一种念珠藻及其培养方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种念珠藻及其培养方法和应用，所述念珠藻于2022年6月6日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC NO.45180。本发明专利技术的念珠藻生长快速，获得的生物量高，能够适应较宽泛的盐浓度和不同培养基，并且在含有较高浓度的氮源培养基中并通入CO2的培养条件下，生长尤其快速，能在短期内累积大量生物量。本发明专利技术的念珠藻具有很高的蛋白含量，因此，具有作为高蛋白食品添加剂和饲料添加剂的潜力。此外，本发明专利技术的藻株富含多种高附加值产物，包括蔗糖、藻蓝蛋白以及α

【技术实现步骤摘要】
一种念珠藻及其培养方法和应用


[0001]本专利技术涉及应用微藻领域，更特别地，涉及一种高产蔗糖、多不饱和脂肪酸并高产蛋白质及藻蓝蛋白的念珠藻及其培养方法和应用。

技术介绍

[0002]生物质原料的紧缺是全球面临的重要挑战，微藻是一类既不“与人争粮”，又不“与粮争地”的光合微生物，可以通过光合作用固碳，并完成向糖类、蛋白、藻蓝蛋白及多不饱和脂肪酸等绿色生物产品的转化输出，具有绿色、低碳、环保、可持续的优势。
[0003]蔗糖是由1个分子的葡萄糖和1个分子的果糖组成的一种双糖。经过几百年人类的食用证明，蔗糖是安全的食品和营养型甜味剂。20世纪80年代蔗糖被美国食品药物管理局(FDA)认为是安全的食品而编入目录。另外，蔗糖可以作为微生物的营养，还是酒精、酵母、柠檬酸、乳酸、甘油、醇类、药品等的原料，在食品、发酵及工业领域具有重要的作用。
[0004]在大自然中，蔗糖通常来自糖料作物甜菜或甘蔗。近年来研究发现，有一部分蓝藻可以合成包括蔗糖、海藻糖、甘油葡萄糖苷和甘氨酸甜菜碱等相容性物质来维持细胞渗透压的稳定。在过去科学文献报道中，仅有部分天然蓝细菌具有合成蔗糖的能力，但是蔗糖合成能力非常低，研究报道显示，野生型集胞藻PCC 6803在0.6M NaCl盐胁迫时，蔗糖产率仅为10mg/L/OD
730
，而野生型聚球藻PCC 7942蔗糖产率可达25mg/L/OD
730
。因此，通过开发具有高产糖的蓝细菌种质资源，可以有效提高蔗糖的合成效率，大幅降低细胞培养成本。具备产糖能力的蓝细菌还在太空领域具有应用潜力，例如可以在太空重建蔗糖合成的生态系统，维持氧气和食物供应，有望破解太空生存难题，并在改良太空土壤、太空废弃物利用等方面发挥价值。
[0005]蓝细菌还可以合成亚油酸及亚麻酸等多不饱和脂肪酸。例如，螺旋藻中含有较高含量的γ
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亚麻酸。而α
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亚麻酸(α
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linolenic acid，ALA)是全顺式9,12,15
‑
十八碳三烯酸，属于ω
‑
3系列多不饱和脂肪酸，属于人体必需脂肪酸，是二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid，EPA)和二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)的前体。由于ALA对心脑血管健康和机体发育具有重要作用，具有比γ
‑
亚麻酸更高的营养价值，因此可天然合成ALA的藻类在保健品领域具有极高的市场前景，这些富含ALA的藻粉成分在动物饲料和鱼类养殖等领域具有应用价值。
[0006]藻蓝蛋白是主要存在于蓝细菌等藻类中的一种少见的天然营养素，具有很高的商业价值。藻蓝蛋白的应用很广泛,它是稀有的天然蓝色色素，在食品和化妆品领域具有广阔应用潜力，还可以用作医药保健食品，还可用作生物细胞荧光探测剂等。然而多数蓝细菌的藻蓝蛋白含量并不高，据报道，目前藻蓝蛋白含量最高的是螺旋藻，其藻蓝蛋白含量在20％左右，其次为念珠藻，其余蓝细菌的藻蓝蛋白含量均低于10％。
[0007]但是，目前分离到的具备多不饱和脂肪酸合成能力并高产蔗糖和藻蓝蛋白的蓝细菌种质资源较为匮乏。

技术实现思路

[0008]专利技术人从野外采集藻样，经培养分离，得到一株生长快速并且具有较宽的盐浓度适应性和培养基适应性的蓝细菌藻株，该藻株具有很高的蛋白含量，并且高产蔗糖、藻蓝蛋白以及高产α
‑
亚麻酸(ALA)和亚油酸(linoleic acid，LA)等多不饱和脂肪酸。该藻株在光镜下为念珠状的丝状蓝藻，藻丝单列，呈深蓝色。藻细胞多为为卵圆形到球形，直径3.0
‑
4.5μm；藻丝中部存在较大的异质细胞，直径5
‑
6μm。对其16S rDNA进行测序，如SEQ ID NO:1所示。根据其形态和16S rRNA基因序列分析，将其归为念珠藻属，命名为念珠藻NK2
‑
40，拉丁学名为Nostoc sp.NK2
‑
40。
[0009]基于以上发现，本专利技术提供了一种念珠藻(Nostoc sp.)，所述念珠藻于2022年6月6日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC NO.45180。
[0010]本专利技术还提供了上述念珠藻在生产蔗糖中的应用。
[0011]本专利技术还提供了上述念珠藻在生产藻蓝蛋白中的应用。
[0012]本专利技术还提供了上述念珠藻在生产多不饱和脂肪酸中的应用。
[0013]在一个具体实施方案中，所述多不饱和脂肪酸为α
‑
亚麻酸和/或亚油酸。
[0014]本专利技术还提供了上述念珠藻在制备高蛋白或高蔗糖的食品添加剂或饲料添加剂中的应用。
[0015]本专利技术还提供了上述念珠藻在太空构建蔗糖合成的生态系统中的应用。
[0016]本专利技术还提供了一种培养上述念珠藻的方法，包括将所述念珠藻接种于培养基中进行光合培养的步骤。
[0017]在一个具体实施方案中，所述培养基BG11培养基、海水培养基或海水培养基，所述培养基中外加了0
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0.6M的氯化钠。
[0018]在一个具体实施方案中，所述培养基中外加了硝酸钠做额外氮源。
[0019]在一个具体实施方案中，培养环境中通入了含有3％
‑
100％的CO2的气体。
[0020]本专利技术的念珠藻生长快速，获得的生物量高，能够适应较宽泛的盐浓度和不同培养基，并且在含有较高浓度的氮源培养基中并通入CO2的培养条件下，生长尤其快速，能在短期内累积大量生物量。本专利技术的念珠藻具有很高的蛋白含量，因此，具有作为高蛋白食品添加剂和饲料添加剂的潜力。此外，本专利技术的藻株富含多种高附加值产物，包括蔗糖、藻蓝蛋白以及ALA和LA等多不饱和脂肪酸，因此，该藻株还可用于生产这些高附加值产物。
[0021]本专利技术的藻株作为一株高效光合可持续合成蔗糖的菌株，在进一步的优化后，有望进行蔗糖的商业化生产及其他相关应用。例如，该藻株的细胞培养物在食品、饲料、生物原料、生物燃料、药品等方面的实际应用价值。例如，此藻株在光合细胞工厂构建等方面的潜在应用价值。例如，该藻株在太空探索等方面的潜在应用价值，可在太空构建蔗糖合成的生态系统，维持氧气和食物供应，还可在改良太空土壤、太空废弃物利用等方面发挥价值。
[0022]微生物保藏
[0023]本专利技术所述的藻株从中国青海省天然盐湖的生物垫中分离获得，经16SrRNA基因测序和形态学鉴定，该藻株属于蓝藻门念珠藻属。2022年6月6日保藏于北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC NO.45180，命名为念珠藻NK2
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40，拉丁学名为Nostoc sp.NK2
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40。
附图说明
[0024]图1为Nostoc sp.NK2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种念珠藻(Nostoc sp.)，所述念珠藻于2022年6月6日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC NO.45180。2.权利要求1所述的念珠藻在生产蔗糖中的应用。3.权利要求1所述的念珠藻在生产藻蓝蛋白中的应用。4.权利要求1所述的念珠藻在生产多不饱和脂肪酸中的应用。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述多不饱和脂肪酸为α
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亚麻酸和/或亚油酸。6.权利要求1所述的念珠藻在制备高蛋白或高蔗糖的食品添加剂或饲料添加剂中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕雪峰，齐凤霞，朱涛，栾国栋，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：