一种高光条件下提高微藻制造技术

本发明专利技术提供了一种高光条件下提高微藻

【技术实现步骤摘要】
一种高光条件下提高微藻
β
‑
胡萝卜素含量的方法及应用


[0001]本专利技术属于基因工程
，具体涉及一种高光条件下提高微藻
β
‑
胡萝卜素含量的方法及应用
。

技术介绍

[0002]β
‑
胡萝卜素是一种多不饱和碳氢化合物，可以由植物和微藻合成
。
膳食中最丰富的维生素
A
原类胡萝卜素是
β
‑
胡萝卜素，它两端有八个异戊二烯单元和两个
β
‑
紫罗兰酮环
。
β
‑
胡萝卜素是自然界中普遍存在的天然色素，具有很强的抗氧化性，是人体维生素
A
合成的前体物质
。
β
‑
胡萝卜素具有清除自由基的能力，与光合作用有关，可以预防细胞功能的下降，机体的衰老以及疾病的发生
。
[0003]微藻是天然
β
‑
胡萝卜素的重要来源
。
最近的研究集中于提高微藻类胡萝卜素的含量，从微藻中提取
β
‑
胡萝卜素的方法，以及从微藻中提取的
β
‑
胡萝卜素的生物活性
。
多项研究表明，含有
β
‑
胡萝卜素的微藻提取物或整个生物体具有延长实验动物寿命和降低培养细胞氧化应激等活性
。
从微藻中提取的
β
‑
胡萝卜素的粗提物和纯化合物被证明具有保护肝脏
、
抗肥胖
、
抗炎
、
免疫调节和抗癌等生物活性
。
但是这些微藻提取物中的
β
‑
胡萝卜素的健康益处和作用机制有待于更多的研究，可能有利于未来的人和动物的健康
。
[0004]微藻能适应环境，可作为细胞工厂高效合成
β
‑
胡萝卜素等高价值次级代谢物
。
这些生物广泛分布在世界各地，这与它们拥有的应激反应系统使它们能够快速适应各种环境条件有关
。
在这些应激反应系统中，对蓝藻高光胁迫的反应研究较为详细
。
光作为一种电磁波影响光合电子传递复合物中的结构，如叶绿素
a(Chl a)、
藻胆蛋白和类胡萝卜素
。
然而，高光胁迫会破坏蓝藻的光系统，产生活性氧等过氧化物，从而影响细胞生长和代谢产物的产生能力
。
因此，蓝藻发展了各种光保护机制来抵抗
HL
胁迫，如藻胆体解耦
、
非光化学猝灭和光抑制
。
[0005]集胞藻
PCC6803
中的
slr0681
编码一个至关重要的
Na
+
/Ca
2+
转运蛋白
。
中国专利文献
CN113817752A(
申请号：
202111242877.8)
公开了
slr0681
基因在合成集胞藻类胡萝卜素中的应用，主要区别为该申请着重研究了
slr0681
基因在高盐胁迫条件下作用于类胡萝卜素代谢途径一些关键基因的影响，对具有药用价值的蓝藻叶黄素
、
玉米黄素
、
海胆酮和
β
‑
胡萝卜素含量提高明显，分别提高了
1.2
倍
、1.1
倍
、1.7
倍和
1.05
倍
。
中国专利文献
CN114854648A(
申请号：
202210686467.0)
公开了能够耐受高光强的集胞藻驯化菌株的驯化方法；现有专利文献公开的内容，与本专利技术的技术方案和产生的技术效果明显不同
。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种高光条件下提高微藻
β
‑
胡萝卜素含量的方法及应用
。
[0007]本专利技术首次发现，将微藻中
slr0681
基因敲除获得微藻突变株
Δ
slr0681
，在高光胁迫条件下，与野生型相比，突变体中总类胡萝卜素的含量降低，但是能够提高突变体中蓝
藻叶黄素
、
海胆酮和
β
‑
胡萝卜素的含量，分别增加了
10
％
、50
％和
40
％；尤其是对
β
‑
胡萝卜素的含量增加明显
。
[0008]本专利技术还发现，与野生型相比，突变体的
sll1556
基因表达水平提高了
1.2
‑
8.5
倍，结构蛋白基因
psaB
的表达量也有明显增加
。
而
sll0088
和
slr1468
基因表达水平分别下降了约
60
％
‑
80
％
。
[0009]本专利技术技术方案如下：
[0010]一种
slr0681
基因在调节集胞藻适应光胁迫中的应用，所述
slr0681
基因核苷酸序列如
SEQ ID NO.43
所示；是通过在集胞藻中敲除
slr0681
基因，获得突变株
。
[0011]一种
slr0681
基因在高光条件下合成集胞藻类胡萝卜素中的应用，所述
slr0681
基因核苷酸序列如
SEQ ID NO.43
所示；是通过在集胞藻中敲除
slr0681
基因，获得突变株
。
[0012]根据本专利技术优选的，所述类胡萝卜素包括：蓝藻叶黄素
、
海胆酮和
β
‑
胡萝卜素
。
[0013]进一步优选的，所述类胡萝卜素为
β
‑
胡萝卜素
。
[0014]根据本专利技术优选的，所述应用中，所述藻株为集胞藻
PCC6803。
[0015]根据本专利技术优选的，上述应用，包括如下步骤：
[0016](1)
以序列表中
SEQ ID NO.39、SEQ ID NO.40
所示序列分别为上游引物，以
SEQ ID NO.41、SEQ ID NO.42
所示序列分别为下游引物从集胞藻
PCC6803
基因组
DNA
中分别扩增得到
slr0681
基因的上下游片段；
[0017](2)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
slr0681
基因在调节集胞藻适应光胁迫中的应用，所述
slr0681
基因核苷酸序列如
SEQ ID NO.43
所示；是通过在集胞藻中敲除
slr0681
基因，获得突变株
。2.
一种
slr0681
基因在高光条件下合成集胞藻类胡萝卜素中的应用，所述
slr0681
基因核苷酸序列如
SEQ ID NO.43
所示；是通过在集胞藻中敲除
slr0681
基因，获得突变株
。3.
如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述类胡萝卜素包括：蓝藻叶黄素
、
海胆酮和
β
‑
胡萝卜素；优选的，所述类胡萝卜素为
β
‑
胡萝卜素；优选的，所述应用中，所述藻株为集胞藻
PCC6803。4.
如权利要求2所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：
(1)
以序列表中
SEQ ID NO.39、SEQ ID NO.40
所示序列分别为上游引物，以
SEQ ID NO.41、SEQ ID NO.42
所示序列分别为下游引物从集胞藻
PCC6803
基因组
DNA
中分别扩增得到
slr0681
基因的上下游片段；
(2)
将两基因片段连接到
T3
克隆载体后转化至大肠杆菌
DH5
α
，筛选阳性克隆并测序，制得
slr0681
‑
T3
质粒；
(3)
将
slr0681
‑
T3
质粒用
BamHⅠ单酶切，回收载体片段；
(4)
用
BamH I
单酶切
pBluescript
‑
Kan
载体，回收卡那霉素抗性片段；
(5)
用
T4
连接酶连接载体片段和卡那霉素抗性片段后转化至大肠杆菌
DH5
α
；
(6)
通过筛选阳性克隆，获得集胞藻
slr0681
基因敲除载体，命名为
p
Δ
slr0681
；
(7)
将步骤
(6)
制得的重组载体
p
Δ
slr0681
转化到集胞藻
PCC6803
，经筛选，制得敲除
slr0681
基因的集胞藻突变株；
(8)
培养步骤
(7)
中制得的突变株，提取，制得类胡萝卜素
。5.
如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述步骤
(1)
中，
PCR
扩增体系如下：2×
Trans T...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈高，耿耘，邵亚会，钟怀荣，宣宁，杨文龙，张嘉烨，孙秀芹，边斐，于金慧，张樱馨，曹雪，
申请(专利权)人：山东省农业科学院，
类型：发明
国别省市：