微藻保存技術(shù)

血紅哈卡藻/紅色裸甲藻 Akashiwo sanguinea

微藻營(yíng)養(yǎng)豐富,是魚、蝦、貝等經(jīng)濟(jì)動(dòng)物人工育苗的基礎(chǔ)。特別是海洋微藻,由于富含EPA和DHA,在許多方面受到人們的青睞。在微藻的培養(yǎng)和應(yīng)用中,保種技術(shù)十分重要,它是微藻培養(yǎng)和進(jìn)一步應(yīng)用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于藻種極易受污染,分離培養(yǎng)方法比較復(fù)雜而且耗時(shí)較長(zhǎng),因此,在微藻保種工作中要盡量減少接種次數(shù),避免藻種被雜藻、細(xì)菌或原生動(dòng)物污染,既能達(dá)到長(zhǎng)期貯藏種質(zhì)的目的,又能維持藻種的活性,是微藻科研工作者努力的方向之一。本文就微藻保存的幾種常用方法介紹如下。

一、繼代法保存

繼代保存法是目前普遍采用的方法,使用于一切藻種的保存。通常在常溫或常低溫進(jìn)行。常溫一般指15℃~25℃,常低溫一般指0℃~15℃,藻種可接種在固體、液體或雙相培養(yǎng)基中。接種后應(yīng)首先放在適宜的光照條件下培養(yǎng),待藻細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖達(dá)到較高密度,可見明顯的條狀或塊狀的藻細(xì)胞群時(shí),再移置低溫、弱光的條件下保藏。保藏半年到1年后必須進(jìn)行轉(zhuǎn)接。此方法簡(jiǎn)單易行,但是保存時(shí)間短,而且繼代頻繁,容易發(fā)生污染和變異。

二、固定化保存法

固定化細(xì)胞(1mmobilized cells)是指將游離細(xì)胞包埋在多糖或多聚化合物制成的網(wǎng)狀支持物中,固定載體束縛藻種,影響其代謝過(guò)程,從而抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂。固定化微生物技術(shù)是在20世紀(jì)60年代固定化酶技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,1978年以來(lái),固定化技術(shù)就被用來(lái)作為延長(zhǎng)光合細(xì)胞壽命的一種重要手段。但微藻存活時(shí)間從1個(gè)月到幾年不等。張繼紅將三角褐脂藻固定在褐藻酸鈣凝膠中,可保存3~5年;Tamponnet等報(bào)道了固定化纖細(xì)裸藻存活2年;矮小海鏈藻(Thalassiosira pseudonana)和賀氏鈣板金藻 (Emiliana hux liyi)僅能保存3個(gè)月。近來(lái)孟妍等人采用褐藻膠包埋技術(shù)與干燥脫水技術(shù)相結(jié)合將綠色巴夫藻常溫保存,保存時(shí)間可達(dá)6個(gè)月存活率高達(dá)77.6%。

固定化保種技術(shù)對(duì)多數(shù)微藻是適用的,該法可以在常低溫下實(shí)現(xiàn)對(duì)藻類的中期保存,培養(yǎng)保存時(shí)間較長(zhǎng),活化復(fù)蘇快,技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單,細(xì)胞外滲少,而且可用于次生代謝物質(zhì)的生產(chǎn)。在一般的微藻實(shí)驗(yàn)室內(nèi)都能進(jìn)行。但固定化程序較復(fù)雜,大多數(shù)微藻在培養(yǎng)后期常會(huì)從膠珠中溢出。而且,現(xiàn)有的資料表明,某種固定化方法只適用一定種類的微藻,對(duì)于其他種類的微藻會(huì)有不同的反應(yīng),原因復(fù)雜,還需要做更深入、廣泛的研究。這就給固定化保種技術(shù)的推廣帶來(lái)了一定的困難。

三、超低溫保種技術(shù)

所謂超低溫保存區(qū)別于其他低溫概念的冰箱溫度(4℃~~40℃)和干冰溫度(~79℃),是指在液氮低溫(~196℃)下保存。此時(shí)生物體的物質(zhì)代謝和生長(zhǎng)活動(dòng)幾乎完全停止。可是它們?nèi)蕴幱诳赡娴某苫顮顟B(tài)。早在20世紀(jì)70年代,英國(guó)的Morris等就對(duì)海產(chǎn)單胞藻進(jìn)行了超低溫保存研究,取得了在~196℃下保存1年,存活率100%的結(jié)果。目前普遍采用兩步冷凍法,即慢速降溫進(jìn)行冷適應(yīng),然后投入液氮中保存。王起華等用兩步冷凍法研究了3種餌料金藻,其存活率均在30%左右。

超低溫保存法具有保持種質(zhì)遺傳穩(wěn)定性、對(duì)藻種進(jìn)行優(yōu)勝劣汰、便于長(zhǎng)期保存、能最大限度地減少污染等方面的優(yōu)點(diǎn),還能省去藻種的活力監(jiān)測(cè)和繁殖更新。但微藻的種類很多,生理狀態(tài)各異,適宜的保存條件各不相同,找出不同微藻的超低溫保種方法困難,而且不同的細(xì)胞要求不同類型、不同濃度的抗凍劑, 至今還沒(méi)有找出1種對(duì)所有種類都適用的保護(hù)劑。但隨著研究的深入,在探明生物細(xì)胞凍害和抗凍機(jī)理的基礎(chǔ)上,超低溫保存微藻藻種的應(yīng)用前景將會(huì)是十分光明的。

四、濃縮低溫保存技術(shù)

濃縮低溫保存法是將藻液高密度培養(yǎng)后,采用物理、化學(xué)的方法濃縮1000倍左右,再低溫保存。國(guó)外自80年代末開始就有對(duì)海洋經(jīng)濟(jì)微藻的濃縮方法和低溫保存方法進(jìn)行研究,取得了不少的研究成果,其中美國(guó)、英國(guó)和日本已有相應(yīng)的產(chǎn)品(微藻濃縮細(xì)胞或稱“藻膏”)問(wèn)世。蔣霞敏等將小球藻和球等鞭金藻301(1sochrysis galbana Park)濃縮后,在5℃~7℃的冰箱中保存1~3個(gè)月后恢復(fù)生長(zhǎng)獲得好于常溫的效果。孫建華、王如才(1993)對(duì)小新月菱形藻(Nitzschia closterium)、球等鞭金藻的濃縮和保存方法進(jìn)行了研究,濃縮藻液在1℃~4℃的低溫下加保護(hù)劑SAMs保存3個(gè)月,復(fù)蘇后效果良好。
濃縮低溫保存多用于海洋微藻。微藻濃縮液的生產(chǎn),可以使海洋微藻的生產(chǎn)與使用保留一定的時(shí)間差。但相對(duì)保存時(shí)間較短,海洋微藻的抗逆原理還有待作更多的研究和探討。

五、冷凍真空干燥保存法

冷凍真空干燥保存法是在極低溫度下(~70℃左右)快速冷凍,然后在極低溫度下真空干燥,使藻種的新陳代謝活動(dòng)處于高度靜止?fàn)顟B(tài)。19世紀(jì)末Fkral與Mudd創(chuàng)立的冷凍真空干燥法是迄今公認(rèn)最佳的藻種保存法,嚴(yán)珍等選擇脫脂牛奶作為保護(hù)劑,將藻液放入安瓿管中,冷凍、干燥并抽真空,火焰熔封。在低溫避光處保存,預(yù)計(jì)最大保存年限為18年。冷凍干燥保存法優(yōu)點(diǎn)是微藻復(fù)蘇效果好,保藏期內(nèi)可避免其他雜菌污染,便于攜帶運(yùn)輸,易實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn);其缺點(diǎn)是操作繁瑣、對(duì)設(shè)備要求高等;應(yīng)用前景十分光明。

六、低溫甘油生理鹽水法

低溫甘油生理鹽水法是對(duì)甘油原液保存法的改進(jìn)。加入生理鹽水適當(dāng)降低了甘油的高滲作用,更有利于藻種的保存。在藻液中人一定的甘油作保護(hù)劑,同時(shí)加入一定的生理鹽水,混勻后直接放置在~20℃±0.5℃冰箱放置保存。保存時(shí)間長(zhǎng),一般3年左右。
綜上所述,單細(xì)胞藻類的保種技術(shù)尚沒(méi)有發(fā)展成為一項(xiàng)成熟穩(wěn)定的技術(shù),許多問(wèn)題還有待于我們?nèi)ヌ剿?,開展微藻保種方面的研究工作,不但會(huì)填補(bǔ)微藻保種理論研究上的空白,還會(huì)在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮應(yīng)有的作用。

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