%.研究利用发酵优化技术强化了棕鞭金藻的岩藻黄素积累,为后续进一步进行大规模过程放大奠定了前期基础,也为其他微藻生产岩藻黄素提供了借鉴和参考.

本实验探究白光(400～700 nm)、红光(620～650 nm)和绿光(500～580 nm)对等鞭金藻(Isochrysis sp.ISO-FJ)的生长和生物活性产物积累的协同影响,以期摸索适宜的光质同时提高其生物活性产物.实验结果表明,等鞭金藻细胞在白光条件下具有最大的生物量.在生物活性产物合成方面,与白光和红光相比,采用绿光培养的等鞭金藻细胞更有利于岩藻黄素、胞外多糖和多不饱和脂肪酸的联产合成.这些结果可表明,等鞭金藻的生长和活性产物合成是受不同光质的调节,为今后定向调控等鞭金藻生长和活性产物合成提供实践依据和理论指导.

为了解抗菌肽在饵料微藻中表达后的抗菌特性,构建海洋微拟球藻(Nannochloropsis oceanica)、湖泊微拟球藻(N.limnetica)和三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)的抗菌肽(源自虹鳟,Cath-1a)表达质粒,分别转化相应的微藻,检测转化子中抗菌肽的表达量和体外抑菌效果,将藻株作为鱼饲料添加剂喂食斑马鱼,初步分析了抗菌肽及藻体自身的岩藻黄素和多不饱和脂肪酸对鱼免疫系统的影响.结果表明,外源抗菌肽在3种微藻中均可以成功表达,体外抑菌试验表明,仅三角褐指藻对水产领域常见致病菌爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)有一定的抑菌效果,然而抗菌肽的表达并未使3种藻株的体外抑菌性增加.添加藻粉对斑马鱼的生长无明显影响,通过检测鱼体肝脏中与抗氧化和免疫相关基因的表达水平及丙二醛的含量,表明添加藻粉可增强斑马鱼的抗氧化和抗炎症能力,表达抗菌肽(PtC组)能进一步提高斑马鱼的免疫力.另外,添加Pt6(富含岩藻黄素)藻粉组比添加 PtC 的抗炎效果更显著,表明三角褐指藻中的岩藻黄素和二十碳五烯酸对增强鱼的抗病能力具有潜在作用.

目的 探讨岩藻黄素是否具有抑制H2O2引起的WI-38细胞早衰的活性.方法 WI-38细胞在添加岩藻黄素的培养基中培养一定时间后经H2O2处理诱导发生早衰,用MTT法检测细胞活力,SA-β-半乳糖苷酶染色法检测细胞内衰老相关的SA-β-半乳糖苷酶活性.结果 300 μmol·L-1H2O2处理WI-38细胞20 min可成功建立早衰细胞模型.与空白对照组相比,H2O2处理组细胞活力明显降低,SA-β-半乳糖苷酶阳性细胞数明显增多.5和10μmol·L-1岩藻黄素组细胞活力明显高于H2O2处理组,SA-β-半乳糖苷酶阳性细胞数较H2O2组明显减少.结论 岩藻黄素能够抑制由H2O2处理引起的细胞早衰,具有一定的抗衰老作用.

为探究不同干燥方式、不同存储温度和存储时间对羊栖菜中岩藻黄素稳定性的影响,本研究考察了三种不同干燥方式,包括自然阴干、低温烘干和冷冻干燥,对羊栖菜中岩藻黄素稳定性的影响.结果 表明采用冷冻干燥所得羊栖菜,含水量低,岩藻黄素含量高,达到699.2 μg,/g,岩藻黄素保留率为94.7％,远高于自然阴干及低温烘干.因此,冷冻干燥是最佳干燥方法.考察了四个不同温度(-20、4、25、30℃)存储对冻干羊栖菜中岩藻黄素稳定性的影响,结果表明随着存储温度的升高,岩藻黄素的降解率明显增高,因此,-20℃为最佳储存温度.

为了探讨茉莉酸甲酯(MeJA)对铜藻(Sargassum horneri)生长的影响作用,本文比较了不同浓度的茉莉酸甲酯对铜藻生长、生理生化指标、抗氧化系统以及次生代谢产物岩藻黄素积累的影响.结果 发现,50和100umol·L-1MeJA处理后培养3d显著促进了藻体的生长,继续培养至10d时,与对照组无显著差异;而500μmol·L-1MeJA处理后10d内均显著抑制了藻体的生长.生理生化结果分析表明,培养3d内,50～200 μmol·L-1MeJA处理可显著提高藻体叶绿素a和类胡萝卜素的含量,SOD、CAT和POD酶活性增强,而可溶性蛋白的含量变化不大;500 μmol·L-1MeJA处理组叶绿素a、类胡萝卜素和可溶性蛋白的含量均呈先升高后降低再升高的趋势,藻体SOD和POD酶活性增强,CAT酶活性降低;藻体MDA含量在50和100 μmol·L-1 MeJA处理组无显著变化,200 μmol·L-1MeJA处理组显著低于对照组,而500 μmol·L-1处理组显著升高.MeJA处理后培养至10d时,仅500 μmol·L-1MeJA处理组藻体的叶绿素a、可溶性蛋白含量、SOD和CAT活性高于对照,其余指标基本恢复至对照组水平.岩藻黄素含量在500 μmol·L-1 MeJA处理后培养2和3d时比对照组增加了12.55％和18.17％.这些结果为探讨MeJA在铜藻生长及岩藻黄素的规,模化生产中的作用提供基础材料.

为提高岩藻黄素(Fucoxanthin)提取效率,对16株海洋硅藻岩藻黄素的检测含量和实际含量进行了分析,并以一株牟氏角刺藻(Chaetoceros muelleri)为对象,研究了岩藻黄素与另外两种关键光合色素(即叶绿素a和β-胡萝卜素)的含量及其消长受光强和光质影响的特征.研究结果显示,不同种或同种不同株的海洋硅藻,在相同的培养条件、收获时期、提取方法下,其提取率差异大,可从不足1%到89.78%;岩藻黄素的检出含量各异,从0.03到5.02 mg/g.受不同光照强度[低:50μmol/(m2·s);中:100μmol/(m2·s);高:200μmol/(m2·s)和光质(红光、蓝光)]的影响,岩藻黄素产量呈现不同特征.在低光照强度下,单位细胞岩藻黄素的含量相对较高.在红光条件下,岩藻黄素的产量高于蓝光.在相同光强条件下,岩藻黄素含量随增殖周期变化;在单色光质条件下,几种光合色素均在生长平台期后期含量增加.岩藻黄素的含量变化与叶绿素a和β-胡萝卜素的含量及其消长关系密切.研究为筛选藻株、优化硅藻培养条件以累积岩藻黄素提供了参考.

目的 探讨岩藻黄素(Fucoxanthin,FUCO)对振荡剪切应力作用下内皮祖细胞(Endothelial progenitor cells,EPCs)生物学功能及细胞衰老的影响作用.方法 采用Flexcell STR-4000平行板流动系统模拟体内扰动流剪切应力(振荡剪切应力,Oscillatory shear stress,OSS,±4 dynes/cm2,1 Hz)并加载于EPCs;利用结晶紫染色法观察OSS作用后EPCs的形态学改变;应用Boyden小室、自发性细胞贴壁及Matrigel基质胶分别检测细胞迁移、黏附和体外血管形成能力的变化;采用Western blot检测促沉默信息调节因子1(Silent mating type information regulation2 homolog-1,SIRT1)蛋白和β-半乳糖苷酶法检测细胞衰老程度的改变;通过Dihydroethidium(DHE)荧光探针法检测细胞内超氧化物阴离子.结果 与静态培养组相比,OSS导致EPCs形态学发生明显改变,表现为细胞长宽比降低,细胞之间间距增加;而FUCO对OSS导致的EPCs形态学改变无显著影响作用;与OSS处理组相比,FUCO可显著促进EPCs的迁移(10.00±1.73 vs 21.00±2.65)、黏附(8.00±1.00 vs 20.00±1.73)及体外血管形成能力(8 538.67±1 231.47 vs 11 009.33±570.08).进一步研究发现,FUCO可降低OSS导致的β-半乳糖苷酶阳性细胞比例(21.18％±1.38％ vs 12.69％±3.94％)以及促进SIRT1蛋白表达上调;同时,FUCO可减弱OSS诱导的EPCs胞内超氧阴离子的产生(P＜0.05).结论 FUCO可缓解OSS环境下引发的EPCs细胞功能降低、细胞衰老的发生,提示其可有效提升内源性EPCs的血管修复能力.