鈍頂節旋藻高產藻株的誘變選育*

劉 奇，臧曉南，張學成

(中國海洋大學海洋生物遺傳育種教育部重點實驗室，山東 青島 266003)

?

研究簡報

鈍頂節旋藻高產藻株的誘變選育*

劉 奇，臧曉南，張學成**

(中國海洋大學海洋生物遺傳育種教育部重點實驗室，山東 青島 266003)

本文運用亞硝基胍(Nitrosoguanidine,NTG)誘變，并結合乙酰輔酶A羧化酶抑制劑喹禾靈篩選，獲得了2株能夠穩定遺傳的高產鈍頂節旋藻突變株623-8和623-16。與鈍頂節旋藻出發株623相比，突變株的藻絲更長，更易聚集成團。在pH=8.5、光照強度45μmol·m-2·s-1和培養溫度28℃的條件下，突變株623-8和623-16的生物量分別比出發株提高67.86%和46.43%。蛋白含量分別比出發株623提高1.98%和0.84%；脂類含量提高8.54%和4.88%；乙酰輔酶A羧化酶活性提高31.82%和11.36%。研究結果表明，以亞硝基胍誘變結合喹禾靈篩選，可篩選出生長速度快、蛋白含量高等性狀優良的鈍頂節旋藻藻株，在工業生產中有實用意義。

鈍頂節旋藻；亞硝基胍；誘變；喹禾靈

鈍頂節旋藻(Arthrospiraplatensis)屬于藍藻門(Cyanophyta)、藍藻綱(Cyanophyceae)、顫藻目(Oscillatoriales)、顫藻科(Oscillaoriales)。藻體為多細胞排列而成的絲狀體，彎曲呈螺旋狀，無分支。節旋藻的蛋白質含量高達60%～72%，還含有多種維生素、氨基酸和礦物質[1]，有很好的提高免疫力[2]、抗腫瘤[3-4]、抗輻射[5]和抗病毒[6]的功能，被世界糧農組織譽為21世紀人類最理想的食品[7]。節旋藻于1980年代初引入中國，經過30多年的發展，節旋藻養殖及相關產業已經成為我國最大的微藻生物技術產業群[8]。

從1960年代以來，因商業化的需要，人們通過自然篩選與誘變育種，選育出一系列生長迅速，蛋白含量高，抗逆性強的節旋藻藻株。誘變育種可以在短時間內獲得優良突變體作為新品種直接利用或作為種質資源間接利用，具有自然篩選難以替代的優點[9]。李建宏等采用紫外誘變的方法篩選獲得了2株性狀優良且穩定的鈍頂螺旋藻突變株，與出發株相比，突變株的生長速度和光合放氧速率均有顯著提高，藻藍蛋白含量提高20.2%[10]。Lanfaloni等用紫外線和亞硝基胍誘變鈍頂節旋藻，獲得抗8-氮鳥嘌呤或抗β-(2-噻嗯基)-DL氨基丙酸的抗性突變株，并從紫外線誘變處理藻株中分離得到氯酸鹽抗性突變株[11]。趙萌萌等用不同劑量的He-Ne激光照射鈍頂螺旋藻，與出發藻株相比，突變藻體在形態、干重、蛋白質、β-胡蘿卜素和胞外多糖等方面都有不同程度的變化，其中β-胡蘿卜素含量增幅18.1%[12]。趙炎生等利用倍頻Nd:YAG激光誘變鈍頂螺旋藻，選出光合作用較強的藻株，其藻體蛋白質含量增加12%，胞外多糖分泌量提高24.6%[13]。汪志平等用甲基磺酸乙酯(EMS)和60Co-γ射線處理鈍頂螺旋藻的單細胞或原生質球，得到了4株多糖含量分別比出發品系高32.8%、17.3%、23.4%和42.3%的形態突變體[14]。張學成等用甲基磺酸乙酯誘變處理鈍頂節旋藻，篩選得到2株耐低溫的藻株[15]。韓嵐等用紫外誘變極大節旋藻，獲得2株耐低溫品種，突變株的胡蘿卜素和不飽和脂肪酸的含量也比出發藻株明顯提高[16]。

本實驗采用亞硝基胍(1-methyl-3-nitro-1-nitroso-guanidin,NTG)作為誘變劑，以除草劑喹禾靈(Quizalofop-Ethyl)作為篩選壓力對鈍頂節旋藻進行選育。對出發株和突變株形態特征、生長速度、蛋白含量、油脂含量和乙酰輔酶A羧化酶酶活性進行比較，并對pH、光照和溫度等培養條件進行探索。為工業生產提供高品質的鈍頂節旋藻藻種提供實驗基礎。

1 材料和方法

1.1 藻種及其培養

本實驗選用的出發藻株為青島黃島養殖廠篩選出的鈍頂節旋藻藻株(Arthrospiraplatensis)，編號623，具有生長迅速，上浮性好的特點，但藻絲短，不易聚集成團，不易采收。培養條件為溫度24℃，光照強度為45μmol·m-2·s-1，光暗周期為12h:12h，Zarrouk培養基[17]，每3d將原藻液和新鮮Zarrouk培養基按照1:1的比例混合，對藻種進行活化，活化3次后進行后續實驗。

1.2 試劑

亞硝基胍(NTG)母液 0.8g亞硝基胍(TCI公司產品)溶于8mL丙酮，然后加72mL pH6.0磷酸緩沖液，終濃度為10g/L。

喹禾靈(Quizalofop-Ethyl)母液 10mg喹禾靈(SIGMA-ALDRICH公司產品)溶于加入助溶劑的蒸餾水中，終濃度為10g/L。

1.3 方法

1.3.1 吸光度-生物量關系的確定 取活化的藻液按OD560=0.1接種于新鮮Zarrouk培養基中連續進行培養，2d測1次OD560并取150mL藻液過濾，冷凍干燥后稱重，以OD560對生物量關系作圖，確定吸光度與生物量(g/L)之間的關系。

1.3.2 亞硝基胍誘變預實驗 將亞硝基胍母液加入pH=6.0磷酸緩沖液至終濃度為0.05g/L，處理活化后的藻體，設置處理時間梯度為0、0.5、1、1.5和2h，并設置空白對照，每組設置3個平行樣。誘變結束后用新鮮Zarrouk培養基沖洗藻體以除去亞硝基胍，避光培養24h后，取100μL藻液涂布在Zarrouk固體培養基上，培養10d，統計藻落數量，計算亞硝基胍處理時間與節旋藻致死率之間的關系。

1.3.3 喹禾靈篩選預實驗 將喹禾靈母液加入未凝固的Zarrouk固體培養基中混勻，設置濃度梯度，分別為0、0.1、0.5、1.0、2.0、5.0μmol/L，每組設置3個平行樣，將100μL活化后的藻液涂布在設置好喹禾靈濃度梯度的Zarrouk固體培養基上，培養10d，統計藻落數量，計算喹禾靈濃度與鈍頂節旋藻致死率的關系。

1.3.4 突變株篩選 依照實驗1.3.2和1.3.3的結果選擇最佳的亞硝基胍誘變條件和喹禾靈篩選濃度，連續大量進行亞硝基胍誘變和喹禾靈篩選。從平板上挑選生長狀態比較良好的藻落轉入96孔板繼續培養，選取生長迅速的藻株進行后續實驗。

1.3.5 突變株生長曲線測定 將實驗1.3.4篩選出的優良藻株和出發株按OD560=0.1接種于新鮮Zarrouk培養基中連續進行培養，培養條件為24℃、光照強度45μmol·m-2·s-1、pH=8.5，每株設置3個平行樣。每2d測定OD560，以OD560對時間關系作圖，比較各個藻株生長速度的差異，篩選出1～2株生長速度最快的藻株。

使用Dual-PAM-100測量出發株和突變株在24℃、光照強度45μmol·m-2·s-1、pH=8.5的培養條件下，PSⅡ的最大光能轉化效率(Fv/Fm)并進行比較，通過分析各個藻株的潛在最大光合能力對生長曲線進行驗證。

1.3.6 出發株與突變株的形態特征觀察 根據實驗1.3.5的實驗結果，篩選出1～2株生長速度快的突變株，使用OLYMPUS BX41顯微鏡對其形態特征進行觀察，并隨機挑選50條藻絲，拍攝照片，使用顯微鏡自帶的圖像處理軟件中的標尺測量藻絲長度，螺距，螺旋直徑，螺旋數等數據，進行統計分析。

1.3.7 蛋白含量測定 出發株與篩選出的突變株每株設置3個平行樣，每個樣品取0.5g冷凍干燥后的藻粉，用凱氏定氮法測定蛋白含量[18]。

1.3.8 總脂含量測定 出發株與篩選出的突變株每株設置3個平行樣，每個樣品取0.5g冷凍干燥后的藻粉，超聲破碎后加入20mL丙酮抽提油脂，最后使用旋轉蒸發法分離溶劑和油脂，測定總脂含量。

1.3.9 乙酰輔酶A羧化酶活性測定 參照盧永忠的方法[19]，每株設置3個平行樣，提取出發株與篩選出的突變株的粗酶液，與乙酰輔酶A反應生成丙二酸單酰輔酶A，反應相同時間后使用離心超濾的方法分離酶與產物，最后用丙二酸單酰輔酶A ELISA試劑盒確定丙二酸單酰輔酶A濃度，推算乙酰輔酶A羧化酶活性。

1.3.10 突變株培養條件優化 選擇光照強度、溫度、pH進行單因子實驗的結果，設置光照強度梯度為70、45、30μmol·m-2·s-1；溫度梯度為24、28、32℃；pH梯度為8.5、9.5、10.5。然后對光照強度、溫度、pH和藻株進行4因素3水平正交試驗。每組設置3個平行樣，培養6d后測定OD560，確定藻株培養的最佳條件。

按照以上條件對光照強度、溫度、pH和藻株進行4因素3水平正交實驗。分別測定各組的蛋白含量、乙酰輔酶A羧化酶活性及總脂含量。分析各性狀指標與藻株間的關系。

2 結果與分析

2.1 節旋藻培養液吸光度-生物量關系的確定

由圖1可知，OD560在0.100～2.000之間，節旋藻培養液560nm波長的吸光度與生物量呈線性關系，可以用OD560計算培養液中節旋藻的生物量。表達式為y=0.642 7x+0.246 2，其中y是藻體干重(g/L)，x是OD560吸光度。

圖1 節旋藻培養液OD560與生物量關系

2.2 亞硝基胍誘變預實驗

由圖2看出，亞硝基胍對節旋藻有明顯的劑量效應。0.05g/L的亞硝基胍作用0.5h即達到80%致死率，超過0.5h后致死率上升趨于平緩，到2h以后節旋藻全部死亡。選擇致死率為90%為誘變條件，即在亞硝基胍濃度為0.05g/L時，誘變時間1h作為誘變的方案。

圖2 亞硝基胍誘變時間與鈍頂節旋藻致死率關系

2.3 喹禾靈篩選預實驗

由圖3可知，在含有喹禾靈的培養基上，節旋藻的致死率隨著喹禾靈濃度的上升而上升，1.3μmol/L時達到80%致死率，到5μmol/L時節旋藻全部死亡。選擇致死率為90%為篩選實施條件，即喹禾靈濃度為2.0μmol/L。

圖3 喹禾靈濃度與鈍頂節旋藻致死率關系

2.4 突變株篩選

經過亞硝基胍(0.05g/L)誘變1h后在含2.0μmol/L的喹禾靈培養基上篩選出524株藻株，連續傳代培養后篩選出5株生長狀態最好的藻株進行下一步實驗。編號分別為623-8、623-16、623-21、623-23和623-24。將突變株和出發株連續培養10d，比較它們的生長情況，結果如圖4。篩選出的5株突變株均比出發株生長速度快，其中623-8與623-16生長速度最快，在第十天時誘變株623-8與623-16的OD560分別達到1.006±0.033和0.974±0.028，比出發株623提高31.68%和27.49%。各突變株與出發藻株623間的t-test值為0.011、0.011、0.017、0.016和0.020均小于0.05，表明與出發株相比突變株的生長速度均有提高，差異顯著。

圖4 鈍頂節旋藻突變株和出發株生長曲線

調制葉綠素熒光(PAM)結果表明，突變株623-8與突變株623-16的PSⅡ最大光能轉化效率分別為0.533±0.004和0.524±0.005，均高于出發株623(0.499±0.006)的最大光能轉化效率，比出發株623分別提高6.81%和5.01%(見圖5)。突變株與出發藻株623間的t-test值為0.00054和0.00027均小于0.01，表明突變株的最大光能轉化效率與出發株相比差異非常顯著。

圖5 鈍頂節旋藻623及其突變株623-8和623-16的最大光能轉化效率

2.5 出發株623與突變株623-8及623-16的形態特征觀察

由表1和圖6可知，突變株623-8和623-16在形態特征上與出發株623的差別主要體現在藻絲長度方面，出發株623藻絲較短，僅為246.58μm，較短的藻絲在培養中不易聚集成團，均勻分布在培養基中，突變株623-8的藻絲長度平均為762.16μm，而突變株623-16的藻絲長度平均為1324.5μm，在培養中極易聚集成團，且上浮性好，易于采收，是鈍頂節旋藻大規模養殖中重要的性狀。此外，突變株的螺距分別為74和82μm，均小于出發株的106μm，但差別不明顯。螺旋直徑沒有變化，均為32μm。

2.6 出發株與突變株的培養條件優化及正交實驗結果分析

對光照強度、溫度、pH和藻株進行4因素3水平正交實驗，見表2、3。

由表3可知，對于生物量，k1A>k2A>k3A，k2B>k1B>k3B，k2C>k1C>k3C，說明組合A1、B2、C2，即pH8.5、光照強度45μmol·m-2·s-1、培養溫度28℃是最適宜鈍頂節旋藻生長的條件。k2D>k3D>k1D，說明不考慮培養條件的情況下突變株623-8的生物量高于突變株623-16，而且兩者均高于出發株623。突變株623-8和623-16的生物量分別比出發株623高67.86%和46.43%。

(A：出發株623;B：突變株623-8;C：突變株623-16。比例尺：200 μm。A:Original A. platensis 623. B: Mutant strain 623-8. C:Mutant strain 623-16 Scale bar: 200 μm.)

圖6 鈍頂節旋藻出發藻株623及其突變株623-8和623-16的形態觀察

Fig.6 Morphological observations between the originalA.platensis623 and its mutant strains

表1 出發株623與突變株623-8及623-16的形態參數比較

表2 生物量、蛋白含量、脂類含量與乙酰輔酶A羧化酶活性正交實驗表

表3 節旋藻正交實驗的k值和r值分析

注：因子A為pH，因子B為光照強度，因子C為培養溫度，因子D為藻株。表中k1，k2，k3分別為影響出發株與突變株的生物量，蛋白含量，脂類含量和ACCase酶活的4因子在3水平下的平均數；r為k1，k2，k3中最大與最小差值。Factor A is for pH, factor B is for light intensity, factor C is for cultivation temperature, and factor D isfor algae strains.k1,k2andk3is the average of the three levels of the four factors on biomass, protein content, lipid content, and activity of ACCase of the original strain and the mutants.ris the difference of the maximum and minimum ofk1,k2andk3respectively.

對于蛋白含量來說，k1A>k2A>k3A，k2B>k3B>k1B，k2C>k1C>k3C；說明培養條件在組合A1、B2、C2，即pH8.5、光照強度45mol·m-2·s-1、培養溫度28℃時，鈍頂節旋藻的蛋白含量最大；對于脂類含量來說，k1A>k2A>k3A，k3B>k2B>k1B，k2C>k1C>k3C，培養條件在組合A1、B3、C2，即pH8.5、光照強度70μmol·m-2·s-1、培養溫度28℃時，鈍頂節旋藻的脂類含量最大。且對于蛋白含量和脂類含量來說，均有k2D>k3D>k1D，說明不考慮培養條件的情況下突變株623-8的蛋白含量和脂類含量均高于突變株623-16，而且兩者均高于出發株623。突變株623-8和623-16的蛋白含量分別比出發株623高1.98%和0.84%；脂類含量高8.54%和4.88%。ACCase是生物體中多不飽和脂肪酸代謝途徑中的關鍵酶，其活性的變化關系到脂類的積累情況。由表3可知，ACCase活性的實驗結果中，k1A>k2A>k3A，k3B>k2B>k1B，k2C>k3C>k1C，說明培養條件在組合A1、B3、C2，即pH8.5、光照強度70μmol·m-2·s-1、培養溫度28℃時ACCase的活性較高，同時在這個條件下脂類含量較高，兩者呈現正相關的關系。k2D>k3D>k1D，突變株623-8的ACCase活性(0.58mU)高于突變株623-16(0.49mU)，分別比出發株623(0.44mU)高出31.82%和11.36%。

3 討論

亞硝基胍(NTG)作為一種超誘變劑，廣泛的應用在微生物以及微藻的誘變育種中。殷春濤等用亞硝基胍誘變螺旋藻獲得形態特征與出發株具有顯著不同的耐低溫突變品系，其蛋白質含量比出發品系提高9.5%[20]。Singh等用NTG誘變鈍頂螺旋藻，篩選出耐甲硝基羥乙唑和3,4-二氯苯-1,1-二甲脲能力為野生型細胞的3倍的藻株[21]。Singh等還用亞硝基胍處理極大螺旋藻，獲得氯酸鹽抗性突變株SM11和SM25[22]。喹禾靈(Quizalofop-Ethyl)是一種乙酰輔酶A羧化酶抑制劑，應用于微藻誘變后篩選高產藻株的報道較少。曲曉梅等使用喹禾靈篩選微擬球藻高脂藻株，篩選出2株抗7.5μmol/L精喹禾靈藻株KA1和KA2，總脂含量達干重的46.73%和38.60%,分別比出發藻株提高了29.02%和6.57%[23]。曹小紅等將喹禾靈應用于硅藻生產二十碳五烯酸(EPA)，喹禾靈濃度為0.1mmol/L時,EPA的含量從3.00%增加到3.58%，提高了19.3%，EPA占總脂肪酸的比例也由25.15%提高到了32.88%[24]。本實驗首次將NTG誘變與喹禾靈篩選結合，當設置NTG的濃度為0.05g/L、誘變時間1h、喹禾靈篩選濃度為2.0μmol/L時，最終獲得了生長速度和蛋白含量均顯著提高的突變鈍頂節旋藻藻株623-8和623-16。表明喹禾靈是一種有效的篩選壓力，在改善種質、新種培育和工業化養殖等方面有應用價值。

通過誘變選育獲得的突變株，由于突變的隨機性，突變株生長的最適條件可能會發生變化。因此，在養殖之前需要對突變株培養的最適環境因子進行探索，優化培養條件以獲得最大生長速度與蛋白積累量對于節旋藻的養殖有著重要的經濟價值。本實驗探索得到的最佳培養條件為pH=8.5、光照強度45μmol·m-2·s-1、培養溫度28℃，在此培養條件下，突變株623-8和623-16的生物量分別比出發株高出67.86%和46.43%；蛋白含量提高1.98%和0.84%。且2株突變株在生長速度，蛋白含量及脂質含量與乙酰輔酶A羧化酶活性呈現正相關的關系。

脂質含量和ACCase活性與光照強度呈正相關的關系。這與Kozaki[25]等發現的ACCase羧基轉移酶亞基中的二硫鍵會被光誘導發生氧化還原反應而打開，激活乙酰輔酶A羧化酶活性的研究結果相符。

篩選出的2株突變株表現出了高于出發株的乙酰輔酶A羧化酶活性，本文僅對其活性的宏觀影響因素如溫度、光照強度和pH進行研究，在分子水平上的影響因素如編碼乙酰輔酶A羧化酶α和β亞基的基因結構與表達水平等,還有待進一步探索。

[1] Niels T E. Production of phycocyanin-a pigment with applicaations in biology, bioechnology, foods and medicine [J]. Appl Microbiol Biotechnol, 2008, 80: 1-14.

[2] 唐玟, 金鷹, 郭寶江. 螺旋藻藻藍蛋白和藻多糖對人體外周血淋巴細胞功能的影響 [J]. 華南師范大學學報, 1998, 4: 63-67.

[3] 高向東, 吳梧桐. 節旋藻多糖抗腫瘤作用的研究 [J]. 中國藥科大學學報, 2000, 31(6): 458-461.

[4] Babu M, Rengaswamy S, Padmanabhan P N, et al. Evaluation of chemoprevention of oral cancer withSpirulinafusiformis[J]. Nutrition and Cancer, 1995, 24(2): 197-202.

[5] Pang Q S, Guo B J, Ada K. Radioprotective effect of extract fromSpirulinaPlatensisin mouse bone marrow cells studied by using the micronucleus test [J]. Toxicology Letters, 1989, 48: 165-169.

[6] Hayashi K, Hayashi T, Kojima I. A natual sulfated polysaccharide, calcium spirulina, isolated fromSpirulinaplatensis: In vitro and ex vivo evaluation of anti-herpes simplex virus and anti-human immunodeficiency virus activities [J]. AIDS Research and Human Retro-viruses, 1996, 12(15): 1463-1471.

[7] 張學成, 信式祥, 李清華, 等. 節旋藻-最完美的功能食品 [M]. 青島: 青島海洋大學出版社, 1999: 55-89.

[8] 王高歌, 張寶紅, 茅云翔, 等. 無菌鈍頂螺旋藻單細胞的制備和再生 [J]. 高技術通訊, 2001, 11(4): 6-10.

[9] 梁英, 陳書秀. 微藻育種的研究現狀及前景 [J]. 海洋通報, 2008, 27(3): 88-94.

[10] 李建宏, 鄭衛, 倪霞, 等. 兩株鈍頂螺旋藻紫外誘變的特征 [J]. 水產生物學報, 2001, 25(5): 486-490.

[11] Lanfaloni L, Trinei M, Russo M. Mutagenesis of the cyanobacteriumSpirulinaplatensisby UV and nitrosoguanidine treatment [J]. FEMS Microbiol Lett, 1991, 83(1): 85-90.

[12] 趙萌萌, 王衛衛. He-Ne激光對鈍頂螺旋藻的誘變效應 [J]. 光子學報, 2005, 34(3): 400-403.

[13] 趙炎生, 尹鴻萍, 陳向東, 等. 倍頻ND: YAG脈沖激光誘變鈍頂螺旋藻的初步研究 [J]. 光電子激光, 1999, 10(6): 563-565.

[14] 汪志平, 劉艷輝. 高產多糖鈍頂螺旋藻新品系的選育及蛋白質SDS-PAGE鑒定 [J]. 核農學報, 2004, 18(5): 349-352.

[15] 張學成, 譚桂英, 和麗容, 等. 甲基磺酸乙酯對螺旋藻的誘變作用 [J]. 海洋學報, 1994, 12(4): 517-522.

[16] 韓嵐, 汪育文, 李建宏, 等. 耐低溫螺旋藍細菌突變株的誘變及特性研究 [J]. 食品科學, 2008, 29(3): 350-354.

[17] Claude Z. Contribution à l’étude d’une cuanophycée influencé de divers facteurs physiques la croissance et la photosynthése deSpirulinamaxima(Setch et Gardner) Geitler [D]. Paris: University of Paris, 1966.

[18] 李婷. 1. 南海大型經濟海藻數據庫2. 小紫金牛石油醚萃取部位的化學成分和抗病毒活性研究 [D]. 廣東: 暨南大學, 2007.

[19] 盧永忠．一種檢測乙酰輔酶A羧化酶活性的方法: 中國, 201110313352 [P]. 2012-06-20．

[20] 殷春濤, 胡鴻鈞, 李夜光, 等. 中溫螺旋藻新品系的選育研究 [J]. 武漢植物學研究, 1997, 15(3): 250-254.

[21] Singh D P, Singh N. Isolation and characterization of a metronidazole tolerant mutant of the cyanobacteriumSpirulinaplatensisexhibiting multiple stress tolerance [J]. World J Miceobiol Biotechnol, 1997, 13(2): 179-183.

[22] Singh Y, Kumar H D. Physiological characterization of chlorate-resistant mutants of the cyanobacteriumSpirulinamajor[J]. Basic Microbiol, 1994, 34(5): 345-350.

[23] 曲曉梅, 宓文義, 朱葆華, 等. 精喹禾靈篩選高脂微藻的有效性研究 [J]. 中國海洋大學學報: 自然科學版, 2013, 43(6): 25-28.

[24] 曹小紅, 李松耀, 王春玲, 等. 除草劑精喹禾靈用于硅藻過量產生二十碳五烯酸 [J]. 生物工程學報, 2007, 23(5): 885-889.

[25] Kozaki A, Mayumi K, Sasaki Y. Thiol-disulfide exchange between nuclear-encoded and chloroplast-encoded subunits of pea acetyl-CoA carboxylase [J]. Journal of Biological Chenistry, 2001, 276(43): 39919-39925.

責任編輯 朱寶象

Selection of Strains of Arthrospira platensis with High-Yield Trait by Mutation

LIU Qi, ZANG Xiao-Nan, ZHANG Xue-Cheng

(The Key Laboratory of Marine Genetics and Breeding, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266003, China)

Stably inherited strains ofArthrospiraplatensiswith high-yield trait were obtained by using nitrosoguanidine (NTG) mutagenesis and Quizalofop-Ethyl screening. Compared with the original strain 623 ofA.platensis, the two mutants of 623-8 and 623-16 had longer filaments and easily aggregated into clusters. Moreover, higher growth rate and higher contents of protein and lipid as well as higher activities of acetyl coenzyme A carboxylase were detected. The growth rate of mutants of 623-8 and 623-16 reached their maximum of 67.86% and 46.43% respectively at 28 ℃ with pH=8.5 and light intensity of 45 μmol·m-2·s-1. Protein contents of both mutants increased by 1.98% and 0.84% respectively. While, lipid contents increased by 8.54% and 4.88%. The activities of acetyl coenzyme A carboxylase increased by 31.82% and 11.36% respectively. Our findings showed that a combination of NTG with Quizalofop-Ethyl can be used to mutate and screen theArthrospirastrains for high growth rate and high protein content, which is important to improve the yield and quality ofArthrospirain industry.

Arthrospiraplatensis; Nitrosoguanidine; mutagenesis; Quizalofop-Ethyl

山東省優秀中青年科學家科研獎勵基金項目(BS2012HZ017)；國家高技術研究發展計劃項目(2008AA09Z410)資助

2014-03-04；

2014-05-28

劉 奇(1987-)，男，碩士生。E-mail: liuqichris67@hotmail.com

** 通訊作者： E-mail：xczhang8@163.com

Q319+.2

A

1672-5174(2015)04-059-07

10.16441/j.cnki.hdxb.20140043