[发明专利]利用GABA促进微藻中油脂和GABA快速积累的方法

说明书

本发明涉及利用GABA促进微藻中油脂和GABA快速积累的方法，属于生物工程领域。步骤为：以葡萄糖为碳源异养培养单针藻，待单针藻生长至对数生长期后期收集藻细胞，用新鲜的BG‑11培养基稀释重悬浮藻细胞作为诱导藻液；用双蒸水配制100mmol/L的GABA母液，将其添加到含有40μmol/L镉诱导藻液中稀释GABA浓度为0.25‑25mmol/L，并置于温度为24～26℃、光照条件下诱导培养。本发明可提高油脂和GABA含量，同时利用微藻吸收了重金属镉，也为利用微藻生产GABA和生物处理工业废水提供了新的思路。

技术领域

本发明涉及利用GABA促进微藻中油脂和GABA快速积累的方法，属于生物工程领域。

背景技术

微藻生物质作为替代陆生植物生产生物燃料的原料，因其可以进行光合作用，能有效利用太阳能将水、二氧化碳和无机盐转化为有机物。微藻具有光合利用率高、生长速度快、对生长环境要求低及储能物质(油脂、烃)含量高等优点已被广泛研究。

在异养条件下微藻利用葡萄糖等有机碳源可快速积累生物质，大大缩短了藻细胞生长周期，提高了细胞生物量产率，但异养条件下培养的藻细胞品质较差，一般获得的藻细胞油脂含量较低，因此异养阶段一般不适于积累油脂。而采用两阶段法诱导微藻积累油脂成为当今研究的热点，Zhao等利用“异养-光诱导”大幅度提高了微藻中油脂含量。

除了合成油脂外，微藻在非生物胁迫下可积累其他的代谢物，如色素、蛋白质等。GABA(γ-氨基丁酸)是一种四碳非蛋白类氨基酸，因其具有抗氧化、可调控植物在生物和非生物胁迫下的抗性被广泛关注。因此，GABA(γ-氨基丁酸)不仅是一种代谢物更是一种新型的植物生长调节剂。此外，前人报道研究表明植物生长调节剂可调控微藻在非生物胁迫下的生长和代谢。而GABA(γ-氨基丁酸)用于调控微藻生长和油脂合成还未见报道。

镉(Cd)作为工业废水中最主要的重金属污染源之一，对动物和人类有很强的毒害作用；此外，镉(Cd)对植物生长和发育也会产生较强的负面效应，因此，清除和回收环境中的镉尤为重要。采用生物吸附可以有效清除环境中的镉离子(Cd²⁺)。Zhao等报道了镉胁迫有助于微藻中油脂的合成，但会抑制微藻生长，进而增加利用微藻产油的成本；而GABA(γ-氨基丁酸)作为植物生长调节剂，可能有利于缓解微藻对镉(Cd)毒的抗性，因此采用添加外源GABA(γ- 氨基丁酸)诱导微藻在镉(Cd)胁迫下同时积累油脂和內源GABA (γ-氨基丁酸)，一方面可能进一步提高微藻油脂产率，同时用于生产副产物GABA(γ-氨基丁酸)，另一方面也为微藻吸附废水中的重金属镉(Cd)提供了新的思路。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供利用GABA促进微藻中油脂和GABA快速积累的方法，采用可异养的微藻，进行藻种异养的培养使藻细胞在短时间内快速生长，随后稀释至适量的浓度进行光自养培养，利用外源添加GABA(γ-氨基丁酸)促进镉胁迫藻细胞大量积累油脂和內源GABA(γ-氨基丁酸)，同时借助微藻吸收Cd²⁺(镉离子)；本发明操作简单，能够缩短藻细胞的生长周期，提高微藻中油脂的产率和GABA含量，同时吸附培养基中的Cd²⁺(镉离子)。

利用GABA促进微藻中油脂和GABA快速积累的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a、诱导藻液的制备：以葡萄糖为碳源的BG-11培养基异养培养单针藻，待单针藻生长至对数生长期后期5000r/min离心5min收集藻细胞，在超净台中，用灭菌后新鲜的BG-11培养基稀释重悬浮藻细胞至0.7g/L作为诱导藻液,向其中加入Cd²⁺，得到含有40μmol/L Cd²⁺的诱导藻液；

b、诱导藻细胞积累油脂和GABA：将GABA和双蒸水配制得到 100mmol/L的GABA母液，将GABA母液添加到步骤(a)的诱导藻液中稀释GABA浓度为0.25-25mmol/L，并置于温度为24-26℃、光照条件下诱导培养，得到最终的培养液。