[发明专利]一种抗热虫黄藻的培育方法

说明书

本发明申请属于藻类培养技术领域，具体公开了一种抗热虫黄藻的培育方法，具体包括以下步骤,(1)接种：将健康的虫黄藻接种在光合生物反应器组内；(2)培养：将步骤(1)中得到的健康虫黄藻接种到光合生化反应器组中进行单独培养；(3)定向进化；(4)重复上诉步骤，同时逐渐增加温度和热休克时间，最终使集胞藻突变株能在>45℃温度下正常生长。本方法利用定向进化的方法对虫黄藻进行改造，得到的集胞藻突变株能在>45℃温度下正常生长的具有良好耐热性能的虫黄藻。

技术领域

本发明属于藻类培养技术领域，具体公开了一种抗热虫黄藻的培育方法。

背景技术

甲藻是海洋生态系统中最重要的初级生产者之一。其中的虫黄藻(Symbiodinium)是珊瑚礁中必不可少的共生藻。虫黄藻的发现已有100多年历史。1881年，德国科学家勃兰特 (Brandt)发现在不同的放射虫、水螅和海葵中共生着一种呈金黄色单细胞藻类，他建议将其称为“虫黄藻”。起先，科学家将与旋涡虫和黄侧花海葵共生的硅藻和甲藻称为虫黄藻，后来与钵水母、海葵、珊瑚、水螅甚至砗磲外套膜里共生的单细胞藻类被统称为虫黄藻。虫黄藻英文原名Zooxanthellae，后改称Symbiodinium。20世纪40年代，日本人川口四郎提出与石珊瑚共生的单细胞藻类是一种裸甲藻，之后科学家相继在水母和葵中分离出了相同的裸甲藻。20世纪80年代以来，一系列研究表明，虫黄藻并不是单一的物种，而是包括了许多物种。与造礁石珊瑚共生的虫黄藻大多数是裸甲藻目共生藻属的种类。迄今为止，利用分子生物学工具可以将共生藻属分为9个主要的系群，并由大量的亚系群或分子型组成。

在珊瑚-虫黄藻共生体系中，珊瑚为虫黄藻提供了生存场所，其代谢物中的CO2，氮，磷等又是虫黄藻的肥料。作为回报，虫黄藻提供氨基酸，脂类，碳水化合物及少量维他命。虫黄藻能利用氨和碳酸氢盐制造有机化合物，并将一部分排出体外提供给珊瑚虫。虫黄藻供给珊瑚虫的成分中，最大部分就是脂类，接下来是甘油，葡萄糖(分别是糖醇和单糖)，氨基酸，谷氨酰胺，丙氨酸和一些未知物质。

珊瑚白化过程中，共生体细胞间的活动非常复杂，目前的研究非常有限。我们大致可以将白化过程分为三个阶段：首先是活性氧的产生；其次是细胞间的信号引发珊瑚白化；最后是虫黄藻离开珊瑚——胞吐作用或宿主细胞的分离宿主细胞的凋亡。一些宿主细胞可能会由于抗凋亡蛋白的激活而幸存下来，未来还有重新长出珊瑚组织的机会。

科学家在实验室中证实了许多能导致珊瑚白化的因素，包括极端温度(过冷或过热)、强光照射、长时间黑暗、重金属和病原茵等。有一个著名的白热化适应性理论，认为珊瑚白化实质上是宿主的一种免疫反应。对宿主珊瑚来说，虫黄藻原本是外来的入侵物质，但通过某种机制避开了珊瑚的免疫系统，从而在其体内定居。当虫黄藻受损伤时，会释放活性氧化物和氮化物，从而引发珊瑚的免疫反应，将虫黄藻驱逐出去。不过这一假说尚未得到证实，究竟是珊瑚驱逐了虫黄藻，还是虫黄藻因发现环境条件不利生存而主动离开，依然是一个谜，有待科学家去破解。

珊瑚对生长环境有非常严格的要求,适合珊瑚生长的水温一般在18～30℃之间,最适水温为26～28℃。石珊瑚在16～17℃时就停止摄食,13℃时则将全部死亡。很多室内研究表明32℃为珊瑚的亚致死温度,34℃为珊瑚的致死温度。在34℃条件下,一般持续24小时后珊瑚即出现白化。随着大气CO2浓度的不断升高,在过去100a内很多热带水域水温升高了1℃,预计到2100水温将再升高1～2℃。澳大利亚资深科学家Ove Hoegh2Guldberg预测到2050年,很多地方热带海域的水温每年中将有多次达到1998年那样的高温。

因此如何培育出具有抗热性的虫黄藻，是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够抗热虫黄藻的培育方法。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：

一种抗热虫黄藻的培育方法，具体包括以下步骤,