Ca2+對(duì)節(jié)旋藻生長(zhǎng)和光合色素含量的影響

陳　瑾,王素英,孫　宏,董世瑞

(天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院,天津 300134)

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Ca2+對(duì)節(jié)旋藻生長(zhǎng)和光合色素含量的影響

陳瑾,王素英,孫宏,董世瑞*

(天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院,天津 300134)

為探討Ca2+對(duì)節(jié)旋藻生物量、葉綠素、類胡蘿卜素及藻膽蛋白含量的影響,本實(shí)驗(yàn)以節(jié)旋藻TJSD091藻株為研究對(duì)象,在AB液體培養(yǎng)基中加入不同濃度的Ca2+,在TJSD091藻株的快速生長(zhǎng)期末測(cè)定生物量、葉綠素、類胡蘿卜素和藻膽蛋白的含量。結(jié)果表明:當(dāng)Ca2+濃度在0.02 g/L時(shí)藻藍(lán)蛋白和別藻藍(lán)蛋白的濃度最高,分別為7.607、5.608 mg/L;當(dāng)Ca2+濃度在0.06 g/L時(shí)生物量、葉綠素、類胡蘿卜素含量較低,分別為A560 nm=0.789、5.149、0.193 mg/L;當(dāng)Ca2+濃度在0.08 g/L時(shí)生物量、葉綠素和類胡蘿卜素含量處于較高值,分別為A560 nm=1.193、16.13、0.257 mg/L。方差分析表明,Ca2+濃度對(duì)節(jié)旋藻TJSD091藻株的生長(zhǎng)及光合色素含量均有顯著影響(p<0.05)。

Ca2+,節(jié)旋藻,生物量,葉綠素,類胡蘿卜素,藻膽蛋白

節(jié)旋藻屬藍(lán)藻門、顫藻科、節(jié)旋藻屬,是由單細(xì)胞或多細(xì)胞組成的螺旋形原核生物[1]。其營(yíng)養(yǎng)豐富,蛋白質(zhì)含量為60%～70%[2-3],主要是藻膽蛋白,包括藻藍(lán)蛋白(PC)、別藻藍(lán)蛋白(APC)及藻紅蛋白(PE)。節(jié)旋藻還含有人體必需氨基酸、多糖、維生素、類胡蘿卜素和藻藍(lán)素等多種生物活性物質(zhì)[4],被用作膳食補(bǔ)充劑,是人類理想的食物和藥物。

Ca2+作為普遍的信號(hào)傳導(dǎo)因子,在細(xì)胞的分裂、生長(zhǎng)和死亡過(guò)程中起著重要作用,能夠影響細(xì)胞壁的胞間層[5],還能穩(wěn)定細(xì)胞壁、細(xì)胞膜及膜結(jié)合蛋白,調(diào)控細(xì)胞內(nèi)各種生化過(guò)程[6-9]。趙聯(lián)芳等[10]設(shè)置不同水平的Ca2+濃度研究其對(duì)銅綠微囊藻和斜生柵藻生長(zhǎng)的影響,發(fā)現(xiàn)銅綠微囊藻的生物量隨著Ca2+濃度的升高而降低,而斜生柵藻的生物量變化規(guī)律不明顯。Ca2+作為節(jié)旋藻培養(yǎng)基中重要的無(wú)機(jī)元素對(duì)于節(jié)旋藻的生長(zhǎng)必不可少,但未見Ca2+對(duì)節(jié)旋藻天然色素和藻膽蛋白含量的影響相關(guān)的研究報(bào)道。本文旨在研究不同濃度的Ca2+對(duì)節(jié)旋藻的天然色素及藻膽蛋白含量的影響,為生產(chǎn)上合理使用Ca2+及開發(fā)相關(guān)富鈣節(jié)旋藻產(chǎn)品提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

藻株:Arthrospirasp.TJSD091為課題組自天津?yàn)I海濕地分離純化的純培養(yǎng)藻株。

節(jié)旋藻培養(yǎng)基為AB培養(yǎng)基[11],配方及配制方法如下:將993 mL蒸餾水分三份用于溶解A、B、C,PIV 6 mL,A5 1 mL。其中A:NaHCO313.61 g,Na2CO34.03 g,KH2PO40.5 g,NaNO32.5 g;B:K2SO41 g,NaCl 1 g,MgSO4·7H2O 0.2 g;C:CaCl2·2H2O 0.04 g;A5(g/L):H3BO32.86,MnCl2·4H2O 1.81,ZnSO4·7H2O 0.22,MnSO4·7H2O 2.50,CuSO4·5H2O 0.074,Na2MoO40.021;PIV(g/L):Na2EDTA 0.750,FeCl3·7H2O 0.097,MnCl2·4H2O 0.041,ZnCl20.005,CoCl2·6H2O 0.002,Na2MoO4·2H2O 0.004。按照配方稱量藥品,相應(yīng)蒸餾水溶解,121 ℃滅菌20 min后,靜置,待液體溫度恢復(fù)至室溫時(shí),將A、B、C混合并加入相應(yīng)體積的PIV和A5,搖勻即可。以上試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純?cè)噭?/p>

754型紫外可見分光光度計(jì)上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司;Scientz--IID型超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)寧波新芝生物科技股份有限公司;MGC-250型智能型光照培養(yǎng)箱上海一恒科學(xué)儀器有限公司;ECLIPSE Ci-L型科研顯微鏡尼康映像儀器銷售有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1節(jié)旋藻TJSD091的培養(yǎng)將藻種按10%的比例接種于200 mL AB培養(yǎng)基中擴(kuò)大培養(yǎng)。培養(yǎng)條件:光暗周期12 h/12 h,溫度32 ℃/28 ℃,光照強(qiáng)度3000 lx,每日早中晚各搖勻一次,培養(yǎng)14 d至快速生長(zhǎng)期末。實(shí)驗(yàn)設(shè)定十個(gè)Ca2+濃度梯度,即0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16、0.18、0.20 g/L,每個(gè)梯度三個(gè)重復(fù)。

1.2.2節(jié)旋藻形態(tài)記錄生物顯微鏡測(cè)定并記錄節(jié)旋藻細(xì)胞寬度、螺徑和螺距。

1.2.3生物量測(cè)定紫外分光光度計(jì)測(cè)定藻液在560 nm處的吸光度值。

1.2.4葉綠素濃度的測(cè)定取4 mL藻液8000 r/min離心15 min,棄上清,加入4 mL無(wú)水乙醇振蕩搖勻后,4 ℃冰箱保存24 h,5000 r/min離心15 min,取上清液測(cè)定665 nm和649 nm處的OD值,根據(jù)公式計(jì)算葉綠素濃度[12]:

葉綠素濃度(mg/L)=13.70OD665-5.76OD649

注:公式中的系數(shù)單位為mg/L。

1.2.5類胡蘿卜素濃度的測(cè)定取藻液30 mL,過(guò)濾,將藻絲重新懸浮于20 mL蒸餾水中,反復(fù)凍融三次使藻細(xì)胞完全破碎。將藻液加蒸餾水定容至25 mL,混勻。取2.5 mL液體,置于50 mL離心管中,加入22.5 mL無(wú)水丙酮,加塞,避光放置30 min以提取色素。溶液經(jīng)濾紙過(guò)濾,濾液即為光合色素提取液,測(cè)定其在440、644、662 nm處的OD值,根據(jù)公式計(jì)算類胡蘿卜素濃度[13]:

類胡蘿卜素濃度(mg/L)=4.7×OD440-(1.38×OD662+5.48×OD644)

注:公式中的系數(shù)單位為mg/L。

1.2.6藻膽蛋白濃度的測(cè)定取藻液30 mL,經(jīng)1500目篩絹過(guò)濾,用20 mL磷酸鹽緩沖液(0.1 mol/L,pH6.8)沖洗藻絲使其重懸浮,-20 ℃冷凍1 h后置于43 ℃水浴鍋中10 min,反復(fù)凍融三次使細(xì)胞完全破碎,經(jīng)超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)破碎5 min,室溫下6000 r/min離心5 min,取上清液測(cè)量其在652 nm和615 nm處的OD值,根據(jù)公式計(jì)算藻藍(lán)蛋白和別藻藍(lán)蛋白的濃度[13-14]:

藻藍(lán)蛋白濃度(mg/L)=(OD615-0.208OD652)/5.34

別藻藍(lán)蛋白濃度(mg/L)=(OD652-0.208OD615)/5.09

注:公式中的系數(shù)單位為mg/L。

1.2.7數(shù)據(jù)處理應(yīng)用SPSS16.0軟件進(jìn)行ANOVA方差分析。

2　結(jié)果與討論

2.1Ca2+濃度對(duì)細(xì)胞形態(tài)的影響

表1為節(jié)旋藻在不同濃度的Ca2+條件下的細(xì)胞寬度、螺徑及螺距記錄表。從表中可以看出,當(dāng)Ca2+濃度低于0.04 g/L時(shí),節(jié)旋藻的細(xì)胞寬度、螺徑和螺距均隨Ca2+濃度的增加而增加;當(dāng)Ca2+濃度在0.04～0.06 g/L時(shí),隨著Ca2+濃度的升高,三者有所下降;當(dāng)Ca2+濃度在0.06～0.08 g/L時(shí),螺徑和螺距均呈上升趨勢(shì),而細(xì)胞寬度略微下降;當(dāng)Ca2+濃度在0.08～0.10 g/L時(shí),螺徑和螺距略微減小,但細(xì)胞寬度增加;當(dāng)Ca2+濃度在0.10～0.12 g/L時(shí),藻細(xì)胞寬度減小,而螺徑和螺距增加;當(dāng)Ca2+濃度超過(guò)0.12 g/L時(shí),螺徑和螺距隨Ca2+濃度的增加而持續(xù)下降。對(duì)于藻細(xì)胞寬度,當(dāng)Ca2+濃度在0.12～0.16 g/L時(shí),細(xì)胞寬度增加;而當(dāng)Ca2+濃度在0.16～0.20 g/L時(shí),細(xì)胞寬度減小。三者的方差分析均為顯著。總體來(lái)說(shuō),節(jié)旋藻螺徑和螺距的變化趨勢(shì)相同,二者同細(xì)胞寬度的變化趨勢(shì)略有不同。

鈣作為節(jié)旋藻生長(zhǎng)過(guò)程中所需的營(yíng)養(yǎng)素,是構(gòu)成細(xì)胞的重要物質(zhì)。另外,Ca2+會(huì)使細(xì)胞膜厚度變薄。因此當(dāng)Ca2+濃度低于0.04 g/L時(shí),滿足節(jié)旋藻的生長(zhǎng)需要,細(xì)胞寬度增加;而超過(guò)所需濃度后對(duì)細(xì)胞膜造成傷害,細(xì)胞壁也不穩(wěn)定,所以藻細(xì)胞寬度變小;隨著細(xì)胞外Ca2+濃度的增加,通過(guò)胞內(nèi)鈣信號(hào)系統(tǒng)感受濃度變化,從而調(diào)節(jié)Ca2+濃度回到正常水平,此時(shí)細(xì)胞寬度再次增加,超過(guò)某一范圍時(shí)鈣信號(hào)系統(tǒng)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。另外,節(jié)旋藻的形態(tài)特征與環(huán)境因子和光照輻射有關(guān)系。低濃度Ca2+(<0.04 g/L)范圍內(nèi),隨著Ca2+濃度增加,藻體生長(zhǎng),螺徑和螺距增加;當(dāng)Ca2+濃度繼續(xù)增加,藻體生長(zhǎng)受到抑制,所占空間體積縮小,此時(shí)螺徑和螺距明顯縮短。隨著抑制的解除,藻體再次生長(zhǎng),螺徑和螺距隨之增加,到達(dá)一定量時(shí),由于藻體之間互相產(chǎn)生遮擋,影響對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和光照的吸收,所以生物量降低,而節(jié)旋藻的螺徑和螺距也在下降。而Ca2+濃度超過(guò)0.12 g/L時(shí),沒(méi)有出現(xiàn)再次上升的現(xiàn)象。由于節(jié)旋藻螺旋結(jié)構(gòu)的變化與諸多因素有關(guān),也可能通過(guò)光合作用而影響形態(tài)特征,具體的原因需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

表1　Ca2+濃度對(duì)細(xì)胞形態(tài)的影響(μm)

注:圖中標(biāo)注不同字母(a、b、c等)的表示均值間差異顯著(p<0.05)。

2.2不同濃度鈣離子對(duì)節(jié)旋藻生物量的影響

不同Ca2+濃度條件下節(jié)旋藻在560 nm處的吸光值見圖1。由圖可知,當(dāng)Ca2+濃度處于0.02～0.04 g/L的范圍內(nèi),隨著Ca2+濃度的增大生物量也增加;當(dāng)Ca2+濃度超過(guò)0.04 g/L時(shí),生物量明顯呈下降趨勢(shì),Ca2+濃度為0.06 g/L時(shí),生物量處于最低值;而Ca2+濃度處于0.06～0.08 g/L時(shí),生物量迅速上升;當(dāng)Ca2+濃度處于0.08～0.10 g/L時(shí),生物量明顯又降低;當(dāng)Ca2+濃度處于0.10～0.14 g/L時(shí),生物量呈現(xiàn)明顯的先上升后下降的趨勢(shì);當(dāng)Ca2+濃度超過(guò)0.14 g/L繼續(xù)增加Ca2+濃度達(dá)0.20 g/L時(shí),節(jié)旋藻的生物量持續(xù)下降。生物量在0.08、0.12 g/L時(shí)處于相對(duì)較高的值,OD560 nm分別為1.193、1.217,生物量在0.06 g/L時(shí)處于較低值0.789。方差分析結(jié)果表明Ca2+濃度對(duì)節(jié)旋藻的生物量有顯著影響(p<0.05)。

圖1　不同濃度Ca2+下的560 nm吸光值Fig.1　The absorbance at 560 nm of different concentrations of Ca2+

一方面,Ca2+是控制生命體生長(zhǎng)的重要信號(hào)因子。在細(xì)胞分化過(guò)程中,通過(guò)Ca2+信號(hào)蛋白調(diào)控細(xì)胞分化,從而控制生命體生長(zhǎng)[15]。另一方面,生物大量利用水體中的碳源進(jìn)行光合作用,在生成有機(jī)碳的同時(shí),形成碳酸鈣沉積附著在藻體表面[16],從而對(duì)胞內(nèi)Ca2+濃度起到調(diào)節(jié)作用,調(diào)控藻細(xì)胞生長(zhǎng)。此外,藍(lán)藻可以通過(guò)放出胞內(nèi)和吸收胞外Ca2+的轉(zhuǎn)運(yùn)方式來(lái)感應(yīng)和區(qū)分環(huán)境刺激調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度[17],以使細(xì)胞能更好適應(yīng)外部Ca2+環(huán)境。因此根據(jù)本研究結(jié)果可以推測(cè),在較低Ca2+時(shí),控制節(jié)旋藻生長(zhǎng)的信號(hào)分子不足,生物量積累緩慢,隨著Ca2+濃度的升高至合適水平,節(jié)旋藻生長(zhǎng)量達(dá)到一定值,繼而隨著Ca2+濃度的升高,細(xì)胞吸收過(guò)多鈣后,也會(huì)干擾細(xì)胞的正常生理代謝活動(dòng),影響細(xì)胞的生長(zhǎng),生物量明顯降低。而Ca2+濃度較高時(shí),節(jié)旋藻的環(huán)境適應(yīng)機(jī)制發(fā)揮作用,調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度,促進(jìn)細(xì)胞分化作用,生長(zhǎng)得以部分恢復(fù)[18]。從圖中看出,Ca2+濃度在0.04～0.14 g/L時(shí),節(jié)旋藻的生物量變化比較劇烈。當(dāng)Ca2+濃度超過(guò)0.14 g/L時(shí),Ca2+以碳酸鈣沉淀的形式存在,不再對(duì)生物量產(chǎn)生較大的影響。

2.3不同濃度Ca2+對(duì)節(jié)旋藻光合色素的影響

不同濃度的Ca2+對(duì)節(jié)旋藻TJSD091藻株葉綠素、類胡蘿卜素與藻膽蛋白濃度的影響見圖2至圖4。

由圖2可知,葉綠素的濃度變化趨勢(shì)與生物量的變化相似。當(dāng)Ca2+濃度低于0.04 g/L時(shí),葉綠素濃度升高;當(dāng)Ca2+濃度超過(guò)0.04 g/L時(shí),葉綠素濃度顯著下降;當(dāng)Ca2+濃度為0.06 g/L時(shí),葉綠素濃度達(dá)到最低值;隨后Ca2+濃度增加到0.08 g/L,葉綠素濃度達(dá)到最高值;當(dāng)Ca2+濃度增加到0.10 g/L時(shí),葉綠素濃度陡然下降;當(dāng)Ca2+濃度在0.10～0.14 g/L之間時(shí),葉綠素濃度呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢(shì);當(dāng)Ca2+濃度超過(guò)0.14 g/L時(shí),葉綠素濃度略有回升,然后出現(xiàn)下降趨勢(shì),葉綠素在0.08 g/L時(shí)為最大值,此時(shí)的濃度為16.13 mg/L,在濃度0.06 g/L時(shí)為最低值為5.149 mg/L。方差分析結(jié)果表明,不同濃度的Ca2+條件下葉綠素的濃度變化顯著(p<0.05)。

圖2　不同濃度Ca2+條件下的葉綠素濃度Fig.2　The concentration of chlorophyll in different concentrations of Ca2+

葉綠素是一類與光合作用有關(guān)的必需色素物質(zhì)。葉綠素從光中吸收能量,然后能量被用來(lái)將二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓衔?。葉綠素的合成必須有一定的營(yíng)養(yǎng)元素,鎂是葉綠素的重要組成成分。鈣對(duì)葉綠素的合成過(guò)程無(wú)直接的影響,但通過(guò)影響其他營(yíng)養(yǎng)素的吸收也間接影響葉綠素的合成。例如Ca2+過(guò)量后對(duì)其他元素如鎂的吸收產(chǎn)生了拮抗作用,因此導(dǎo)致鎂元素吸收不足,進(jìn)而導(dǎo)致葉綠素的合成過(guò)程受阻,含量有所下降[19]。而且葉綠素的生物合成過(guò)程中有酶的參與,Ca2+通過(guò)影響相關(guān)酶的活性從而抑制葉綠素的合成,導(dǎo)致葉綠素的濃度下降。有研究認(rèn)為,細(xì)胞內(nèi)較高的Ca2+濃度會(huì)破壞細(xì)胞骨架和細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu),影響以Ca2+為基礎(chǔ)的能量代謝[20],這或許也是影響葉綠素含量的重要因素。

圖3為節(jié)旋藻的類胡蘿卜素濃度隨Ca2+濃度的變化趨勢(shì)圖。相對(duì)于葉綠素濃度的變化過(guò)程,當(dāng)Ca2+濃度處于0.02～0.08 g/L時(shí),類胡蘿卜素的濃度也呈現(xiàn)上升-明顯下降-迅速上升的過(guò)程。不同的是,當(dāng)Ca2+濃度超過(guò)0.08 g/L時(shí),類胡蘿卜素的濃度依然有所上升;而Ca2+濃度處于0.10～0.12 g/L時(shí),類胡蘿卜素的濃度明顯下降;隨著Ca2+濃度繼續(xù)上升,類胡蘿卜素的濃度也隨之升高,但當(dāng)Ca2+濃度處于0.14～0.16 g/L時(shí),類胡蘿卜素的濃度再次迅速下降;當(dāng)Ca2+濃度處于0.16～0.20 g/L時(shí),類胡蘿卜素的濃度呈現(xiàn)明顯的先上升再下降的趨勢(shì)。方差分析發(fā)現(xiàn)不同濃度的Ca2+條件下類胡蘿卜素的濃度變化顯著(p<0.05)。當(dāng)Ca2+濃度不超過(guò)0.08 g/L時(shí),類胡蘿卜素的濃度變化同葉綠素一致,均為上升-下降-再上升的趨勢(shì);但當(dāng)Ca2+濃度超過(guò)0.08 g/L時(shí),類胡蘿卜素的濃度變化呈現(xiàn)出與葉綠素濃度變化相反的趨勢(shì)。類胡蘿卜素在0.02、0.04、0.08、0.10、0.14 g/L時(shí)含量處于較高值,濃度分別為0.263、0.264、0.257、0.264、0.268 mg/L,在濃度0.06 g/L時(shí)取得最小值,為0.193 mg/L。

圖3　不同濃度Ca2+條件下的類胡蘿卜素濃度Fig.3　The concentration of carotenoid in different concentrations of Ca2+

類胡蘿卜素作為藻類光合作用中的重要色素,不僅吸收部分光能,還能清除活性氧,具有抗氧化功能,從而保護(hù)光合作用的正常進(jìn)行。在逆境時(shí),類胡蘿卜素含量的增加提高藻類的抵抗能力[21]。本實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)Ca2+濃度在0.08～0.10 g/L時(shí),葉綠素濃度下降明顯,但類胡蘿卜素濃度卻仍在上升,表明藻株具有抗逆境脅迫的能力。

圖4為節(jié)旋藻的藻藍(lán)蛋白與別藻藍(lán)蛋白濃度的變化趨勢(shì)圖。從圖中可以明顯看出,當(dāng)Ca2+濃度為0.02 g/L時(shí),藻藍(lán)蛋白和別藻藍(lán)蛋白的濃度均為最高值;當(dāng)Ca2+濃度處于0.02～0.08 g/L時(shí),二者均為先下降再上升后下降的過(guò)程;當(dāng)Ca2+濃度處于0.08～0.10 g/L時(shí),藻藍(lán)蛋白濃度上升,但別藻藍(lán)蛋白濃度有所下降;當(dāng)Ca2+濃度處于0.10～0.12 g/L時(shí),藻藍(lán)蛋白濃度上升,別藻藍(lán)蛋白的濃度大幅度上升;在0.12 g/L時(shí),二者均達(dá)到較高的濃度;當(dāng)Ca2+濃度超過(guò)0.12 g/L后,別藻藍(lán)蛋白的濃度隨著Ca2+濃度的增加不斷下降;對(duì)于藻藍(lán)蛋白濃度,當(dāng)Ca2+濃度處于0.12～0.14 g/L時(shí),濃度有所下降,而當(dāng)Ca2+濃度處于0.14～0.18 g/L時(shí),濃度一直在增加,當(dāng)Ca2+濃度超過(guò)0.18 g/L后,藻藍(lán)蛋白濃度下降,在0.20 g/L時(shí)為最低值。所以,當(dāng)Ca2+濃度分別為0.02、0.12 g/L時(shí),藻藍(lán)蛋白和別藻藍(lán)蛋白均處于一個(gè)相對(duì)較高的濃度值,藻藍(lán)蛋白濃度分別為7.607、6.962 mg/L,別藻藍(lán)蛋白的濃度分別為5.608和5.247 mg/L,另外藻藍(lán)蛋白濃度在0.18 g/L時(shí)也處于一個(gè)較高的值7.010 mg/L。

圖4　不同濃度Ca2+條件下的藻藍(lán)蛋白和別藻藍(lán)蛋白濃度Fig.4　The concentrations of PC and APC in different concentrations of Ca2+

藍(lán)藻中的藻膽素是藻類主要的光合色素,常與蛋白質(zhì)結(jié)合為藻膽蛋白,分布在類囊體的外表面,具有收集和傳遞光能的作用。當(dāng)Ca2+以碳酸鈣的形式附著在細(xì)胞表面時(shí),影響細(xì)胞對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的吸收過(guò)程,因而對(duì)藻膽蛋白的合成產(chǎn)生阻礙作用[22]。

3　結(jié)論

從各項(xiàng)指標(biāo)的分析結(jié)果可知,在不同質(zhì)量濃度的Ca2+條件下,節(jié)旋藻的形態(tài)特征、生物量、葉綠素、類胡蘿卜素及藻膽蛋白濃度均有顯著變化(p<0.05)。生物量在0.08、0.12 g/L時(shí)處于相對(duì)較高的值,OD560 nm分別為1.193、1.217;葉綠素在0.08 g/L時(shí)為最大值,此時(shí)的濃度為16.13 mg/L;類胡蘿卜素在0.02、0.04、0.08、0.10、0.14 g/L時(shí)含量處于較高值,濃度分別為0.263、0.264、0.257、0.264和0.268 mg/L;對(duì)于藻膽蛋白而言,Ca2+在0.02、0.12 g/L時(shí)濃度最高,藻藍(lán)蛋白濃度分別為7.607、6.962 mg/L,別藻藍(lán)蛋白的濃度分別為5.608、5.247 mg/L;而且藻藍(lán)蛋白濃度在0.18 g/L時(shí)也處于較高值,即7.010 mg/L。

[1]李曉青,吳彬彬,張艷玲,等.螺旋藻功能及其發(fā)酵液的研究進(jìn)展[J].食品研究與開發(fā),2014,35(23):145-148.

[2]黃峙,楊芳,鄭文杰.富硒螺旋藻中硒別藻藍(lán)蛋白的純化及其特性[J].微生物學(xué)報(bào),2006,46(3):401-405.

[3]劉慧,劉鵬舉,張少斌,等.螺旋藻藻膽蛋白研究與應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,34(21):5463-5464.

[4]石清東.螺旋藻的有效成份及其營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值[J].中國(guó)野生植物資源,1996(3):14-16.

[5]王麗萍,任良玉,王冉,等.鈣對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)及抗氧化系統(tǒng)的影響[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,27(1):34-37.

[6]楊根平,高向陽(yáng),荊家梅.水分脅迫下鈣對(duì)大豆葉片光合作用的改善效應(yīng)[J].作物學(xué)報(bào),1995,21(6):711-716.

[7]史吉平,李廣敏,池書敏.鈣對(duì)水分脅迫下玉米幼苗內(nèi)源激素含量的影響[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1994,17(3):48-51.

[8]謝玉明,易干軍,張秋明.鈣在果樹生理代謝中的作用[J].果樹學(xué)報(bào),2003,20(5):369-373.

[9]關(guān)軍鋒.果樹鈣素營(yíng)養(yǎng)與生理[M].北京:科學(xué)出版社,2005:113-119.

[10]趙聯(lián)芳,丁小燕,陸琳,等.營(yíng)養(yǎng)鹽及Ca2+對(duì)微囊藻和柵藻生長(zhǎng)及競(jìng)爭(zhēng)的影響[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2014,37(1):13-17.

[11]Nicolaus B,Panico A,Lama L,et al.Chemical composition and production of exopolysacchides from representative members of heterocystous and non-heterocystous cyanobacteria[J]. Phytochemistry,1999,52(4):639-647.

[12]鞏東輝.鄂爾多斯高原堿湖鈍頂螺旋藻對(duì)低溫、強(qiáng)光的響應(yīng)[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2013.

[13]馬增嶺.陽(yáng)光輻射變化對(duì)經(jīng)濟(jì)藍(lán)藻螺旋藻形態(tài)、光合作用及生長(zhǎng)的影響[D].汕頭:汕頭大學(xué),2008.

[14]林啟山,張建平,曾繁杰,等.海洋紅藻和藍(lán)藻中的別藻藍(lán)蛋白結(jié)構(gòu)特征的比較[J].植物生理學(xué)報(bào),1992,18(3):253-259.

[15]Michael J.Berridge,Martin D,et al.Calcium-a life and death signal[J].Nature,1998,395:645-648.

[16]Lerman A,Mackenzie FT.CO2air-sea exchange due to calcium carbonate and organic matter storage and its implications for the global carbon cycle[J].Aquatic Geochemistry,2005,11:345-390.

[17]LU Y Z.Research process of the calcium signaling in cyanobacteria[J].Marine Science Bulletin,2010,12(2):26-31.

[18]任曉慧,王勝蘭,文瑩,等.細(xì)菌中鈣信號(hào)的作用[J].微生物學(xué)報(bào),2009,49(12):1564-1570.

[19]丁佳波.Ca,Mg等元素對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)影響的研究[D].南昌:南昌大學(xué),2011.

[20]陳由強(qiáng),葉冰瑩,高一平,等.低溫脅迫下枇杷幼葉細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平及細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)變化的研究[J].武漢植物學(xué)研究,2000,18(2):138-142.

[21]周莉,劉莉.類胡蘿卜素生物合成的調(diào)控因素及其對(duì)光合作用的影響[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,17(5):5-8.

Effects of Ca2+on the growth and content of photosynthetic pigment ofArthrospira

CHEN Jin,WANG Su-ying,SUN Hong,DONG Shi-rui*

(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology,College of Biotechnology and Food Science,Tianjin University of Commerce,Tianjin 300134,China)

To investigate the effect of Ca2+on biomass,the content of chlorophyll,carotenoid and phycobiliproteins ofArthrospira,Arthrospirastrain TJSD091 was taken as the research object in this experiment,different concentrations of Ca2+was added in AB liquid culture medium respectively,and the biomass,the content of chlorophyll,carotenoid and phycobiliproteins at the end of the rapid growth period ofArthrospirawere determined. The results showed that when the concentration of Ca2+was 0.02 g/L,the PC and APC were the highest,which were 7.607 mg/L and 5.608 mg/L respectively.When the concentration of Ca2+was 0.06 g/L,the biomass,content of chlorophyll and carotenoid were relatively low,which were A560 nm=0.789,5.149,0.193 mg/L respectively.When the concentration of Ca2+was 0.08 g/L,the biomass,content of chlorophyll and carotenoid were relatively high,which were A560 nm=1.193,16.13,0.257 mg/L respectively.The variance analysis showed that the concentration of Ca2+had a significant effect on the biomass and the contents of chlorophyll,carotenoid and phycobiliprotein(p<0.05).

Ca2+;Arthrospira;biomass;chlorophyll;carotenoid;phycobiliprotein

2015-09-02

陳瑾(1991-),女,碩士研究生,研究方向:微生物資源開發(fā)與利用,E-mail:398358677@qq.com。

董世瑞(1973-),男,博士,副教授,研究方向:食品科學(xué),E-mail:dongshirui@163.com。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31270050);天津市教委高等學(xué)校科技發(fā)展基金計(jì)劃項(xiàng)目(20130624);天津市高等學(xué)校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(TD12-5049)。

TS254.2

A

1002-0306(2016)11-0126-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.11.018