二十二碳六烯酸(DHA)作为人体必需的多不饱和脂肪酸,在维护心血管健康、抗癌、支持视觉和脑功能等方面至关重要.传统的深海鱼油提取DHA方法存在鱼腥味重、工艺繁琐等问题,迫使研究者寻求更为高效、环保的替代方案.破囊壶菌(Thraustochytrids)凭借其生长迅速、低重金属污染以及高DHA含量的特性,成为工业化生产DHA的潜力微生物之一.当前在破囊壶菌发酵生产DHA的过程中,依然需要解决一系列关键问题,包括提高发酵产量、降低成本等.本文旨在全面阐述破囊壶菌发酵生产DHA的研究现状,包括菌株筛选与改良、DHA生物合成途径、遗传转化及代谢工程、发酵控制策略等方面.首先,总结归纳了对野生型菌株的自然筛选和诱变改良等方法,不断提高破囊壶菌中DHA产油量.其次,详细介绍了破囊壶菌DHA合成途径的研究进展,着重分析了生物合成途径中关键辅助因子在DHA生产中的作用.此外,概述了外源DNA传递到破囊壶菌细胞的遗传转化技术的应用现状,为提高其遗传转化效率和稳定性提供重要参考.在DHA代谢调控方面,探讨了氮限制对DHA合成的促进作用以及温度和氧气供应对生产效率的影响.最后,对利用破囊壶菌生产DHA存在的主要瓶颈问题和未来发展趋势进行了总结,以推动其在医药、保健品和食品等领域的广泛应用,实现工业规模下的高效生产.

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.

目的 用Streptomyces lividans GX28异源合成N-乙酰基色胺,并研究N-乙酰基色胺的抗赤潮藻活性.方法 前期研究发现Bacillus atrophaeus C89芳香族氨基酸脱羧酶(aromatic 1-amino acid decarboxylase,AADC)能将L-色氨酸脱羧成L-色胺.氨基酸多序列比对发现S lividans GX28基因组中存在使色胺乙酰化的酶.通过克隆、重组将aadc基因转入S.lividans GX28中构建重组菌株,HPLC检测目标产物,NMR鉴定化合物的结构.检测化合物对3种赤潮微藻的毒性.结果 S.lividans GX28中的蛋白WP_015609847.1含有芳烷基胺N-乙酰转移酶(alkyl amine N-acetyltransferase,AANAT)的底物结合位点(P64和F188)和催化位点(Y168),推测其为AANAT.宿主的发酵产物中分离得到N-乙酰基色胺.N-乙酰基色胺对墨西哥原甲藻的生长具有较强的抑制作用(IC50=9.56mg/L).结论 推测aadc基因在链霉菌中异源表达.重组链霉菌中检测到N-乙酰基色胺,并对N-乙酰基色胺的生物合成途径进行推测.N-乙酰基色胺对P.mexicanum的生长具有显著的抑制作用.本研究为抑藻化合物的生物合成研究奠定了基础.

本研究旨在建立利用微藻去除高浓度废水中硝酸根并转化为藻蛋白的创新技术.先在摇瓶中研究了培养模式和光照模式对于混养蛋白核小球藻的生物量产量、硝酸根同化速率和藻蛋白产量的影响,随后在5L光发酵罐中成功进行了放大验证.结果 表明,在摇瓶培养中,不回流培养基的补料分批培养是最佳培养模式,可获得最高生物量产量为35.95 g/L,硝酸根平均同化速率为2.06 g/(L·d),藻蛋白含量可高达42.44％干重;采用阶梯式增加光强的光照模式,能显著提高细胞比生长速率,最高达到0.65d-1.在5L光发酵罐中连续培养128 h,最高生物量产量和硝酸根平均同化速率分别达到66.22 g/L和4.38 g/(L·d),最高藻蛋白含量可达干重的47.13％.本研究能为高效处理工业废硝酸或高浓度硝酸盐废水提供微藻光发酵技术,基于微藻的生物转化过程可联产高蛋白微藻生物质,有利于实现这类废水资源化利用、变废为宝.

微藻在大规模养殖中易受溶藻微生物污染,为了鏊定一株溶藻菌CBA02的物种分类,研究该溶藻菌溶藻效应和溶藻机制.利用2216E平板法分离纯化该株细菌;采用16S rDNA基因序列对法鉴定细菌种类;以盐生杜氏藻为实验对象,探究其溶藻特性和溶藻方式.经16S rDNA鉴定,菌株CBA02初步定名为Ponticoccus sp.CBA02;CBA02对盐生杜氏藻的溶藻率随菌液发酵时间和添加量的增加而提高,随藻初始浓度的提高而降低;菌液、无菌上清液及高温灭菌处理的无菌上清液均能显著性降低盐生杜氏藻叶绿素a浓度(P＜0.05),且经pH处理之后的无菌上清液的溶藻效率随pH的升高而提高.菌株Ponticoccus sp.CBA02对盐生杜氏藻具有的强烈的溶藻作用,其溶藻活性受菌液发酵时间、添加量、藻细胞初始浓度和pH等因素的影响,CBA02是通过分泌溶藻物质间接溶藻,溶藻物质具有热稳定、适宜较高pH的特性.

本研究旨在利用常压室温等离子体(atmospheric pressure room temperature plasma,ARTP)诱变技术构建叶绿素合成缺陷型凯式小球藻突变株,筛选出极低叶绿素、适用于发酵生产蛋白质的新藻种.首先经优化诱变处理时间后建立了野生型兼养细胞的致死率曲线,在高于95％致死率条件下处理对数早期兼养细胞,基于可视化藻落颜色变化初筛获得4株突变株.随后在摇瓶中异养培养突变株,系统评价了蛋白生产性能,发现在含有30 g/L葡萄糖和5 g/LNaNO3的Basal培养基中,突变株P.ks 4表现最优,蛋白含量及产率分别为39.25％干重及1.15 g/(L·d),氨基酸评分达101.34,叶绿素a含量下降98.78％且不含叶绿素b,含有叶黄素0.62 mg/g而使藻体呈金黄色.本研究为微藻替代蛋白的发酵生产提供了高性能、高品质的新种质P.ks4.

为缓解赤潮微藻对海洋生态环境的危害性问题,从潮间带泥样中筛选溶藻菌进行生物学特征分析,通过稀释涂布平板法及平板划线分离法从浙江舟山桃花岛潮间带泥样分离筛选菌株,以中肋骨条藻(Skeletonema costatum)及东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)为受试对象,通过丙酮法提取、测定叶绿素含量变化从中筛选高效抑制赤潮微藻生长的菌株.经形态学观察、生理生化特征检测及16S rDNA序列分析比对初步确定菌株的分类地位.通过不同pH、发酵时间、添加比例等单因素实验,对菌株溶藻特性和溶藻活性物质特性进行研究.从潮间带泥样中共获得43株菌,以菌株2-1-2抑制效果最佳,经鉴定属于芽孢杆菌属,初步命名为Bacillus sp.2-1-2.溶藻菌Bacillus sp.2-1-2以胞外分泌溶藻物质的方式进行间接溶藻,最适生长pH为7.0±1.0,菌液最佳发酵时间2—4d、最佳添加比例20％;溶藻活性物质耐热性好,对酸碱耐受性佳,但不耐强酸,在pH=10、80℃处理后溶藻率分别可达(90.57±0.43)％和(89.52±0.96)％.对赤潮藻细胞ROS水平与MDA含量具有显著影响(P<0.01).推测菌株溶藻机制可能为分泌溶藻活性物质间接接触藻细胞,胁迫藻细胞动态氧化平衡失衡,影响藻细胞正常生理状态,藻细胞脂质过氧化破坏了结构完整性使之内容物外泄并逐渐破碎,抑制藻细胞的生长.