【摘要】：蝦青素(astaxanthin,3,3'-二羥基-4,4'-二酮基-β,β'-胡蘿卜素,C_(40)H_(52)O_4)是一種次生類胡蘿卜素,具有抗氧化、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、抗癌、著色等作用,在食品及保健品、藥品、飼料工業(yè)、化妝品等方面有著廣泛的應(yīng)用。蝦青素主要是在藻源(雨生紅球藻)、紅發(fā)夫酵母及人工合成中通過(guò)各種方法進(jìn)行合成。不同來(lái)源的蝦青素結(jié)構(gòu)不同。含蝦青素的藻源主要為雨生紅球藻。來(lái)自雨生紅球藻的蝦青素的結(jié)構(gòu)是3S,3'S,屬于100%的左旋結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,人或動(dòng)物攝入體內(nèi)后才能發(fā)揮一些重要的保護(hù)功能,最大程度上發(fā)揮其應(yīng)有的多種生物功效。紅發(fā)夫酵母中蝦青素為3R,3'R,屬于右旋,而人工合成蝦青素含3S,3'S、3S,3'R、3R,3'R。在這3種蝦青素結(jié)構(gòu)中,左旋的抗氧化性最強(qiáng),只有雨生紅球藻能夠通過(guò)生物合成途徑合成。雨生紅球藻在多種逆境脅迫條件下能夠迅速合成并大量積累天然蝦青素,其含量最高可達(dá)細(xì)胞干重的5%。因此,它是目前公認(rèn)的合成天然蝦青素的首選工具,但利用雨生紅球藻大規(guī)模生產(chǎn)蝦青素仍然是一個(gè)挑戰(zhàn),具有以下問(wèn)題:生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、生長(zhǎng)速度慢、藻密度較低、占地面積廣,而且易受到細(xì)菌和雜藻污染。為了提供另一種蝦青素可用的來(lái)源,將集胞藻PCC6803用作底盤細(xì)胞,延伸類胡蘿卜素生物合成途徑以生產(chǎn)蝦青素。集胞藻PCC6803具有培養(yǎng)條件較簡(jiǎn)單、生長(zhǎng)速度較快、不會(huì)產(chǎn)生毒素、細(xì)胞結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、遺傳背景較清楚、方便于分子操作等有利于在光合生物反應(yīng)器進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的條件,是理想的藍(lán)藻基因工程的受體。集胞藻PCC6803能夠合成蝦青素的上游底物海膽酮和玉米黃質(zhì),和雨生紅球藻相比,缺乏合成蝦青素的關(guān)鍵酶β-胡蘿卜素酮化酶(BKT)和類胡蘿卜素羥化酶(CRTR-B),不能將海膽酮和玉米黃質(zhì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為蝦青素。將來(lái)自雨生紅球藻的β-胡蘿卜素酮化酶基因(bkt)和類胡蘿卜素羥化酶基因(crtR-B)根據(jù)集胞藻PCC6803的密碼子偏好性進(jìn)行了密碼子優(yōu)化,然后在集胞藻PCC6803中進(jìn)行異源表達(dá),之后通過(guò)基因組PCR,Southern blot,RT-PCR,Western blot驗(yàn)證bkt和crtR-B基因的表達(dá),高效液相色譜檢測(cè)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)入bkt和crtR-B基因的突變株中產(chǎn)生了蝦青素,蝦青素的總量為0.68±0.01 mg/g(干重)。之后通過(guò)脅迫提高蝦青素的產(chǎn)量,發(fā)現(xiàn)集胞藻PCC6803突變株在10%NaNO_3脅迫14天后蝦青素總量達(dá)到4.81±0.06 mg/g(DW)。且游離蝦青素占總蝦青素的比例為30%以上,3S,3'S蝦青素占總蝦青素的比例為82.61%。這些結(jié)果證明了集胞藻PCC6803用于代謝工程生產(chǎn)蝦青素的可用性和行業(yè)應(yīng)用潛力。
【圖文】：

第 1 章 引言 集胞藻 PCC6803 的類胡蘿卜素合成途徑在集胞藻 PCC6803 中，合成類胡蘿卜素的途徑(圖 1.3)和雨生紅球藻中蘿卜素的途徑相同，都是先通過(guò)非甲羥戊酸途徑中合成異戊烯焦磷酸(異戊二烯途徑合成類胡蘿卜素的關(guān)鍵物質(zhì)[48]。在集胞藻 PCC6803 中，胡蘿卜素均通過(guò)類異戊二烯化合物合成途徑合成，異戊烯焦磷酸( IPP)的前體物質(zhì)，異戊烯焦磷酸(IPP)經(jīng)一步步催化生成 β-胡蘿卜素，β-環(huán)rtR) 催化 β-胡蘿卜素，使其經(jīng)過(guò)羥基作用化生成 β-隱黃素，最終生成。β-胡蘿卜素在 β-胡蘿卜素轉(zhuǎn)酮酶(crtO/crtW)催化下向海膽酮轉(zhuǎn)化。

第 2 章 產(chǎn)蝦青素集胞藻 PCC6803 的構(gòu)建接下來(lái)，根據(jù)集胞藻 PCC6803 的密碼子偏好性，由 GenScript 公司(中國(guó))優(yōu)化了 882bp crtR-B (GenBank：AF162276.1) 基因的密碼子。以集胞藻 PCC6803基因組為模板擴(kuò)增 PpsbA2啟動(dòng)子片段。然后使用融合 PCR 將 PpsbA2片段和 crtR-B 片段融合在一起，并插入到 p5ST1T2 質(zhì)粒的 EcoRI 和 SalI 位點(diǎn)之間，經(jīng)抗性篩選后提取質(zhì)粒，將含 crtR-B 目的片段的質(zhì)粒轉(zhuǎn)入至集胞藻 PCC6803 野生株中，經(jīng)連續(xù)抗性篩選直至 crtR-B 基因完全轉(zhuǎn)入的突突株。crtR-B-p5ST1T2 載體構(gòu)建示意圖如圖 2.1b 所示。上面使用的引物列于表 2.3 中。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q813

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 謝虹;王福強(qiáng);邱彥國(guó);張艾青;任偉偉;;天然蝦青素生產(chǎn)方法研究進(jìn)展[J];糧食與飼料工業(yè);2018年12期

2 張辰;譚秀文;萬(wàn)發(fā)春;趙紅波;靳青;;蝦青素在畜牧養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];山東畜牧獸醫(yī);2018年06期

3 班磊;尤建偉;;蝦青素制備方法的研究進(jìn)展[J];化工管理;2019年21期

4 鄒曉瑩;鐘先鋒;上官國(guó)蓮;陳芷茵;江志彬;郭穎媚;;法夫酵母蝦青素提取工藝及功能研究進(jìn)展[J];食品工業(yè);2018年05期

5 郭焰;李巖;嚴(yán)玉玲;;天然蝦青素提取技術(shù)及分離純化的相關(guān)研究[J];食品安全導(dǎo)刊;2017年06期

6 ;蝦青素逆轉(zhuǎn)衰老[J];辦公自動(dòng)化;2017年13期

7 周慶新;楊魯;徐杰;;環(huán)境因素對(duì)紅球藻蝦青素酯微乳液穩(wěn)定性的影響[J];食品科技;2017年08期

8 付興周;路志芳;李東;;蝦青素的生物學(xué)功能及其在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用[J];北方牧業(yè);2016年11期

9 ;通知:免費(fèi)發(fā)放100%天然蝦青素[J];益壽寶典;2018年08期

10 繆仕國(guó);漫圖騰;;蝦子煮熟了為什么會(huì)變紅?[J];兒童故事畫報(bào);2017年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張建芬;胡忠策;鄭裕國(guó);沈寅初;;紅法夫酵母蝦青素高產(chǎn)菌的篩選和生物酶法破壁的研究[A];第三屆全國(guó)化學(xué)工程與生物化工年會(huì)論文摘要集（上）[C];2006年

2 方婷;段明慧;史慶龍;馬晉芳;李海池;葛發(fā)歡;;高壓超臨界CO_2萃取雨生紅球藻中蝦青素工藝優(yōu)化及動(dòng)力學(xué)研究[A];第十二屆全國(guó)超臨界流體技術(shù)學(xué)術(shù)及應(yīng)用研討會(huì)暨第五屆海峽兩岸超臨界流體技術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2018年

3 韋敏俠;宋紅梅;劉超;劉奕;汪學(xué)杰;羅建仁;胡隱昌;;苜蓿皂苷促進(jìn)血鸚鵡魚(Cichlasoma synspilum♀×Cichlasoma citrinellum♂)對(duì)蝦青素吸收效果的研究[A];2014年中國(guó)水產(chǎn)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2014年

4 張磊;呂浩;應(yīng)漢杰;;銀離子絡(luò)合萃取蝦青素的研究[A];第一屆全國(guó)化學(xué)工程與生物化工年會(huì)論文摘要集(下)[C];2004年

5 張建芬;柳志強(qiáng);鄭裕國(guó);;蝦青素產(chǎn)生菌的篩選與鑒定[A];第三屆全國(guó)化學(xué)工程與生物化工年會(huì)論文摘要集（上）[C];2006年

6 高新煒;毛相朝;;基于胞外粗酶提取物高效快速制備游離全反式蝦青素[A];中國(guó)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)第十五屆年會(huì)論文摘要集[C];2018年

7 杜有功;;蝦青素及其幾種含量測(cè)定方法簡(jiǎn)介[A];2015年浙江省醫(yī)學(xué)會(huì)臨床藥學(xué)分會(huì)、浙江省中西醫(yī)結(jié)合學(xué)會(huì)中藥分會(huì)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2015年

8 王明茲;施巧琴;吳松剛;;微藻與酵母電融合選育異養(yǎng)化融合子FSYH866[A];2004年全國(guó)生物技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2004年

9 高新煒;陸萍;毛相朝;;海洋宏基因組文庫(kù)中新型酯酶的挖掘及其在游離全反式蝦青素生產(chǎn)中的應(yīng)用[A];中國(guó)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)第十五屆年會(huì)論文摘要集[C];2018年

10 王世鋒;吳松剛;王明茲;施巧琴;;紅色酵母變株色素提取與保存工藝探索[A];華東六省一市生物化學(xué)與分子生物學(xué)會(huì)2003年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 張?chǎng)?世界首例超級(jí)營(yíng)養(yǎng)番茄問(wèn)世[N];中國(guó)科學(xué)報(bào);2012年

2 王迪;蝦青素需求強(qiáng)勁增長(zhǎng)[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào);2019年

3 楊宗鑫;最新一代生物抗氧化劑——蝦青素的市場(chǎng)前景[N];中國(guó)食品報(bào);2015年

4 記者 馬波;我研制出世界首例能高產(chǎn)蝦青素的番茄新品種[N];科技日?qǐng)?bào);2012年

5 馬波;首例富含蝦青素番茄品種研制成功[N];中國(guó)食品安全報(bào);2012年

6 黃婧;天然蝦青素[N];中國(guó)食品質(zhì)量報(bào);2010年

7 中國(guó)食品添加劑和配料協(xié)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng) 尤新;類胡蘿卜素功能和國(guó)際發(fā)展動(dòng)向[N];中國(guó)食品質(zhì)量報(bào);2009年

8 齊繼成;蝦青素的開發(fā)應(yīng)用[N];中國(guó)醫(yī)藥報(bào);2002年

9 齊繼成;蝦青素的開發(fā)應(yīng)用[N];中國(guó)醫(yī)藥報(bào);2002年

10 記者 魏公銘 通訊員 竇光明;生物發(fā)酵提取蝦青素實(shí)現(xiàn)突破[N];中國(guó)食品報(bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉惠麟;蝦青素干預(yù)酒精性肝損傷炎癥反應(yīng)的信號(hào)機(jī)制研究[D];吉林大學(xué);2019年

2 張春輝;促進(jìn)雨生紅球藻不動(dòng)細(xì)胞累積蝦青素的代謝規(guī)律研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院海洋研究所);2019年

3 蘇芳;類胡蘿卜素在藻蝦蟹魚中的結(jié)構(gòu)分布特征及蝦青素異構(gòu)化研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院海洋研究所);2018年

4 周萍萍;釀酒酵母中蝦青素生物合成及其代謝調(diào)控的研究[D];浙江大學(xué);2018年

5 楊成;含氧類胡蘿卜素異構(gòu)體的制備純化，吸收代謝及對(duì)腸道功能的影響[D];江南大學(xué);2018年

6 陳俊輝;佐夫色綠藻高效積累蝦青素的誘導(dǎo)調(diào)控機(jī)制研究[D];華南理工大學(xué);2018年

7 薛曉蕾;抗氧化劑對(duì)輻射誘導(dǎo)小鼠造血系統(tǒng)損傷的防護(hù)作用及機(jī)制研究[D];北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院;2017年

8 倪輝;法夫酵母蝦青素發(fā)酵條件的優(yōu)化及提取與分析研究[D];浙江大學(xué);2005年

9 董慶霖;利用雨生紅球藻和紅發(fā)夫酵母代謝過(guò)程中的協(xié)同效應(yīng)提高蝦青素產(chǎn)量[D];天津大學(xué);2004年

10 田小群;紅發(fā)夫酵母（Phaffia rhodozyma）的誘變和原生質(zhì)體融合及發(fā)酵優(yōu)化研究[D];華南理工大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉亞銘;產(chǎn)蝦青素集胞藻PCC6803（Synechocystis sp.PCC6803）細(xì)胞工廠設(shè)計(jì)與構(gòu)建[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所);2019年

2 吳斯諾;蝦青素對(duì)太行雞生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)、抗氧化能力和免疫力的影響[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2019年

3 靳瑾;產(chǎn)蝦青素釀酒酵母的單堿基突變進(jìn)化和基因組重排[D];天津大學(xué);2018年

4 李春暉;新型蝦青素納米微膠囊的制備、表征及活性研究[D];深圳大學(xué);2018年

5 張泳;化學(xué)合成蝦青素的測(cè)定方法研究[D];中國(guó)石油大學(xué)(華東);2016年

6 方寧;真核生物源蝦青素合成酶在煙草生物反應(yīng)器構(gòu)建中的應(yīng)用研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2019年

7 尚敏敏;不同誘導(dǎo)條件對(duì)Haematococcus pluvialis LUGU蝦青素積累的影響及其機(jī)制的初步研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

8 彭龍?jiān)?蝦青素合成途徑關(guān)鍵基因的篩選及高效細(xì)胞工廠的構(gòu)建[D];廣西大學(xué);2018年

9 丁巍;褪黑素調(diào)控雨生紅球藻蝦青素的高效合成及其作用機(jī)理的初步研究[D];昆明理工大學(xué);2018年

10 胡亞美;蝦青素對(duì)豬精液常溫保存效果的研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2018年

，

本文編號(hào)：2604807