一种利用甲基化抑制剂提高浮萍总淀粉产量的方法技术

本发明专利技术属于水生能源植物生产领域，具体涉及一种利用甲基化抑制剂提高浮萍总淀粉产量的方法。具体包括一种浮萍培养液，由Zebularine和1/5浓度Hoagland溶液组成，所述Zebularine在1/5浓度Hoagland溶液中的浓度为20～320μM。使用该浮萍培养液培养浮萍，浮萍接种覆盖率≤100％，在16h光与8h暗交替进行的光周期、光照强度为100～110μmol/m

【技术实现步骤摘要】
一种利用甲基化抑制剂提高浮萍总淀粉产量的方法
本专利技术属于水生能源植物生产领域，具体涉及一种利用甲基化抑制剂提高浮萍总淀粉产量的方法。
技术介绍
浮萍是世界上最小的开花植物，通常漂浮在水面上进行生长，适应性强，分布较广。浮萍的生长速度极快，在理想条件下16～48小时内其生物量即可翻倍。作为表观遗传学领域研究重点之一的DNA甲基化具有多方面的生物学意义，是表观遗传的重要特点。在基因调控过程中，DNA甲基化的调控通常范围广、时效长，对甲基化的抑制作用往往是局部、短暂的。常见用于动物和植物研究的甲基化抑制物为胞嘧啶的化学结构类似物，如5-氮杂胞苷(5-aza)、Decitabine等，这些结构类似物均能诱导基因全局甲基化率降低，影响转录反应和发育，但是，这些物质在水溶液中均极不稳定，且具有高毒性和多种副作用。源于胞嘧啶脱氨酶抑制物的甲基化抑制Zebularine被发现具有更好的稳定性和更低的毒性。相较于5-氮杂胞苷(5-aza)、Decitabine，在相同的物理条件处理下，Zebularine具有更长的半衰期，且毒、副作用更小。研究表明，相较于进化的关系，哺乳动物甲基化的作用相比其他动物的例子而言，与高等植物中甲基化的作用更相似。针对于Zebualrine的DNA甲基化抑制剂作用和反应情况，现有的关于植物的研究对象包括拟南芥、苜蓿、蒲公英、小麦等，主要是针对甲基化抑制剂(Zebularine)对全局甲基化的影响，尚未有文献研究关于利用甲基化抑制剂对浮萍基因全局甲基化的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用甲基化抑制剂提高浮萍总淀粉产量的方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种浮萍培养液，由Zebularine和1/5浓度Hoagland溶液组成，所述Zebularine在1/5浓度Hoagland溶液中的浓度为20～320μM。优选的，所述Zebularine在1/5浓度Hoagland溶液中的浓度为200μM。相应的，所述浮萍培养液在提高浮萍淀粉产量中的应用。相应的，一种提高浮萍淀粉产量的方法，使用添加浓度为20～320μMZebularine的1/5浓度Hoagland培养液，浮萍接种覆盖率≤100％，在光暗交替、光照强度为100～110μmol/m2/s、室温条件下培养。优选的，所述的Zebularine在1/5浓度Hoagland溶液中的浓度为200μM。优选的，所述光暗交替条件为16h光与8h暗交替进行的光周期环境。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供了一种能快速提高浮萍淀粉含量的新方法，在48h后就能检测到甲基化抑制剂(Zebularine)对浮萍总淀粉量积累促进作用的浓度效应。本专利技术不仅能快速提高浮萍淀粉积累，同时也提供了从表观遗传学和遗传学的角度研究浮萍积累淀粉机制的基础。2、采用本专利技术的技术方案在富营养条件下培养少根紫萍，其浮萍淀粉增长速率达到了最高为2.21g/m2/d，明显高于相同培养时间不添加甲基化抑制剂(Zebularine)的淀粉增长速率0.19g/m2/d。说明本专利技术的方法确实能快速有效提高浮萍的淀粉产量。附图说明图1为对比例1淀粉含量随培养时间变化的趋势图。图2为实施例1组1淀粉含量随培养时间变化的趋势图。图3为实施例1组2淀粉含量随培养时间变化的趋势图。图4为实施例1组3淀粉含量随培养时间变化的趋势图。图5为实施例1组4淀粉含量随培养时间变化的趋势图。图6为实施例1组5淀粉含量随培养时间变化的趋势图。图7为实施例1组6淀粉含量随培养时间变化的趋势图。图8为实施例1组7淀粉含量随培养时间变化的趋势图。图9为实施例1组8淀粉含量随培养时间变化的趋势图。图10为实施例1组9淀粉含量随培养时间变化的趋势图。图11为实施例1组1～9和对比例1中浮萍的淀粉含量随培养时间变化的对比图。图12为实施例1组1～9和对比例1浮萍的淀粉增长速率随培养时间变化的对比图。图13为实施例1组1～9和对比例1浮萍的生物量随培养时间变化的对比图。图14为实施例2在培养0天和7天后细胞中淀粉含量的显微观察对比图。图15为实施例2和对比例2在培养7天后细胞中淀粉的显微观察对比图。图16为实施例3在培养0天和7天后细胞中淀粉含量的显微观察对比图。图17为实施例3和对比例3在培养7天后细胞中淀粉的显微观察对比图。具体实施方式下面结合实施例和对比例，对本专利技术做进一步阐释。1、下述各例中涉及的材料、溶液及条件说明：(1)下述各例中采用的浮萍为少根紫萍(Landoltiapunctata0202)、多根紫萍(Spirodelapolyrhiza0196)、绿萍(Lemnaminor7753)，均保存于中国科学院成都生物研究所浮萍种子资源保存库。(2)下述的按照光量子通量密度为100～110μmol/m2/s的光照条件光周期培养浮萍，所述光量子通量密度均是指对应的光源在接种了浮萍的水体表面的光密度。实验发现，光量子通量密度为100～110μmol/m2/s时，浮萍的生长情况无明显差异，下述各对比例及实施例中，为操作方便，全部选用光量子通量密度为110μmol/m2/s。(3)Hoagland培养液1)培养液的组分如表1所示。表1Hoagland培养液各组分2)用蒸馏水按照表1所述，配制A、B、C、D、E、F六种母液，其中，配制母液A时，先用6N的HCl溶液将Ca(NO3)2·4H2O、KNO3、KH2PO4溶解，再加入蒸馏水配制成目标浓度；配制母液D时，先用6N的KOH溶液将EDTA溶解，再加入蒸馏水配制成目标浓度。3)按照表1所述，将步骤2)配制的六种母液，用蒸馏水配制为Hoagland培养液；再通过HCl及NaOH调整Hoagland培养液的pH值为5.0。所配制的Hoagland培养液中，N元素的浓度为349.73mg/L，P元素的浓度为154.89mg/L。(4)1/5浓度Hoagland培养液：将一定量的Hoagland培养液与4倍于其体积的蒸馏水混合均匀即得。2、下述各例中涉及的测定及计算方法说明：(1)浮萍鲜重的测定方法：将培养一定时间的浮萍取出，用蒸馏水清洗3遍，再在滤纸上放置5分钟，脱水机甩干(每次5min)，称重。(2)浮萍干重的测定方法：将收获的浮萍用脱水机甩干(每次5min)，然后置于60℃的烘箱中烘干至恒重，称重。(3)浮萍淀粉含量的测定方法：分别将干燥的浮萍叶状体磨碎成粉末，称取0.03～0.06g浮萍干粉置于250mL磨口锥形瓶中，加入30mL6mol/L的HCl溶液和100mL蒸馏水，装上冷凝管，置沸水浴中回流2h。回流完毕，立即用流动水冷却，待浮萍样品水解液冷却至室温后，加入NaOH调节水解液的pH值为7。然后加入20mL20wt％醋酸铅溶液，摇匀后放置10min，转移至500mL容量瓶中，加蒸馏水定容至500mL，过滤，弃去初滤液，收集5mL滤液过预活化好的反相C18固相萃取小柱，弃去最初的1～2mL，收集后面的3～4mL，再用0.22μm的水系滤膜过滤。利用HPLC测定滤液中葡萄糖含量，根据淀粉含量＝葡萄糖含量/1.1，计算浮萍叶状体中的淀粉含量。(3)浮萍的干物质产量(g/m2)＝取样时浮萍的干重/取样水面面积。(4)浮萍淀粉增长速率(g/m2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浮萍培养液，其特征在于：由Zebularine和1/5浓度Hoagland溶液组成，所述Zebularine在1/5浓度Hoagland溶液中的浓度为20～320μM。

【技术特征摘要】
1.一种浮萍培养液，其特征在于：由Zebularine和1/5浓度Hoagland溶液组成，所述Zebularine在1/5浓度Hoagland溶液中的浓度为20～320μM。2.根据权利要求1所述的浮萍培养液，其特征在于：所述Zebularine在1/5浓度Hoagland溶液中的浓度为200μM。3.权利要求1或2所述浮萍培养液在提高浮萍淀粉产量中的应用。4.一种提高浮萍淀粉产量的方法，其特征在于：使用添加有浓度为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海，方扬，靳艳玲，何开泽，李瑾萌，田雪平，
申请(专利权)人：中国科学院成都生物研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51