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紫球藻是一种具有开发价值的经济微藻,在培养过程中能够合成多种生物活性物质,如胞外多糖、不饱和脂肪酸、藻胆蛋白等。它已引起国内外的广泛关注,成为研究的热点。本文主要研究三种紫球藻培养条件的优化,胞外多糖的提取工艺和不同碳源、氮源对多糖产量的影响以及三种紫球藻RAPD分析。 对于紫球藻资源的开发利用,首先要解决该藻大规模培养问题。根据紫球藻自身营养特点,可以采用自养和兼养异的营养方式来培养藻。 本文以KOCH培养基为基础,研究不同光强、光周期、盐度、碳酸氢钠浓度、培养方式、碳源、氮源等因子对三种紫球藻生长的影响,初步确定三种紫球藻最佳培养条件。铜绿紫球藻(Porphyridium aerugineum 755)适宜培养条件:光照强度为2500Lx;光周期为14L:10D;盐度为1%;NaHCO3浓度为400mg/L;葡萄糖浓度为1%;振荡培养的优于静置培养;淡色紫球藻(Porphyridium purpureum 806)适宜培养条件:光照强度为2500Lx;光周期为18L:6D;盐度为3%;NaHCO3浓度为1200mg/L;振荡培养优于静置培养;血色紫球藻(Porphyridium cruentum)适宜培养条件:光照强度为1500Lx;光周期为24L:0D;盐度为3%;NaHCO3浓度为1200mg/L;振荡培养优于静置培养。 多糖研究是生命大分子科学最后一个重大前沿领域。紫球藻多糖是一种高分子聚合物,具有多种生物活性可广泛应用于食品、化妆及医药等行业,此外,还具有抵抗多种病毒的作用,已成为近年来研究热点。 紫球藻在整个生长周期都不断释放胞外多糖,使培养液的相对粘度不断增加。本文通过正交试验来优化紫球藻胞外多糖提取工艺,提高多糖的产量。此外,研究不同碳源和氮源对三种紫球藻多糖产量的影响,确定适于多糖生产的最佳碳源和氮源。 研究结果表明,三种紫球藻的最佳提取工艺各不相同,铜绿紫球藻的最优提取工艺为乙醇浓度50%,乙醇用量为3倍体积,醇沉时间为1.5小时;氯仿与正丁醇的比例4:1,样液与Sevag试剂的比例1:2,作用时间为15min;由方差分析可得五种碳源和五种氮源对胞外多糖的影响不显著,其中添加乳糖和(NH4)2SO4的培养基多糖产率最高,分别为37.296mg/L和12.961mg/L。 淡色紫球藻的最优提取工艺为乙醇浓度75%,乙醇用量为2倍体积,醇沉时间为1小时;氯仿与正丁醇的比例3:1,样液与Sevag试剂的比例1:2,作用时间为45min:由方差分析可得五种碳源和五种氮源对胞外多糖的影响不显著,添加碳酸氢钠和摘要NHoCI的多糖产率最高,分别为4 1 .2 16 mg/L和29.017 mg/L。 血色紫球藻的最优提取工艺为乙醇浓度50%,乙醇用量为1倍体积,醇沉时间为0.5小时;氯仿与正丁醇的比例4:1,样液与Sevag试剂的比例2:1,作用时间为45min;五种碳源的影响差异不显著,氮源的影响差异显著,其中添加无水乙酸钠和NH4CI的培养基多糖产率最高,分别为33.784mg/L和40.997mg/L。 RAPD技术可对没有任何分子生物学研究情况下的物种进行DNA多态性分析,有助于系统学研究中广泛进行物种间大量比较研究,实验表明RAPD具有个体、群体、亚种、种等各水平的特异性,符合孟德尔遗传定律,因而是一种优良的遗传标记。 紫球藻RAPD研究是在外部形态分类鉴定及前人工作的基础上,采用RAPD技术,通过对三种紫球藻基因组的RAPD图谱的比较研究,在分子水平上探讨这些藻种的分类地位和亲缘关系,为丰富紫球藻属的分子系统学研究,进一步完善紫球藻属的分类系统,揭示其系统发育及演化提供分子水平的依据。 本文用25个随机引物对三种紫球藻的RAPD分析可以得出以下结论: 由RAPD结果和聚类分析显示,淡色紫球藻和血色紫球藻的亲缘关系较近,其遗传距离为0.396,在形态分类上两者的亲缘关系也较近。 RAPD技术在解决种属之间的关系问题上具有一定的优越性,本试验从50种引物中筛选出25种条带清晰,多态性丰富的引物,发现只要选择适当的引物,RAPD技术可以用来鉴定种属的亲缘关系,即RAPD技术用于紫球藻的分类鉴定是可行的。