【摘要】：隨著人類社會的發(fā)展,化石能源不斷枯竭,能源危機(jī)日益嚴(yán)重,人們迫切的尋找可再生能源代替化石能源,如光能,水能,太陽能等。生物質(zhì)能源作為一種新型、可再生能源備受關(guān)注,而微藻因其繁殖速度快、培養(yǎng)方式簡單、富含大量三酰甘油(TAG)、可以進(jìn)行光合作用等特點(diǎn)被認(rèn)為是未來生物柴油工業(yè)化生產(chǎn)的主要原料。然而,發(fā)展以微藻為原料的生物柴油存在以下缺點(diǎn):如何選育出含油量較高的藻種以及提高油脂提取效率。研究表明,微藻經(jīng)稀土元素脅迫后,對其油脂含量有促進(jìn)的作用。本文以鈰元素作為處理因素,擬微綠球藻(Nannochloropsis oculata)作為出發(fā)藻種,在f/2培養(yǎng)基中添加不同濃度的鈰元素,測定鈰元素對擬微綠球藻生物量、油脂積累,抗氧化系統(tǒng)以及光系統(tǒng)Ⅱ和油脂代謝相關(guān)基因的影響。具體結(jié)果如下:1.對尼羅紅染色法檢測細(xì)胞內(nèi)油脂含量的染色條件優(yōu)化,選擇二甲基亞砜濃度、預(yù)處理溫度、尼羅紅染液濃度,染色時間四個條件進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn),最終確定最佳染色條件為:二甲基亞砜(DMSO)濃度為20%,預(yù)處理溫度35℃,尼羅紅濃度為1.5μg·mL~(-1),染色時間10 min。用優(yōu)化后檢測方法檢測胞內(nèi)油脂含量為514 mg·L~(-1)。最終構(gòu)建了擬微綠球藻細(xì)胞油脂含量(mg·L~(-1))與熒光值之間的線性方程。2.用鈰元素處理擬微綠球藻細(xì)胞,低濃度鈰元素對擬微綠球藻的生長并無影響,而高濃度的鈰元素則抑制其生長。當(dāng)鈰元素濃度為52.6μmol·L~(-1)時,穩(wěn)定期擬微綠球藻油脂含量最大,比對照高38%。通過透射電鏡對細(xì)胞內(nèi)鈰元素進(jìn)行定位,發(fā)現(xiàn)鈰元素主要富集于液泡、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞間隙等部位。3.在培養(yǎng)基中添加鈰元素后,無論在指數(shù)期還是穩(wěn)定期,CAT、SOD兩種酶的活性以及胞內(nèi)MDA含量均有所增加,表明在添加鈰元素后,擬微綠球藻細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生氧自由基,超氧陰離子等,影響胞內(nèi)細(xì)胞器的正常功能,對細(xì)胞造成損害。隨著鈰元素濃度增加,指數(shù)期細(xì)胞中葉綠素a含量先增加后降低,而在穩(wěn)定期則不斷降低。對于光系統(tǒng)Ⅱ的能量轉(zhuǎn)換情況,指數(shù)期時,光系統(tǒng)Ⅱ供體側(cè)吸收的能量增加,熱耗散增加,受體側(cè)接受的能量降低;而在穩(wěn)定期供體側(cè)吸收的能量并無顯著變化,耗散的能量降低,受體側(cè)接收到的能量基本沒有顯著變化。4.將鈰元素濃度為52.6μmol·L~(-1)的處理組以及對照組進(jìn)行RNA-seq分析后發(fā)現(xiàn),共有55609個unigenes進(jìn)行了GO功能注釋;通過KEGG代謝途徑分析,總共25039unigenes被富集到KEGG途徑,基因占比最多的代謝途徑包括碳水化合物代謝(共2224各基因),氨基酸代謝(共1726個基因),脂質(zhì)代謝(共1198個基因),能量代謝(共1111個基因)。之后對差異基因分析,發(fā)現(xiàn)調(diào)控丙酮酸脫氫酶復(fù)合體1、�；o酶A氧化酶、甘油激酶的基因是差異基因中與油脂代謝相關(guān)的關(guān)鍵基因。經(jīng)real-time PCR檢測后發(fā)現(xiàn)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體1基因表達(dá)量上調(diào)5.26倍,�；鵆oA氧化酶基因表達(dá)量下調(diào)了0.68倍,甘油激酶基因表達(dá)量上調(diào)1.14倍。通過鈰元素處理擬微綠球藻,對其油脂含量、抗氧化系統(tǒng)、光系統(tǒng)Ⅱ、油脂代謝相關(guān)基因等指標(biāo)檢測,初步確定了鈰元素對擬微綠球藻油脂合成的影響機(jī)制,從而為以擬微綠球藻作為生物柴油的原料提供理論支持。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q949.93
【圖文】：

生成 P680+Pheo-。之后 Pheo-把電子傳遞給光系統(tǒng)Ⅱ，又經(jīng)過一系列質(zhì)體、受體的傳遞，最終將電子傳遞到了光系統(tǒng)Ⅰ的反應(yīng)中心上（P700）。P700 功能基本與 P680 類似，主要將電子傳遞給鐵氧還蛋白，并通過鐵氧還蛋白酶生成 NADPH，用于光合碳的還原。電子傳遞的過程伴隨著質(zhì)子的傳遞和跨膜質(zhì)子梯度的生成，并最終偶聯(lián) AT的生成。在光合機(jī)構(gòu)捕獲光能發(fā)生電子傳遞的同時，還有一部分能量以熱和熒光的形式耗散掉[62]。這三者之間是互相競爭、此消彼長的關(guān)系[63]。植物細(xì)胞在充分的暗反應(yīng)狀態(tài)后，PSⅡ的反應(yīng)中心可以達(dá)到最大的接受電子的的狀態(tài)，而此時的熒光值最低處于初始相，定義為“O”。當(dāng)突然出現(xiàn)一個強(qiáng)光照射暗處里后的植物時，會產(chǎn)生大量的初級醌受體-，但因?yàn)榇藭r次級醌受體并不能接收電子，因此會造成大量的初級醌受體-積累，這一點(diǎn)由 J 點(diǎn)來表示[64]。當(dāng) QB 完全從 QA-接收電子后，QA 完全進(jìn)入還原狀態(tài)，此時的 PSⅡ完全進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，熒光值達(dá)到最大即為 P 點(diǎn)。至于 I 點(diǎn)的出現(xiàn)目前還并不明確。O-J-I-P 四點(diǎn)即構(gòu)成了葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動力學(xué)曲線[65-66]，曲線如圖所示[67]。

1.7 研究目的及意義本研究通過用不同濃度的鈰元素脅迫處理擬微綠球藻，依靠尼羅紅染色法以及分光光度計(jì)法檢測其油脂含量以及生長情況。同時檢測其抗氧化系統(tǒng)相關(guān)指標(biāo)、葉綠素a 含量以及光系統(tǒng)Ⅱ相關(guān)指標(biāo)來了解鈰元素對其生理生化反應(yīng)的影響，并通過透射電鏡對細(xì)胞內(nèi)的鈰元素定位。最終將對照組和含油量最高的處理組送與測序公司進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，獲得數(shù)字基因表達(dá)譜，找到和油脂代謝的關(guān)鍵基因，并進(jìn)行驗(yàn)證。從生理生化層面、基因表達(dá)層面闡明藻細(xì)胞生長、油脂積累與環(huán)境中稀土元素互作的響應(yīng)機(jī)制，為通過基因工程和系統(tǒng)生物學(xué)調(diào)控手段提高能源微藻提高油脂產(chǎn)率提供理論及實(shí)驗(yàn)依據(jù)。1.8 技術(shù)路線圖本實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線圖如圖 1.1 所示。

對染色結(jié)果的影響甲基亞砜）是一種含硫有機(jī)化合物，弱氧化劑，化沸點(diǎn)較高，184℃�？梢匀芙獬兔阎獾拇蟛恐緹N類化合物，具有強(qiáng)烈的吸濕性。適量的 D外部的染液較容易的進(jìn)入細(xì)胞，對胞內(nèi)的脂質(zhì)充分知，當(dāng) DMSO 濃度在 0-20%間時，熒光值呈現(xiàn)況，當(dāng) DMSO 濃度繼續(xù)增加達(dá)到 30%、40%時熒 40%時，熒光值甚至低于 0%。在 DMSO 濃度為.05）。

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