付麗麗　那日　郭久峰等

摘要 螺旋藻屬于藍(lán)藻門(mén)顫藻科的一類(lèi)低等植物，富含多糖、蛋白質(zhì)、維生素等，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)具有較高的藥理作用和生物學(xué)效應(yīng)，在國(guó)內(nèi)外受到廣泛推崇。近些年來(lái)，螺旋藻的人工培養(yǎng)越來(lái)越受人們的重視。該研究著重論述在國(guó)內(nèi)人工培養(yǎng)過(guò)程中，激光、電磁波、電場(chǎng)及磁場(chǎng)等物理因素對(duì)螺旋藻產(chǎn)物諸如多糖、蛋白質(zhì)、胡蘿卜素等含量的誘變影響。

關(guān)鍵詞 螺旋藻；物理因子；誘變

中圖分類(lèi)號(hào) S121 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）15-011-02

Research Progress of Part Physical Factors Effects on Spirulina Mutagenesis

FU Lili， NA Ri*， Guo Jiufeng et al

（Key Laboratory of Ion Beam Bioengineering， Inner Mongolia University， Hohhot， Inner Mongolia 010021）

Abstract Spirulina is a kind of low plant belonging to the Cyanophyta Oscillatoria branch. It is rich in polysaccharide， protein， vitamins and so has rich nutritional value. At the same time， spirulina has great function on pharmacology and biology， it was widely praised both at home and abroad. In recent years， artificial cultivation of spirulina attracts more and more people's attention. This paper focuses on the effects of some physical factors on the products of mutagenic spirulina in domestic artificial cultivation process. For instance， some physical factors such as laser， electromagnetic wave， electric field and magnetic field can increase the production of polysaccharide， protein and carotene.

Key words Spirulina； Physical factors； Mutagenic

螺旋藻是一種具有重要開(kāi)發(fā)應(yīng)用價(jià)值的自養(yǎng)原核生物。它具有光合效率高、生長(zhǎng)繁殖快、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，是少數(shù)能大規(guī)模培養(yǎng)的微藻之一[1]。同時(shí)，它是一種新型 “藥食同源” 的優(yōu)質(zhì)菌體蛋白，具有很高的營(yíng)養(yǎng)、保健及醫(yī)藥價(jià)值。因它營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富而被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）譽(yù)為“21 世紀(jì)最佳的理想食品”，也被世界衛(wèi)生組織評(píng)為“人類(lèi) 21 世紀(jì)的最佳保健品”[2]。但是，受到培養(yǎng)技術(shù)、成本等多因素的影響，目前我國(guó)螺旋藻的生產(chǎn)培養(yǎng)得不到廣泛推廣。因此，想辦法提高螺旋藻的產(chǎn)量是目前研究的重點(diǎn)問(wèn)題之一。筆者則著重論述激光、電磁波、電場(chǎng)及磁場(chǎng)等物理因素對(duì)螺旋藻產(chǎn)物含量的影響。

1 HeNe激光誘變

HeNe激光誘變是一種高效的誘變育種新技術(shù)，具有能量密度高、靶點(diǎn)小、單色性、方向性好以及誘變當(dāng)代就可出現(xiàn)遺傳性突變等特點(diǎn)，因此在微生物育種中得到廣泛的應(yīng)用[3]。趙炎生等[4]采用HeNe（632.8 nm）激光，照射時(shí)間為30、60、30+30（照30 min，24 h后再照30 min）、60+30 min等4組，研究在光班面積15.89 cm2、激光能量1.1 mJ/cm2、波長(zhǎng)632.8 nm條件下鈍頂螺旋藻因照射引起的生理生化特性。研究結(jié)果表明，與出發(fā)菌株相比，經(jīng)激光照射后，藻體在形態(tài)、干重、含氮量和胞外多糖等方面都有不同程度的變化，其中胞外多糖含量提高193%，展示出激光誘變螺旋藻的良好前景。另外，趙萌萌等[5]利用HeNe激光（波長(zhǎng)632 nm，功率10 mW），時(shí)間分別為5、10 min，誘變鈍頂螺旋藻IS，選取生長(zhǎng)較快的藻種測(cè)量β胡蘿卜素、蛋白質(zhì)及多糖含量，進(jìn)一步篩選出生長(zhǎng)快、高產(chǎn)胡蘿卜素或高產(chǎn)蛋白質(zhì)的藻種。試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)HeNe激光15和25 min照射后的藻種MS1、MS2和MS3藻絲形態(tài)發(fā)生變化，藻絲變短，螺旋變緊密，生長(zhǎng)速度明顯加快，其中MS1的β胡蘿卜素含量增幅為18.1%，MS3的蛋白質(zhì)和多糖含量均有較大增加；通過(guò)對(duì)出發(fā)藻種和誘變?cè)宸N的葉綠素a和胡蘿卜素的紫外吸收光譜進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)誘變?cè)宸N與出發(fā)藻種相比最大吸收峰值略有變化，說(shuō)明HeNe激光對(duì)于鈍頂螺旋藻的誘變效應(yīng)。

2 倍頻Nd：YAG脈沖激光誘變

趙炎生等[6]用倍頻Nd：YAG脈沖激光誘變鈍頂螺旋藻，光斑面積4.9 cm2，每次激光能量32 mJ/cm2，脈沖寬度10 ns，波長(zhǎng)532 nm，頻率1 Hz，分別照射20、45、60次。結(jié)果表明，倍頻脈沖YAG激光照射對(duì)螺旋藻的生長(zhǎng)均有促進(jìn)作用；與出發(fā)株相比，誘變后的螺旋藻干重減少2.92%，胞外多糖增加246%，蛋白質(zhì)含量增加12%。隨后，陳必鏈等[7]利用倍頻Nd：YAG激光（波長(zhǎng)532 nm，功率500 mW，功率密度160 mW/cm2）誘變鈍頂螺旋藻，輻照時(shí)間為15、10、5 min，通過(guò)測(cè)定藻絲形態(tài)參數(shù)、葉綠素a、β胡蘿卜素、生長(zhǎng)速度，比較倍頻Nd：YAG激光對(duì)鈍頂螺旋藻生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，與出發(fā)株相比，經(jīng)倍頻Nd：YAG激光輻照后藻絲形態(tài)發(fā)生變化，藻絲長(zhǎng)、螺旋數(shù)、螺旋長(zhǎng)變小的現(xiàn)象；15、10 min輻照組出現(xiàn)螺旋變松馳的現(xiàn)象；10、5 min輻照組促進(jìn)藻的生長(zhǎng)和葉綠素a含量提高，使得生長(zhǎng)速度提高；3個(gè)誘變時(shí)間劑量都有利于β胡蘿卜素積累，含量增幅最高達(dá)22.3%。

9 結(jié)語(yǔ)

采用激光、電磁波、磁場(chǎng)等對(duì)螺旋藻進(jìn)行誘變已有不少相關(guān)的報(bào)道，其中電暈電場(chǎng)誘變作為一種新型的物理誘變手段，為螺旋藻誘變提供新的研究方法?？傊鲜稣T變手段對(duì)螺旋藻形態(tài)、生長(zhǎng)速度及體內(nèi)產(chǎn)物含量等均有一定的影響，在蛋白質(zhì)、多糖、胡蘿卜素等含量提高上均起較好的效果。這是螺旋藻誘變的很好的開(kāi)端。隨著技術(shù)的迅速發(fā)展，在分子水平上實(shí)現(xiàn)定向誘變，使得螺旋藻誘變進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。

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