雨生红球藻信号物质的研究

虾青素作为饲料添加剂、天然食用色素和生物保健品活性成分，具有很好的应用前景，目前国际市场上价格昂贵，供不应求。雨生红球藻是虾青素的良好资源。但是，由于种种原因限制，红球藻细胞培养仍然不很理想，成为限制工程规模放大和开发该生物资源的瓶颈。那么，是否在光照、温度、pH、营养盐等传统影响因子之处，还有调节红球藻细胞生长的重要因子？目前国内外尚不清楚。在国家自然科学基金和国际科学基金资助下，本论文围绕红球藻是否产生调节细胞周期信号物质的语题，利用红球藻处理过的旧液重新进行该藻培养，去排除其它影响因子的基础上，初步结果表明红球藻确实产生某种物质，抑制自身生长。主要研究结果总结如下：1、在静置培养时，通常难于直接观察到旧液对藻细胞的抑制现象，这主要是由于其它因素（如无机碳等）的存在掩盖了抑制物的作用。因此，不难理解为什么以往研究大多忽视抑制物问题。2、在通气和加富二氧化碳通气培养时，旧液对藻细胞的抑制现象就比较容易发现。该物质可溶于二甲基亚枫等有机溶剂的物质、可以用乙酸乙酯从旧液中提取出来。尽管旧液中存在碳酸根和碳酸氢根等无机碳，但它们不是抑制性信号物质。3、该信号物质的产生与藻培养的时间也有一定关系，藻培养的初期并不大量积累，但在培养过程（特别是在培养的中、后期）逐渐形成，并积累在旧液中。这就可以从一个侧面阐述为什么常常难以长时间维持红球藻细胞的连续培养。4、该信号物质的产生与处理藻细胞密度有关，细胞密度越大，红球藻产生的抑制信号物质就越多。因此，高密度培养和超高密度培养中，抑制物是较为严重地限制红球藻细胞生长的问题之一，可能也是微藻（甚至细胞）培养中值得研究和关注的话题。5、红球藻游动细胞是抑制性物质产生的主要阶段，随着游动细胞转化成不动细胞，该信号物质并没有明显增加的迹象。6、尽管目前还不清楚抑制如何调节红球藻细胞周期，但是，在旧液中或有抑制性物质存在条件下，红球藻游动细胞分裂受阻，数量下降，同时不动细胞数量增加。推测抑制物有抑制游动细胞分裂，和促进游动细胞向不动细胞转化的作用。同时，有关DNA含量和DNA倍性结果也初步表明，红球藻游动细胞DNA复制过程没有受影响，但随后的细胞原生质分裂过程受阻。至于红球藻类细胞的原生质分裂受阻，和该藻细胞周期进入不动细胞阶段之间可能存在的机制，还有待进一步探讨。总之，本论文证明了红球藻在生长过程中向胞外释放降低细胞增长和诱导细胞转化的信号物质，这是细胞生长的又一个限制因子，为提高细胞培养密度和深入了解细胞周期调控机制提供了基础数据。