钟彩荣1 陈钦常1 许涵玥1 曾子航1 徐绍丝1 车丹丹1,2 方静平1* ，何勇锦1,2*
1 福建师范大学生命科学学院
2 福建师范大学工业微生物教育部工程研究中心
海洋微藻是一种多功能型的细胞工厂，可合成色素、多糖、多不饱和脂肪酸PUFAs等多种活性产物，广泛应用于食品、医药、饲料、化妆品等领域。在众多的海洋微藻藻种中，等鞭金藻(Isochrysis)具有生长快、光合效率高、岩藻黄素与多不饱和脂肪酸(PUFAs，如十八碳四烯酸、二十二碳六烯酸)合成能力强、无细胞壁结构等优点，受到科技工作者和微藻企业家的关注，已应用于开发意大利面、饼干、酸奶等功能性食品。有研究报道，岩藻黄素被证实具有抗炎、抗肥胖、抗癌、抗菌、神经保护、促进轴突生长、改善代谢、治疗呼吸道疾病等多种药理作用；多不饱和脂肪酸也能改善糖尿病、骨质疏松症;胞外多糖能促进新陈代谢，增强机体免疫力。因此，利用等鞭金藻开发岩藻黄素和多不饱和脂肪酸应用于食品具有重要的意义。
光质是影响光合自养微藻细胞生长和产物合成的重要因素之一。不同的光质拥有不同的光量子通量密度、光谱波长等特性，影响光合自养微藻细胞的光合作用效率和固碳性能，表现出细胞生长性能和产物合成的差异。对于等鞭金藻藻种，已有研究表明不同来源的等鞭金藻藻种对光质的选择存在较大差异性。例如，Che等研究发现，等鞭金藻先用(来源韩国海洋微藻培养中心)混合光(蓝光和红光)培养再绿光培养可获得最高的油脂含量(62.5%)。Bu等研究表明，湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis) 在红光条件下表现最高的生长速率；但是，绿光培养的微藻细胞具有最高的叶绿素含量。值得注意的是，关于光质影响等鞭金藻合成生物活性产物的研究中，科技工作者仅仅关注光质对等鞭金藻细胞某一种活性产物合成的影响。然而，正如上文所述，等鞭金藻会合成岩藻黄素和多不饱和脂肪酸活性物质。基于此，需要通过研究工作筛选出一种合适的光质，实现等鞭金藻协同合成岩藻黄素和多不饱和脂肪酸的平衡，使藻细胞最大化合成其活性物质。
本课题组前期研究表明，在中试规模柱式光反应器(50L)下，采用半连续培养方式(培养过程补充氮源和磷酸)养殖等鞭金藻(Isochrysis sp. ISO-FJ)可获得可持续再生的油脂和岩藻黄素。因此，本研究选择等鞭金藻(Isochrysis sp. ISO-FJ)为出发藻株，研究三种光质(白光、红光和绿光) 对等鞭金藻协同合成岩藻黄素和多不饱和脂肪酸性能的影响，为中试调控等鞭金藻生长和活性产物合成提供科学依据。
代表性結果
讨论与结论
本实验探究了白光(400～700nm)、红光(620～650nm)和绿光(500～580nm)三种不同光质对等鞭金藻的生长和生物活性产物积累的影响。实验结果发现，不同光质会明显影响等鞭金藻的生长和生物活性产物的协同合成。在微藻细胞生长方面，与红光和绿光组相比，采用白光培养等鞭金藻更有利于藻细胞的生长和硝酸氮营养物质的吸收。在生物活性物质合成方面，在所选择三种光质中，藻细胞在绿光条件下可合成最大的岩藻黄素、胞外多糖和PUFAs。由此可见，白光可以促进等鞭金藻的生长，而绿光更有利于生物活性物质的积累。今后可采用两步法(先用白光培养再用绿光培养)培养等鞭金藻，研究是否可显著提高等鞭金藻细胞生长与生物活性物质的合成，促进等鞭金藻生物活性物质规模化生产。该研究成果发表在《天然产物研究与开发》2023年第10期，欢迎引用(点击左下方“阅读原文”可查看全文)。
引用格式：钟彩荣,陈钦常,许涵玥,等.光质对等鞭金藻的生长和生物活性产物合成的影响[J].天然产物研究与开发,2023,35:1775-1781. Zhong XR,Chen QC,Xu HY,et al.Effect of different light qualities on the growth and bioactive compounds biosynthesis of Isochrysis sp. ISO-FJ[J].Nat Prod Res Dev,2023,35:1775-1781.·
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