一种藻类孢子释放方法与流程

文档序号:18398505发布日期:2019-08-09 23:38阅读:1995来源:国知局

本发明涉及生物技术领域,特别是涉及一种藻类孢子释放方法。



背景技术:

随着社会飞速发展,海洋环境富营养化程度日趋严重。诸如绿潮等海洋灾害的爆发愈加频繁,规模亦越来越大。2009年,青岛沿岸地区爆发了世界上存在报道的最大规模的绿潮,给国家带来难以估量的生态及经济损失。随后10年,绿潮每每如约而至。经先前学者鉴定,绿潮原因种为浒苔(ulvaprolifera)。浒苔生活史为同形世代交替,产四鞭毛的孢子细胞,并以其附着发育作为整个生命周期的起点。孢子抗逆能力极强,往往形成孢子场,待条件适合后附着于附着基之上快速发育,从而成为下次绿潮爆发的潜在源头。因此,为达到从源头控制、缓解绿潮之目的,需深入了解浒苔孢子形成、释放及附着机理,其中又以附着机理为首要因素。

针对于孢子附着、发育方向的研究,需有效控制浒苔孢子释放至外界环境中。先驱学者针对孢子释放这一难点问题,设计了一系列经典释放方案,诸如碎片化法、干出法、激素法等。碎片化法指采用消毒设备将藻体进行机械打碎,挑取长度为1cm左右藻段,转移至1.5ml离心管中培养,诱导孢子囊形成,待孢子释放后收集孢子用以后续分析实验。

干出法是利用胁迫机理,通过不利环境条件刺激浒苔孢子释放。取洁净藻体,黑暗条件下避光干出10-12h,使藻体失水程度达到60%左右。干出处理后藻体进行快速复水,待藻体恢复水分后,置于烧杯内培养以诱导孢子产生。当藻体培养至呈现黄褐色时,收集培养水体,4℃低速离心富集孢子细胞以用于后续实验。激素法则是利用部分天然产物,如2,4-表油菜素内酯等,进行低浓度(0.1~0.2mg/l)暴露实验,待培养2-3天后收集培养水体,通过低速离心法分离、富集孢子细胞。

碎片化法以及干出法均可获得一定数量的浒苔孢子细胞。但在孢子释放率方面并不理想。大部分藻体直接白化死亡而不产生孢子释放。激素法在释放率方面效果尚佳,释放周期较其它方法短,但残留的激素难以除去,导致后续从事孢子细胞附着、发育方面相关研究时受到干扰。同时,孢子细胞的附着能力保留时间短,不同藻体的孢子释放时间亦难以同步,在收集孢子过程中的,为保证孢子不丧失活性以用于后续实验,孢子暂存方案成为一个技术难点。



技术实现要素:

本发明正对现有技术中存在的不足,提供了一种藻类孢子释放方法,可有效提高藻体孢子释放成功率。

一种藻类孢子释放方法,包括以下步骤:

(1)将藻体在黑暗条件下干出10~12h;

(2)将干出后的藻体再复水;

(3)对藻体进行碎片化处理;

(4)对碎片化后的藻体诱导培养释放孢子。

优选的,所述藻类为绿藻纲石莼属藻类。更优选的,所述藻类为孔石莼或浒苔。

优选的,步骤(1)干出前,先对藻体进行驯化培养,驯化培养的方法为:将藻体于恒温光照培养箱中驯化培养30天,条件为20℃,盐度30ppt,光照强度3000lux,光暗比12∶12。

培养时,采用无菌海水驯化藻体。期间以大型海藻常用培养基pes培养基做营养盐加富处理,以确保驯化环境中藻体生长所需的营养成分。

优选的,步骤(3)对藻体进行碎片化处理时,藻体碎片最大尺寸不大于1cm。更优选的,步骤(3)对藻体进行碎片化处理时,藻体碎片最大尺寸不大于0.5cm。进一步优选的,步骤(3)对藻体进行碎片化处理时,藻体碎片最大尺寸不大于1mm。研究发现,碎片化程度越高,藻体分切的越细小,则孢子释放时间越早,且释放率越高。但藻体分切也不宜过于细小,过于细小之后,操作比较麻烦,所以大约1mm左右为最适宜的大小。

优选的,步骤(4)诱导培养条件为:温度25℃~35℃,盐度25~35ppt,光照3000lux,光暗比12∶12。更优选的,步骤(4)诱导培养条件为:温度25℃,盐度25~30ppt,光照3000lux,光暗比12∶12。最优选的,步骤(4)诱导培养条件为:温度25℃,盐度25ppt,光照3000lux,光暗比12∶12。在诱导孢子释放过程中,温度和盐度的影响较大,高盐度(35ppt)情况下孢子释放率显著低于低盐度(25ppt)和正常盐度组(30ppt);而温度方面,较高温度下(30℃、35℃)孢子释放率不如较低温度(25℃)下。

本发明经研究发现,采用干出结合碎片化的技术方案,能够更为有效的诱导藻体孢子释放。在干出方面,相较于先前相关研究的光照条件下干出诱导,黑暗条件下干出可更好的保证藻体不会因失水过多而直接死亡,进而导致释放失败。通过将藻体碎片化处理,能够有效提高孢子释放效率,并且,碎片化程度越高,即藻体分切的越细小,对孢子释放越有利。

具体实施方式

下面为针对石莼属(ulva.sp)两种常见物种浒苔(u.prolofera)以及孔石莼(u.lactuca)进行孢子释放实验。

实施例1

(1)实验样品驯化培养:取适量孔石莼样品,于恒温光照培养箱中驯化培养30天,条件为20℃,盐度30ppt,光照强度3000lux,光暗比12∶12。海水采用pes培养基加富处理。

(2)样品黑暗干出条件探索:驯化完成后,采用灭菌海水冲洗后,消毒棉签清除表面杂质,黑暗条件下分别干出10h、12h、24h并分别标记为a、b、c组。干出同时准备藻段培养所需48孔细胞培养板。干出完成后样品,分别测定各组失水程度为59%、55%、72%。

(3)干出样品复水:干出藻体于灭菌环境下复水,以韧性恢复作为复水完成之标准。待工作完成后,进行后续碎片化工作。

(4)样品碎片化处理:复水完成后样品通过灭菌刀片切断、组织剪剪短、1ml灭菌枪头穿刺等手段,分别长度约为1cm、0.5cm的藻段以及直径约为1mm的圆形藻片。依据长度不同标注为a、b、c组。结合步骤2中干出时间的差异,设置组别为aa、ab、ac、ba、bb、bc、ca、cb、cc。

(5)组织碎片培养诱导孢子释放:将藻段转移至48孔板后,培养条件变更为温度25℃,盐度25ppt,光照3000lux,光暗比12∶12。培养4天后,镜检观察到孢子释放现象。

(6)孢子收集及孢子复苏:采用移液器快速收集培养液,冰面暂存;收集时间不超过2小时。富集后的孢子液小心移除上清,于20℃条件下水浴复苏20min。通过镜检观察,孢子游动性完好,后续实验中存在附着现象,证明释放技术及复苏手段有效。

(7)孢子释放率总结:各组别中释放率存在显著差异。其中,干出时间长短将显著影响孢子释放效率。ca、cb、cc(干出24h组)内未观察到孢子释放现象,藻体直接白化死亡。在碎片化程度相同时,10h与12h带来的影响并不显著。在碎片化方面,当碎片化程度为1cm时(aa、ba、ca),其释放率均未超过50%。随着碎片化程度增加,孢子释放率逐渐递增。在干出处理时间相同时,直接1mm的圆形藻片表现出最佳的孢子释放能力。在本次实验中,bc组检测到最高的孢子释放率,约为80%;因此孢子释放最佳条件为干出时间12h、碎片化至直径为1mm的藻片。

实施例2

(1)实验样品驯化培养:取适量浒苔样品,于恒温光照培养箱中驯化培养30天,条件为20℃,盐度30ppt,光照强度3000lux,光暗比12∶12。海水采用pes培养基加富处理。

(2)样品黑暗干出条件探索:驯化完成后,选取片状、分支较少的浒苔藻体,采用灭菌海水冲洗后,消毒棉签清除表面杂质,黑暗条件下分别干出10h、12h、18h。干出同时准备藻段培养所需48孔细胞培养板。干出完成后样品,分别测定各组失水程度为67%、60%、78%。

(3)干出样品复水:干出藻体于灭菌环境下复水,以韧性恢复作为复水完成之标准。待工作完成后,进行后续碎片化工作。

(4)样品碎片化处理:复水完成后样品通过灭菌刀片切断、组织剪剪短、1ml灭菌枪头穿刺等手段,分别长度约为1cm、0.5cm的藻段以及直径约为1mm的圆形藻片。

(5)孢子释放诱导条件摸索:将藻段转移至48孔板后,进行培养条件摸索。温度分别设置25℃、30℃、35℃,盐度25、30、35ppt,光照3000lux,光暗比12∶12。结合步骤2、4中干出时间及碎片化处理条件的不同,做各条件交叉培养。培养3-5天后,镜检观察到孢子释放现象。

(6)孢子收集及孢子复苏:采用移液器快速收集培养液,冰面暂存;收集时间不超过2小时。富集后的孢子液小心移除上清,于20℃条件下水浴复苏20min。通过镜检观察,孢子游动性完好,后续实验中存在附着现象,证明释放技术及复苏手段有效。

(7)孢子释放率总结:不同前处理样品间孢子释放存在显著差异。在干出时间方面,24h样品在复水后,培养2天全部白化死亡,未见孢子释放现象。18h样品孢子释放率较差。10h与12h干出处理组别对比未出现显著差异。碎片化处理方面,1cm藻段与0.5cm藻段的孢子释放时间较1mm藻片存在1-2天的延迟,在释放率方面亦显著低于1mm藻片。在后续的诱导孢子释放过程中,盐度、温度的影响不容忽视。高盐度组(35ppt)其释放率显著低于低盐度(25ppt)以及正常盐度组(30ppt),盐度为25ppt时,呈现最佳释放效率。温度方面,25℃时呈现最佳释放效率,高温(30℃、35℃)下不如25℃时释放率高。综上所述,浒苔孢子释放的最佳前处理方式为干出时间10-12h,碎片化至1mm藻段,后续诱导条件组合为温度25℃,盐度25ppt。

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