氮饥饿与磷饥饿促使缺刻缘绿藻花生四烯酸含量增加的比较

第35卷第5期2011年5月水产学报JOURNALOFFISHERIESOFCHINAVO1．35．No．5May，2011文章编号：1000—0615(2011)05—0763一llDOI：10．3724／SP．J．1231．2011．17114氮饥饿与磷饥饿促使缺刻缘绿藻花生四烯酸含量增加的比较童牧，于水燕，欧阳珑玲，周志冈0(上海海洋大学水产与生命学院，农业部水产种质资源与利用重点开放实验室，上海高校水产养殖E一研究院，上海201306)摘要：以富含花生四烯酸(AA)的缺刻缘绿藻H4301为研究对象，探讨了不同光照强度条件下氮饥饿与磷饥饿对藻生物量、AA及脂肪酸含量变化的影响。发现氮饥饿与磷饥饿均降低了藻类的生长速率与生物量，当在60p~molphotons／(m·S)的低光照强度下，磷饥饿时的藻类平均生长速率最低[0．025g／(d·L)]，不足BG一11完全培养基中该藻生长速率的一半；氮饥饿与磷饥饿均能提高藻细胞总脂肪酸及AA的含量，但在低光照强度下磷饥饿的促进效果比较差；无论是完全培养基中还是饥饿处理时，200txmolphotons／(1TI·S)的高光照强度都不利于藻细胞AA及多不饱和脂肪酸的合成与积累；随着饥饿时间的不断持续，AA占总脂肪酸的百分含量逐渐增加，而亚油酸的百分含量逐渐降低，但在磷饥饿时，油酸的百分含量也增加，特别在高光照强度下，以油酸为主的单不饱和脂肪酸含量在第27天时占细胞干重的5．28％，以致AA含量的增加没有氮饥饿时的显著。从脂肪酸成分的变化来分析，该藻在氮或磷饥饿过程中主要是从亚油酸到^y一亚麻酸再到20：3(t)6这个途径来合成并积累AA，其中A6去饱和酶是限速酶，而∞3去饱和酶催化步骤受饥饿处理的负调控对确保AA的合成与积累有较大的积极作用。氮饥饿使藻细胞蛋白质合成受阻以及磷饥饿使核酸合成、糖类与能量代谢产生障碍，从而阻止藻类的生长并迫使细胞代谢流转向不含氮和磷的脂肪酸合成代谢，以提高藻细胞总脂肪酸及AA含量。关键词：缺刻缘绿藻；生物量；花生四烯酸(AA)；氮饥饿；磷饥饿中图分类号：S968．41文献标识码：A微藻由于体积小、表面积大的特性使其比高等植物具备更高效的初级生产能力；同时又具备很强的表型可塑性、代谢灵活性，能较快地适应变化的环境，甚至是极端环境，从而造就了微藻代谢产物的多样性J。早在20世纪50年代，人们就开始从微藻中获取蛋白质的研究，其典型代表有小球藻(Chlorella)、螺旋藻(Spirulina)。20世纪80年代，随着对微藻种质资源的发掘、生理生化及遗传学等研究不断深入，人们试图从微藻中获得更加丰富的代谢产物。主要集中在高能源性物质如氢气J、油脂-41、可发酵的糖类等J，以及营养性多不饱和脂肪酸(polyunsaturatedfattyacids，PUFA)J，如花生四烯酸(arachidonicacid，AA)、二十碳五烯酸(eicosapntemacniocacid，EPA)、二十二碳六烯酸(docosahexaenoicacid，DHA)等。微藻PUFA的合成与积累受多种环境因素如光照强度、温度、pH、盐度、营养限制等的影响j，其中以营养盐限制如氮饥饿和磷饥饿的效果最为显著。一般来说，氮饥饿可导致微藻蛋白质含量下降，而碳水化合物或油脂含量却上升。有些微藻如拟微绿球藻(Nannochloropsissp．)、小环藻(Cyclotellacryptica)㈨、Ankistrodesmussp．_l2_、收稿日期：2010—09—16修回日期：2011—02—22资助项目：国家自然科学基金项目(30972243)；国家“八六三”高技术研究发展计划(2009AA064401)；教育部留学回国人员科研启动基金资助项目；上海市教育委员会科研创新项目(09ZZ167)及海洋生物学重点学科资助项目(J50701)通讯作者：周志刚，E-mail：zgzhou@shou．edu．cnhttp：／／www．scxuebao．cn水产学报35卷缺刻缘绿藻[Parietochloris(或Myrmecia)incisa副在氮饥饿条件下，积累油脂；也有些微藻选择了积累碳水化合物以代替油脂，如杜氏藻(Dunaliellaspp．)。这主要是由于碳水化合物和油脂不含氮元素，因此能在氮饥饿条件下继续合成，从而储存光合作用产生的能量。。，以保护光合作用器官免受光抑制并适应氮饥饿的生长环境。磷饥饿同样也能降低微藻蛋白质的含量、增加油脂的含量，但效果没有氮饥饿那么显著。磷饥饿条件下，Monodussubterraneus_1、角毛藻(Cheatocerossp．)、巴夫藻(Pavlovalutheri)、栅藻(Scenedesmussp．)的脂肪酸等不含磷化合物的含量有所增加，其中磷饥饿引起栅藻