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蓝光可以促进红球藻转化产虾青素

将藻种接入MCM优化培养基,在白光2500lx下照射培养8天后,经过显微镜观察、吸光度测定、藻体干重测定等方法优选出生长情况正常、细胞形态良好以及藻液浓度相同的藻细胞进行下一步的转化实验,以保证实验的可比性和有效性。优选出的藻液于不同光源、不同光照强度下进行转化,结果见图1-8。

由图1-8可看出,雨生红球藻转化产虾青素需要较高的光照强度,对不同的光源,其最优的光照强度都在7000lx。从光质上看,当光照强度为7000lx时,雨生红球藻在白光、红光以及蓝光照射下的虾青素产量分别为33.05mg/L,25.19mg/L和36.91mg/L。由此可见,在转化阶段,红光的照射不利于虾青素的积累,其产量低于白光照射下的产量,而蓝光可以促进雨生红球藻中虾青素的积累,优于普通白光的作用,这是因为,根据图1-2,在转化阶段,红色的雨生红球藻细胞在蓝紫光区

(380-485nm)有较大的吸收,而在红色光区(620-740nm)的吸收较弱,这造成红色藻细胞对蓝色光的捕获利用能力较强,而对红色光的利用能力较弱。

由图1-8还可看出,雨生红球藻转化产虾青素的最佳光源是“蓝光+白光”的混合光源,其在7000lx时虾青素http://www.qywztg.com/的积累量为38.87mg/L,比相同条件下单独用白光转化时提高了17.61%,单独用蓝光转化时提高了

5.3%。可见,连续的光谱条件更有利于红球藻进行虾青素的转化,虾青素积累的最佳光照条件是在全波段的基础上补加红色的藻细胞利用率高的蓝色光。

研究中发现,白光照射下,雨生红球藻在转化的第四天开始由绿色变为红色,在蓝光照射下红球藻在转化的第三天即可观察到藻液变红,而在红光照射下需经过6天才看到藻液变红,经显微镜进一步观察发现,转化阶段,蓝光照射下的藻细胞生长明显受到抑制,其从绿色的游动细胞转化为红色厚壁孢子的时间较短,这说明蓝光促进雨生红球藻转化产虾青素的原因可能是蓝光易于使雨生红球藻发生细胞形态的转变,而虾青素的积累是发生在厚壁孢子内的,从而增加了虾青素的积累量。1.4.7蓝光与白光不同比例对雨生红球藻转化产虾青素的影响

按上述培养及转化方法,保持“蓝光+白光”总的光强为7000lx,调整蓝光与白光的强度比例依次为4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3,实验结果见图1-9。

由图1-9可知,相同的光照强度下,蓝光与白光的比例不同,雨生红球藻中虾青素的产量有着一定的差别。其中,当蓝光与白光的强度比例为3:1时,雨生红球藻中虾青素的积累量最大,为39.79mg/L。比上面单纯用白光转化时33.05mg/L提高了20.39%,单纯用蓝光时的36.91mg/L提高了7.8%。这说明在总光强为7000lx,蓝光:白光=3:1是最适合雨生红球藻积累虾青素的光波条件。

镜检发现,在蓝光照射下,雨生红球藻由绿色游动细胞转变为红色厚壁孢子的时间明显缩短,而且,此时细胞的生长受到明显抑制。这说明蓝光促进雨生红球藻转化产虾青素的原因可能是蓝光易于使雨生红球藻发生细胞形态的转变,而虾青素的积累是发生在厚壁孢子内的,从而增加了虾青素的积累量。

LED灯的光照对雨生红球藻细胞生长及转化产虾青素的影响进行了研究,得出以下结论:

(1)雨生红球藻绿色游动细胞在680nm处有个吸收峰,而红色不动细胞在350-370nm和400-560nm范围内有较大吸收,并在这两个波段中有多个吸收峰。并用PR650对实验中用到的蓝色LED,红色LED以及白炽灯进行了光谱扫描,结果显示,蓝色LED与红色LED的发射光光谱的吸收峰分别为456nm和632nm,而白炽灯的发射光谱为连续光谱。这在理论上说明,红光对红球藻绿色游动细胞的生长时有利的,而蓝光可以促进不动细胞中虾青素的积累。

(2)研究表明,红光可以促进红球藻细胞的生长,而且,各种光谱对雨生红球藻生长效果的比较为:白光与红光的组合光>红光>白光>蓝光与白光的组合光>蓝光。其中,在总光强2500lx,红光:白光=2:1时雨生红球藻的生长速率最大,8d后藻的干重为0.98g/L,比单独使用白光照射培养的0.72g/L提高了36.11%,单纯用红光时的0.82g/L提高了15.91%。这说明,总光强为2500lx,红光与白光的比例为2:1是最适宜雨生红球藻生长的光波的条件。

(3)蓝光可以促进红球藻转化产虾青素,而且,各种光谱对雨生红球藻中虾青素转化效果的高低顺序为:蓝光与白光的组合光>蓝光>白光白光与红光的组合光>红光。其中,当蓝光与白光的强度比例为3:1时,雨生红球藻中虾青素的积累量最大,39.79mg/L。比上面单独用白光转化时的33.05mg/L提高20.39%,单独用蓝光时36.91mg/L提高了7.8%。这说明在总光强为7000lx,蓝光:白光=3:1是最适合雨生红球藻积累虾青素的光波条件。

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