富油微藻的采集与油脂合成关键酶的研究
全球工业化使得化石能源的消耗加速,而人类对能源的需求量却在急剧增加;同时化石燃料的燃烧引起了环境恶化和气候异常,因此人们开始关注环境友好型、可再生能源的开发和利用。基于以上原因,各国科学家对大豆、玉米、棕榈等高等植物进行了诸多研究,试图找到合适的原料生产出数量和质量都可满足人类需求的生物燃料。虽然取得了许多成果,也解决了部分能源需求问题,但仍然面临着原材料不足、与人争粮等一系列问题,很难取得更大程度的进展。在此背景下,微藻由于具有油脂含量高、生长周期短、易于大规模培养、光合作用效率高等一系列优点而受到了研究者们的青睐。 利用微藻生产生物柴油,尽管具有诸多优点,但是若要大规模生产出高质量的生物柴油,还有几个问题亟待解决。例如:微藻虽富含油脂,但最适合生产生物柴油的12:0和14:0在大多数种类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环境下,总脂占细胞干重的比例会有所提高,但生物量也会大幅度下降,从而导致总脂的最终产量并不高。针对以上的几个问题,至少应从两个方面找寻解决途径。第一,从野外海域分离油脂含量高、生物量大、生长速度快、环境耐受性高的新型优良藻株代替或丰富现有的实验藻株。第二,通过基因工程的手段构建优质藻种,以解决现有藻种油脂含量高和生物量大不能共存的矛盾。 三角褐指藻(Phaeodactvlum tricornutum)为硅藻纲(Bacillariophyceae)舟形藻目(Naviculales)的真核微藻。因其具有油脂含量高、生长速度快、富含EPA(eicosapentaenoic acid,20:5n3)等优点而一直受到研究者们的关注;除此之外,其全基因组测序工作业已完成,多种转基因体系也已建立;都使得三角褐指藻成为微藻生物柴油领域中的热门藻株。研究证明三角褐指藻在限氮条件下,其油脂含量会大幅度的增加,但关于其油脂含量提高的机制尚无报道。 基于以上情况,本实验首先从黄渤海海域分离、纯化可培养微藻70余株,通过18SrRNA和rbcL基因序列构建了NJ系统进化树,对这些藻株进行了种类鉴定;丰富了实验材料,为寻找优质的产油藻株奠定了基础。考虑到通过基因工程的手段构建富油藻株时,在目的基因的选择上具有很大的盲目性(而这也是导致实验结果不理想的重要原因),因此,本实验以三角褐指藻为研究对象,通过荧光实时定量PCR的方法监测了11个与油脂合成有关的酶基因在限氮168小时内转录水平的变化情况;用尼罗红染色法对三角褐指藻在同时间点上的油脂含量进行了测定;分析两者的相关性后,找到了多个与三角褐指藻油脂含量变化正相关的基因,为过量表达等技术在三角褐指藻甚至是硅藻中的应用提供了有价值信息;同时,本实验也对三角褐指藻的油脂合成路径进行了推测。
微藻;生物柴油;三角褐指藻;尼罗红染色法
中国海洋大学
硕士
水生生物学
潘克厚
2012
中文
TE667;Q949.27
93
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）