[發明專利]具高生長速率杜氏藻突變藻株及其復合誘變選育方法

有效

• 申請號: 200910136642.3
• 申請日: 2009-05-11
• 公開（公告）號: CN101597571A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 吳洪;尹順吉;王媛媛;鄧平;蔡忠貞;袁普衛
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C12N15/01;C12N13/00;C12P23/00;C12P17/04;C12P17/06;C12P7/22;C12P7/64;C12R1/89
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王 旭

技術領域

本發明涉及微生物工程領域，具體而言，本發明涉及使用紫外線誘變與高溫高光強處理選育杜氏藻的方法，以及由所述方法得到的一株具有高生長速率的杜氏藻誘變株ENN0001-1。

背景技術

由于化石能源的日趨減少以及使用化石能源造成的環境污染的加劇，使科研工作者把注意力集中到可再生能源的開發利用上。在各種可再生能源中，具有廣泛實用價值的能源是生物質能。生物質是地球上最普遍的一種可再生能源資源，它包括林業生物質、能源作物、水生植物、農業廢棄物、城市垃圾、有機廢水和人畜糞便等。在生物質的循環利用中，生物質轉化產生的碳與植物生長所吸收的碳的量幾乎相等。因此生物質的利用不會造成大氣中CO₂的增加。生物質燃料中硫含量極少，不會排放導致酸雨的二氧化硫；而且生物質燃燒產生的灰分較少，這些灰分還可用作農作物肥料。目前，在世界能源消耗中，生物質能占14％，在發展中國家占40％以上。1993年，世界糧農組織(FAO)預測，到2050年，以生物質能源為主的可再生能源將提供全世界60％的電力和40％的燃料，其價格低于化石燃料。

藻類是最低等的、自養的放氧植物，它是低等植物中種類繁多、分布極其廣泛的一個類群。無論是海洋、淡水湖泊等水域，或是潮濕的土壤、樹干等處，幾乎在有光和潮濕的任何地方都能生存。微藻是指一些微觀的單細胞、群體或絲狀的藻類，大多數是浮游藻類，生物量大、分布廣。地球上的生物每年通過光合作用可固定8×10¹⁰t碳，生產1.46×10¹¹t的生物質，其中40％應歸功于藻類的光合作用。

科研人員已逐步認識到，微藻作為生物能源，具有多方面的開發價值：繁殖快且所需養分不多，主要是陽光、水和CO₂，不會與農牧業爭地；相對于其他植物，藻類含有較高的脂類、可溶性多糖等，可以用來生產生物柴油或乙醇，還可望成為生產氫氣的一條新途徑；同木質纖維素材料相比，藻類的光合作用效率比樹木高；易被粉碎和干燥，預處理成本較低；熱解所得生物質燃油熱值高，平均高達33MJ/kg，是木材或農作物秸稈的1.6倍；利用光合作用生長繁殖，捕獲廢氣中的CO₂，可起到保護環境的作用。

要生物質能源利用實現工程化、商業化，就必須保證藻類原料的充分供應。結合我國的實際情況，主要通過如下2條途徑來獲得藻類原料：(1)回收利用富營養化水體中的浮游藻類；(2)大規模戶外養殖微藻。前者在很大程度上受到地域和自然環境等很多的限制，而后者則依賴于具有快速生長、高效光合固碳和含油率高等優點的藻種的獲得。目前，生物能源產業不斷興起，通過傳統方法馴化篩選優良藻種周期較長，但輔以紫外誘變等技術改變生物本身的基因，通過多步篩選確定，有希望得到具有穩定優良性狀的可用于產業化的種系。

杜氏藻是世界范圍內高鹽環境的主要初級生產者，從發現至今已有百余年的歷史。杜氏藻為單細胞的真核生物，雙鞭毛，單核，沒有細胞壁，新陳代謝旺盛。杜氏藻的研究價值主要體現在以下幾個方面：(1)由于杜氏藻是最耐鹽的真核生物，是進行植物耐鹽生理研究理想的模式生物；(2)杜氏藻富含胡蘿卜素及高蛋白，可以直接作為食品，或作為精細化工生產胡蘿卜素的原料；(3)是抗性基因的供體；(4)可以作為表達外源蛋白的新型生物反應器；(5)杜氏藻是高鹽環境的主要初級生產者，具有重要的生態意義；(6)某些杜氏藻總脂含量較高。

紫外線對高等植物具有較強的生物學效應，能夠在農業上進行誘變育種，具有操作簡單、經濟等優點。紫外線育種技術在藻類中已有大量報道，已報道紫外線在小球藻、螺旋藻等誘變育種中都起到很大作用，但在杜氏藻中報道較少。

此外，我國沿海地區是微藻生長的主要環境，但這些地區大都具有高溫高光的特點，如何提高微藻在這些地區的生長速率和增加經濟效益是微藻養殖的關鍵問題，對于微藻的高光和高溫篩選已有一定報道，但對于杜氏藻的紫外誘變和高溫高光處理聯合的復合誘變，并針對生長速率進行篩選的方法還未見報道。

本發明待解決的技術問題

目前，基于杜氏藻在生產營養品、甘油、生物柴油以及食品和動物餌料方面的功用，其已成為世界重要的養殖藻類之一。但是微藻大規模養殖仍然面對成本高，生物量累計較為緩慢等一系列問題。因此，在自然選育之外，通過生物技術手段誘變藻株，針對生長速率篩選杜氏藻突變株就顯得尤為重要。此外，目前用于藻類育種的誘變育種技術篩選時間較短，通常只經過一次篩選，得到的突變藻株遺傳穩定性相對較差，容易出現回復突變。