[发明专利]一种筛选螺旋藻品系生产性状优劣的方法

说明书

技术领域

本发明属于螺旋藻开发应用的技术，特别涉及一种筛选螺旋藻品系生产性状优劣的方法。

背景技术

螺旋藻(Spirulina)，是一种光合放氧、呈规则螺旋形的原核丝状微藻，系蓝藻门(Cyanophyta)、颤藻目(Oscillatoriales)、颤藻科(Oscillatoriaceae)的一个属[武汉植物学研究，1997，15(4)：369-374]，因其富含优质蛋白和多种生物活性物质而受到国内外的极大关注，目前已在大量研究的基础上形成了庞大的螺旋藻产业，并应用于食品、生物医药保健、饲料、精细化工等领域。该属中的钝顶螺旋藻(Spirulinaplatensis)是国内外在商业化养殖生产与开发中应用最广泛的品种。值得指出的是，众多的实验研究与长期的生产实践表明，钝顶螺旋藻种下有许多品系，它们对温度、光质、光照强度，以及培养液的盐度、pH和营养成分等环境因子的要求与适应性存有显著差异[水生生物学报，1999，23(1)：59-64]。目前国内外几乎都采用开放或半封闭、跑道型循环式培养池这一较粗放的养殖生产模式，许多环境因子，特别是温度和光照强度，难以人为调控，有些钝顶螺旋藻品系在实验室或生产小试中虽然表现出优良的生产性能，但进入生产池后，因难以适应环境因子的较大变化而无法应用于大规模生产。因此，选育品性兼优的品系一直是螺旋藻养殖生产与开发中最重要的环节与技术要点之一。

目前国内外鉴别螺旋藻品系优劣的常规方法是，先在实验室作多种环境因子交叉组合培养试验，根据所测定的生长曲线、光合放氧、生化组成等指标作初步筛选；再依次转接到室外约5m²、50m²及500m²的培养池中于不同季节与气候及营养条件下进行养殖小试、中试与生产性试验，进而筛选出优良藻株。这一方法虽然实用，但程序繁琐、工作量大、周期长、成本高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，建立既实用，又简便、耗时少、低成本的螺旋藻品系优劣的鉴别新方法，以满足当前国内外螺旋藻产业不断发展的实际需要。

本发明是在长期研究螺旋藻分子遗传学背景，特别是细胞骨架蛋白基因mreB的基础上，建立起一种鉴别螺旋藻品系生产性状优劣的新方法。

我们通过设计特定的引物，利用PCR等分子生物学方法克隆并测定了5株钝顶螺旋藻品系(分别为Sp-4、Sp-12、Sp-17、Sp-18、Sp-37)的mreB基因序列，进而利用生物信息学及分子系统分类学等分析显示，依据mreB基因序列的差异位点数和相似程度，这5株品系被分成有显著差异的两大类。即Sp-4、Sp-12和Sp-17为一类；Sp-18和Sp-37为一类。长期的实验研究与生产实践表明，这5株钝顶螺旋藻品系在温度、光照等环境因子能自动调控的实验室培养试验中均表现优良，但只有Sp-4、Sp-12和Sp-17这3株品系在实际生产养殖中表现优良，而Sp-18与Sp-37则因对温度和光照强度适应能力差而不能用作生产良种。由此可见，mreB基因序列特征与螺旋藻生产性状存在着相关性。因此，应用mreB基因序列可以作为鉴别螺旋藻生产性状优劣的分子标记，即被鉴别品系的mreB基因序列若与Sp-4、Sp-12、Sp-17的聚成一类，则可能生产性状优良；若与Sp-18、Sp-37的聚成一类，则可能不可应用于生产。

具体地，为解决技术问题，本发明提供的筛选螺旋藻品系生产性状优劣的方法，是对被鉴定螺旋藻品系的mreB基因进行测序，并与已知钝顶螺旋藻品系Sp-4、Sp-12、Sp-17、Sp-18、Sp-37一起进行基于mreB基因序列的差异位点数分析及系统发生树构建；如果被鉴别螺旋藻品系与Sp-4、Sp-12和Sp-17的mreB基因序列聚成一类，表示被鉴定螺旋藻品系生产性状优良能够应用于大规模养殖生产；如果被鉴别螺旋藻品系与Sp-18、Sp-37的mreB基因序列聚成一类，则表示被鉴定螺旋藻品系生产性状劣不能应用于大规模养殖生产。

该方法具体包括以下步骤：

(1)PCR引物设计与扩增