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1、光周期对鱼腥藻7 1 2 0混合营养生长的影响 喻国策， 丛 威， 蔡昭铃， 施定基2 欧阳落 ( I . 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室，北京 1 0 0 0 8 伪 2 . 中国科学院植物研究所光合作用研究中心，北京 1 0 0 0 9 3 ) 摘要在每天光照时间为6 , 1 2 , 1 8 和2 4 小时条件下对鱼服旅7 1 2 0 进行光 自养和浪合营养培养。结 果表明， 在任一光周期条件下，混合营养培养的展大细胞密 度、比生长速率和最大叶绿素浓度都高于 时应的光自 养培养。随着光双时间的增长， 光自 养和泥合营养培养的录大细胞密 度、细胞比生长速率 和最大叶绿紊浓度都
2、随着姗大。荀萄籍利用对光周期存在若饱和效应。 关.饲立服藻7 1 2 0 X7 6 合营养生长光周期 微藻的混合营养生长，即细胞同时利用光、 C 0 2 和有机碳底物进行生长，是徽藻大规模培养 的有前途的 方式D J 。固 氮蓝藻 ( 蓝细菌)鱼腥藻7 1 2 0 是藻类分子生物学研究的模式藻种， 是转 基因获得成功的少数藻种之一I 2 .3 I鱼腥藻7 1 2 0 的培养具有潜在的应用意义。 光是微藻细胞光自 养生长和混合营养生长的决定性的环境因素，光既为细胞提供能量，又 诱导调节细胞内某些产物的生成，光对细胞生长的影响体现在光强、光质和光周期等几个方面。 藻在自然状态中生长时受到的是不同周
3、期的间歇光照，周期光照使藻在自然界的选择和进化中 产生了生理调节的适应性机制。光照周期在细胞混合营养生长过程中所施加的影响，是很少被 关注的有意义的问题。 前期工作表明鱼腥藻7 1 2 0 可以利用葡萄搪进行混合营养生长，本文主要考察光周期变化对 鱼腥藻7 1 2 0 混合营养生长的影响。 1 格料和方法 1 . 1 藻种和培养基 鱼 腥藻A n a b a e n a sp . P C C 7 1 2 0 由中 国 科学院 植物研究所光合作用研究中 心提供。 实验采用无 氮B G 一 1 1 培养基， 混合营养培养时葡萄糖浓度为5 g / L o 1 . 2 培养过程 在 旋转式 摇床上，
4、在光强为1 6 0 ( E m - s 、 转速为1 3 0 r p m 和温 度为3 0 条件下进行种液 培养，培养至对数期后，取2 0 m l 种液接人含1 3 0 n i l 培养基的2 5 0 n il 锥形瓶中。培养条件除光照 时间分别控制为每天6 小时、 1 2 小时、1 8 小时和2 4 小时外与种液培养时相同， 光照由5 只日 光 灯 ( P H I L I P S T L D 1 8 W / 5 4 )提供。培养时间为2 7 天左右， 每3 天取样测定一次。对于所要考察的 每一种情况同时进行两组平行实验。 1 . 3 分析方法 藻细胞浓度通过用分光光度计 ( 泰州东方仪器厂，
5、 7 2 1 型)检测燕液在7 5 0 n m的吸收值得 到，在O D _ 0 . 0 一 0 . 6 范围内干重与O D 7 5 0 呈线性关系。 细 胞叶 绿 素 ( C h l ) 浓度通过下面 公式 14 J 计算得到: C h l ( m g / L )二1 4 . 9 6 ( O D w a 一 O D - )- 0 . 6 1 6 ( 0 D 7 . 一O D -) , O D s , 和O D 以 及O D 7 5 0 同时测得。 葡萄糖浓度采用葡萄糖测定试剂盒 ( 卫生部上海生物制品研究所)测定。 光强用光合有效辐射计 ( 北京师范大学光电仪器厂，F G H 一 1 型)测定
6、。 2 结果和讨论 考察光照周期对鱼腥藻7 1 2 0 光自 养生长和混合营养生长的影响，结果得到了规律性比较明 6 2 4 显的变化。图1 一 3 分别表示光周期对光自养和混合营养培养过程最大细胞密度、 细胞比生长速 率和最大叶绿素浓度的影响。从中可以看出，无论在哪一种光照周期条件下，混合营养培养过 程的最大细胞密度、比生长速率和最大叶绿素浓度都高于对应的光自养培养过程。随着光照时 间的增长，光自 养和混合营养培养过程的最大细胞密度、细胞比生长速率和最大叶绿素浓度都 随着 增大， 不过它们增大的幅度并没有使它们与光照时间的长短成比 例关系。 圈2 光周期对鱼腥旅7 1 2 0混合，养生长比生
7、长速率的影晌 F l g . 2 T h e e f f e c t o f 曲o t o p e r i o d o n s p e c i f i c g row 山r a t e 恤 n d z o t rop h i c c u l t u r e o f A n a b a e n a s p . P C C 7 1 2 0 图4 表示混合营养培养过程光周期对葡萄糖比消耗速率的影响。从图中可见， 较短时间的光 照， 如光照 ( L ) 6 小时/ 黑暗 ( D ) 1 8 小时 ( 6 U l 8 D ) ， 降低了葡萄糖的利用速率，增大光照周 期，葡萄糖利用速率也随着提高，当光照时
8、间达到一定程度 ( 1 2 U1 2 D )后，继续延长光照时间 对葡萄搪利用速率影响不大。葡萄糖利用似乎对光周期存在着饱和效应。 光照周期对鱼腥藻7 1 2 0 混合营养生长和光自养生长的影响的一致性，从一个侧面说明光在 6 2 5 圈4 光周期对鱼胭旅7 1 1 0混合贾养生长有萄粉比消耗盆率的影晌 F i g . 4 T h e e ff e c t o f p h o t o p e r i o d o n s p e c i fi c g l u c o s e c o n s u m p t i o n r a t e恤mi x o t rop h i c c u l t u re
9、 o f A n a b a e n a s p . P C C 7 1 2 0 混合营养生长中起着重要的作用，光仍是一个重要的能量供应者和生理调节者。在黑暗阶段， 鱼腥藻7 1 2 0 的混合营养生长， 象光自 养生长一样， 受到了很大限制，即使这时生长没有停止，也 不足以维持与在光下同样的生长速率。连续光照对混合营养生长和光自养生长是同样有利的。 根据G ro b b e l a a r l I ， 光周期在时间长度量级上可以区分为高频光周期 ( 1 0 0 毫秒及以下) 、中 频光周期 ( 秒至分钟级)和低频光周期 (J、 时、天、 年级) 。这里，光周期的变化属于低频的光 周期变化，
10、较高频率的光周期变化对鱼腥藻7 1 2 0 混合营养生长的影响有待以后探究。 参考文献 1 ) C h e n F . H ig h c e ll d e n s ity c u l t u r e o f m i c ro a lg a e in h e t e r o t ro p h i c g ro w t h . T I B T E C H , 1 9 9 6 , 1 4 ; 4 2 1 一 4 2 6 2 R e . L , S h i D J , D a i J X , e t a l . E x p r e s s io n o f t h e mu s e m e t a l
11、lo t h i o n e in 一 I g e n e c o n f e r r i n g c a d m iu m r e s i s ta n c e in 。 6 2 6 t r a n s g e n i c c y a n o b a c t e r iu m . F E M S M i c m b i o l . L e t t s . ， 1 9 9 8 , 1 5 8 : 1 2 7 一1 3 2 3 1 L iu F L , Z h a n g If B , S id D J , s t a l . C o n s tru c tio n o f s h u t d
12、e , e x p r e s s io n v e c t o r o f h u m a n tu m o r n e c ro s is f a c t o r a l p h a ( h T - N F 一 ( ) g e n e a n d i ts e x p r e s s i o n in a c y a n o b a c te r iu m , A n a b a e m r s p . P C C 7 1 2 0 . S c i e n c e in C h in a ( S e r ie s C ) , 1 9 9 9 , 4 2 : 2 5一3 3 4 1 W ill
13、 ia m s J G K . C o n s t ru c tio n o f s p e c if ic m u ta t io n s i n p h o to s y s t e m I f p h o to s y n th e t i c re a c t io n c e n te r b y g e n e tic e n g in e e r in g m e t h o d s i n S y n e c h o c y s t i s 6 8 0 3 . I n : M e t h o d s i n E n z y m o l o g y , V o l 1 6 7 ,
14、 C y a n o b a c t e r i a , P a c k e r L , G l a z e r A N . e d s , A c a - d e m i c P r e s s , S a n D i e g o , 1 9 8 8 , 7 6 6 一 7 7 8 5 1 G m b b e le a r J U . D o li g h t/ d a r k c y c le s o f m e d iu m f r e q u e n c y e n h a n c e p h y to p la n k to n p ro d u c t iv it y . 1 .
15、A p p l . P h y c o l . ， 1 9 8 9 , 1 : 3 3 3一3 4 0 E F F E C T S OF P HOT OP E R I OD ON MI XOT ROP HI C GROWT H OF ANAB AENA S P. P CC 7 1 2 0 Y U G u o - c e ， C O N G W e i ， C A I Z h a o - l in g ， S H I D i n g - j iz a n d O U Y A N G F a n ( 1 . S t a t e K e y L a b o ra t o ry o f B i o c
16、 h e m i c a l E n g i n e e r i n g , I n s t i t u t e o f P ro c e s s E n g i n e e r i n g , C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s , B e ij i n g 1 0 0 0 8 0 ; 2 . R e s e a r c h C e n t e r o f P h o t o s y n t h e s i s , I n s t i t u t e o f B o t a n y , C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s , B e ij i n g 1 0 0 0 9 3 ) A b s t r a c t : P h o t o a u t o t ro p h i c a n d m i x o t ro p h i c c u l t u re o f A n a b a e n a s
