本发明螺旋藻培养领域，具体涉及一株通过太空育种获得的高品质海水螺旋藻及其用途。
背景技术：
：：螺旋藻(spirulina)为蓝藻门、颤藻目、颤藻科、螺旋藻属的一类原核藻类，它具有抗艾滋病毒、抗肿瘤、抗氧化、抗辐射、抗衰老、改善肠胃功能、降血脂等多种生理活性，已成为一种国际公认的超级营养与保健食品。螺旋藻含有60％的蛋白质以及其他丰富而独特的生物活性物质，如γ-亚麻酸、藻蓝蛋白、β-胡萝卜素、肌醇、螺旋藻多糖、维生素b12、矿物质等。螺旋藻含有的生物活性物质中，藻蓝蛋白、螺旋藻多糖和高β-胡萝卜素的螺旋藻油备受关注。藻蓝蛋白是自然界中一种特殊的蓝色色素蛋白，它具有抗癌细胞、抗肿瘤、抗氧化、清除自由基、抗过敏等生理功能，可以用作天然色素、荧光探针、药品、保健品和食品；螺旋藻多糖是螺旋藻特有的活性成分，具有增强人体的免疫力、抗辐射、抗衰老、降血糖、抗疲劳、抗肿瘤等活性；富含β-胡萝卜素的螺旋藻油具有抗氧化剂、抗炎、抗癌、调节免疫功能、着色等功效，开发前景大。我国是世界上最大的螺旋藻生产国，目前有100多家企业进行螺旋藻生产，它们主要分布于云南、海南、江西、广西和福建等地区。中国螺旋藻产业经过20年的快速发展，整个产业链现阶段面临众多严峻问题：1)企业同质化严重，大多数螺旋藻养殖企业在技术、藻种、销售渠道等方面非常相似，处在整个产业链的相同生态位，竞争异常激烈；2)产品价值被低估，螺旋藻养殖企业以螺旋藻粉为终端产品，大部分出口至国外，利润空间被严重压缩；3)缺少螺旋藻深加工企业，藻蓝蛋白、螺旋藻多糖等活性物质未被有效开发；4)产品应用范围局限，螺旋藻产品主要以保健品形式销售，市场空间小。为了解决螺旋藻产业中面临的问题，目前国内许多企业和研究院所集中在以下两个方面开展工作：1)提高螺旋藻藻粉的品质，获得更高利润；2)开发螺旋藻深加工产品，提取螺旋藻多糖、藻蓝蛋白及螺旋藻油等活性物质，提高螺旋藻的附加值，但国内产业转型至今未有太大突破，目前国内仅有少数几家企业生产藻蓝蛋白，而螺旋藻多糖和螺旋藻油未见任何企业生产。螺旋藻深加工的技术瓶颈在于：1)缺少高性能的工程螺旋藻藻株，无法生产出藻蓝蛋白、螺旋藻多糖和β-胡萝卜素含量高的螺旋藻；2)螺旋藻生长速率慢，增加了螺旋藻原料成本。微藻太空育种是一种较为高效的人工育种方式，利用宇宙辐射、微重力和复杂电磁环境等因素对微藻的诱变作用，使微藻细胞发生遗传变异，一次性获得大量的突变株，然后从诱变株中筛选出生长速率快、生物量高、遗传性状稳定且具有开发价值的藻株。与传统育种相比，太空诱变育种的最大优势是变异机率高、变异范围广、育种周期短，可在相对较短时间内，创造出优质的种质资源。本专利提供的海水螺旋藻藻株经太空育种并多次筛选获得，该藻株生长速率快，可同时积累高含量的藻蓝蛋白、螺旋藻多糖和β-胡萝卜素，具有较高的开发价值。目前已公开的螺旋藻相关专利中，未发现涉及螺旋藻藻种保护的专利，检索到有通过改变培养条件提高螺旋藻生物质产率和活性物质含量的专利，代表性专利如下：1)一种同时提高螺旋藻生物质和多糖产率的方法(201210318629.1。该发明通过控制营养盐的添加，使其生物质和多糖同时积累，解决了螺旋藻生物质与多糖不能同时积累的矛盾，实现了快速高效地生产螺旋藻多糖。螺旋藻通常在户外跑道池中进行培养，户外培养受各种天气条件影响，室内评价结果在户外放大存在许多不确定因素，且该技术设计营养盐的方式，该技术需要人力实现，增加了培养成本。2)螺旋藻藻种的选育方法(201510280488.2)。该发明公开了一种螺旋藻藻种的选育方法。该发明改变滤网筛选藻种的粗糙育种方法为毛细管精选育种，通过单细胞筛选，清除不良螺旋藻个体，获得高度纯化、品质优良、生长速度高的螺旋藻藻种，可使螺旋藻产量提高30％-50％，产品质量得到进一步改善。该专利技术获得的藻株存在局限，原始藻株不具备的性能，通过该筛选方法也无法使新藻株获得。3)提高螺旋藻细胞碳水化合物含量的方法(201210418828.x)。该发明提供了一种提高螺旋藻细胞碳水化合物和多糖含量的方法，将螺旋藻藻液注入藻池里，静置后使螺旋藻细胞悬浮于藻池表面，置于强光下照射，使大部分螺旋藻细胞下沉于液体底层，收集底层螺旋藻细胞作为提取螺旋藻多糖的原料。螺旋藻碳水化合物含量增加约16个百分点以上，大大提高了螺旋藻养殖效率，降低了生产成本，显著提高了经济效益。该专利技术规模放大存在较大问题。4)太空螺旋藻育种方法(200910181145.5)。该发明方法包括太空诱变、分离筛选、重复选育等步骤,采用该方法选育出的螺旋藻藻体长度、宽度、螺距、螺宽、螺旋数、营养成分都优于普通藻种的变异藻种。该专利可以用于保护太空育种筛选高性能螺旋藻藻株的技术，但并未针对某一特性藻株的保护，与本专利在技术上并不冲突。通过对上述专利进行分析，并未发现对螺旋藻藻株的保护相关专利，在提高藻蓝蛋白和螺旋藻多糖含量方面，已公开的技术以改变培养条件或工艺实现，上述技术在户外放大过程中需要考虑的因素多，难以进行放大，不具备可行性。螺旋藻可以积累多种生物活性物质，其中螺旋藻多糖、藻蓝蛋白、富含β-胡萝卜素的螺旋藻油倍受关注。目前国内外螺旋藻企业所用藻株，虽然可以合成上述3种活性物质，但生产出的藻粉或藻泥却难以用于3种活性物质的规模化提取，原因主要包括以下几方面：(1)螺旋藻藻粉或藻泥中多糖、藻蓝蛋白及β-胡萝卜素含量较低，无法达到提取工艺中对提取原料品质的要求，从而导致提取成本高、产物得率低。针对这一问题，本专利提供一株通过太空育种、并经多轮筛选获得的海水螺旋藻藻株，该藻株可以同时积累高含量的螺旋藻多糖、藻蓝蛋白和β-胡萝卜素，可满足深加工提取中对活性物质含量的要求。(2)螺旋藻养殖企业所用藻株生长速率慢、且无法获得较高的生物质浓度。针对这一问题，本专利提供一株具有较快的生长速率，可同时积累高含量的藻蓝蛋白、螺旋藻多糖和β-胡萝卜素，可替代目前企业生产中所用的螺旋藻藻株。(3)螺旋藻养殖成本偏高，容易污染其他蓝藻和富集重金属。技术实现要素：：鉴于上述问题，本发明提供一种经过太空育种的海水螺旋藻藻株-海水螺旋藻(spirulinaplatensis)h11株系，该藻株具有生长速率快，可同时积累高含量的藻蓝蛋白、螺旋藻多糖、β-胡萝卜素，户外适应性强等特点，可应用在高品质螺旋藻藻粉的生产、藻蓝蛋白的生产、螺旋藻多糖、富含β-胡萝卜素的螺旋藻油的生产等方面，具有较高的开发利用潜力。本发明的海水螺旋藻(spirulinaplatensis)h11株系于2017年12月8日保藏于“中国典型培养物保藏中心(chinacenterfortypeculturecollection，简称cctcc)”，地址：湖北武汉市武昌珞珈山；菌种保藏号：cctccm2017772。本发明的海水螺旋藻h11株系的培养条件为添加有碳、氮、磷、铁等4种元素的天然的淡水或海水。其中，培养用水盐度为0‰-50‰，氮可以为硝酸钠、硝酸钾、尿素、碳酸氢铵、碳酸铵、氨水等，浓度为0.1mm-20mm，碳可以为二氧化碳、碳酸钠和碳酸氢钠，浓度为0.1mm-250mm，磷为磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸等，浓度为0.1mm-20mm，铁可以为硫酸亚铁和三氯化铁，浓度为10μm-50μm。本发明的海水螺旋藻(spirulinaplatensis)h11株系在正常培养条件下可以获得0.885g/l的生物质浓度，藻蓝蛋白含量达到16.24g/100g，β-胡萝卜素含量为0.136g/100g，螺旋藻多糖含量达到24.8g/100g，远远高于作为对照的原始未突变前海水螺旋藻。因此，本发明的海水螺旋藻h11株系可以用于规模化生产，获得含有较高含量藻蓝蛋白、螺旋藻多糖和β-胡萝卜素的螺旋藻生物质，并降低螺旋藻养殖成本；螺旋藻生物质可用于螺旋藻多糖的提取；可用于高β-胡萝卜素含量螺旋藻油的提取；可用于藻蓝蛋白的提取。因此，本发明的第二个目的是提供海水螺旋藻h11株系在生产藻蓝蛋白、螺旋藻多糖、β-胡萝卜素或螺旋藻粉中的应用。本专利海水螺旋藻h11株系(spirulinaplatensis)同时含有高含量的藻蓝蛋白、螺旋藻多糖及β-胡萝卜素，高品质藻粉可用于饲料添加剂、保健品、食品、饵料、化妆品等领域。本专利海水螺旋藻(spirulinaplatensis)可以通过过滤方式实现低成本采收。本专利海水螺旋藻(spirulinaplatensis)可在户外和室内条件下进行培养，培养光强50-5000μmolphotons/m2s。本发明提供的经过太空育种的海水螺旋藻藻株h11株系，该藻株具有以下优点：1)本发明专利藻株可以同时积累高含量的螺旋藻多糖、藻蓝蛋白和β-胡萝卜素，生产高品质的螺旋藻粉，满足提取中对活性物质含量的要求。2)本发明专利藻株具有较快的生长速率，同时可以积累较高的生物质浓度，相对于现有藻株具有非常明显的优势，可替代目前企业生产中所用的藻株。3)本发明专利藻株可以利用天然海水培养培养，仅需在天然海水中添加碳、氮、磷、铁等4种元素即可满足其生长需求，大幅度减少养殖肥料用量，降低培养成本，海水养殖在一定程度上可以避免微囊藻毒素和其他重金属的污染。因此，本发明提供的经过太空育种的海水螺旋藻藻株h11株系，该藻株具有生长速率快，可同时积累高含量的藻蓝蛋白、螺旋藻多糖、β-胡萝卜素，户外适应性强等特点，可应用在高品质螺旋藻藻粉的生产、藻蓝蛋白的生产、螺旋藻多糖、富含β-胡萝卜素的螺旋藻油的生产等方面，具有较高的开发利用潜力。钝顶螺旋藻scsio-44012-h11(spirulinaplatensisscsio-44012-h11)于2017年12月8日保藏于“中国典型培养物保藏中心(chinacenterfortypeculturecollection，简称cctcc)；地址：湖北武汉市武昌珞珈山；菌种保藏号：cctccm2017772。附图说明：图1为海水螺旋藻细胞形态；图2为海水螺旋藻h11株系的筛选；图3为海水螺旋藻h11株系与现有未突变前的野生型螺旋藻藻株藻蓝蛋白含量的比较；图4为海水螺旋藻h11株系与现有未突变前的野生型螺旋藻藻株螺旋藻多糖含量的比较；图5为海水螺旋藻h11株系与现有未突变前的野生型螺旋藻藻株β-胡萝卜素含量的比较。具体实施方式：为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。实施例1：1.高品质太空海水螺旋藻h11株系的选育1)将经过空间试验站搭载的螺旋藻(spirulinaplatensis)藻株，利用50ml三角瓶进行扩种培养，待长至一定密度后，开展初筛试验；2)通过挑取单藻丝的方式，将单细胞突变株转移至无菌96孔板中，并置于光照条件下培养10天左右，观察96孔板颜色变化及利用酶标仪测定od750值的变化；3)将96孔板上生长明显较快的藻株利用50ml三角瓶扩种，并利用500ml三角瓶进行突变株评价工作。4)通过测定突变株(图2)在三角瓶中的生物质浓度、多糖含量、藻蓝蛋白含量及β-胡萝卜素含量挑选中性状较好的海水螺旋藻h11株系。海水螺旋藻h11株系(spirulinaplatensis)形态特征(图1)：圆柱形螺旋状的不分枝丝状体，藻丝直径5-10μm，呈有规则的螺旋形弯曲，螺旋数2-15个，长度200-500μm，无异形胞和后壁孢子，胶质鞘无或只有极薄的鞘。该海水螺旋藻(spirulinaplatensis)h11株系(即钝顶螺旋藻scsio-44012-h11(spirulinaplatensisscsio-44012-h11))于2017年12月8日保藏于“中国典型培养物保藏中心(chinacenterfortypeculturecollection，简称cctcc)；地址：湖北武汉市武昌珞珈山；菌种保藏号：cctccm2017772。2.太空海水螺旋藻h11株系生物质的获取培养基：在1l盐度25‰天然海水中添加：5.0gnahco3，0.5gnano3，0.05gk2hpo4，0.01gfeso4·7h2o，混合均匀后灭菌得到培养基。将海水螺旋藻(spirulinaplatensis)h11株系和突变前的原始野生型海水螺旋藻(spirulinaplatensis)(对照)等量分别加入到培养基中，光照强度为150μmolphotos/m2s，培养温度25℃，经过10天培养。本发明的海水螺旋藻(spirulinaplatensis)h11株系可以获得0.885g/l的生物质浓度，藻蓝蛋白含量达到16.24g/100g，β-胡萝卜素含量为0.136g/100g，螺旋藻多糖含量达到24.8g/100g。而作为对照的原始海水螺旋藻(spirulinaplatensis)(即图3、4和5中的现有菌株)获得0.802g/l的生物质浓度，藻蓝蛋白含量达到13.7g/100g，β-胡萝卜素含量为0.119g/100g，螺旋藻多糖含量达到15.3g/100g，具体见图3、4和5。海水螺旋藻h11株系经过30轮继代培养后，其生物质浓度、高多糖含量、高藻蓝蛋白含量及高β-胡萝卜素含量可以稳定遗传，并且远高于现有藻株。3.太空海水螺旋藻h11株系多糖成分分析对步骤2中的培养10天后的螺旋藻液中的螺旋藻多糖主要组成进行分析，具体结果如表1所示，从表1可以明显看出海水螺旋藻h11株系的分子量大于3500da的多糖含量可以达到干重的21.28％，比原始未突变的野生型螺旋藻藻株提高76％，非常具有开发潜力。表1分子量大于3500d(％干重)分子量小于3500d(％干重)水不溶性多糖(％干重)h11株21.28±0.341.71±0.031.82±0.04现有藻株12.07±0.151.78±0.011.44±0.01其中：h11株为海水螺旋藻h11株系，而现有藻株为现有原始未突变的野生型螺旋藻藻株。当前第1页12