雨生红球藻Rubisco在虾青素积累过程中的表达分析

虾青素因其具有极强的抗氧化性及优越的着色作用，被广泛应用于营养保健和水产养殖中，备受国内外研究者的关注。红球藻是目前虾青素的生物来源中较有优势的一条途径。 我们选取雨生红球藻作为研究材料，收集其生长过程中四个不同的阶段，分别为绿色游动细胞阶段，绿色不动细胞阶段，绿褐色不动细胞阶段（开始积累虾青素），以及红色不动孢子阶段。本研究中提取了核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶（Rubisco）的粗提液，并测定了酶活。其编码基因rbcL的mRNA表达量也被测定。另外，光合速率与呼吸速率的比值（P/R）通过测定与计算得出，各个阶段藻细胞中虾青素的含量由分析得出。本研究还应用了叶绿素荧光测定方法，确定了光系统II潜在最大活性（Fv / Fm），光系统II实际活性（ΦPSII），电子传递速率（ETR）和非光化学淬灭参数（NPQ）。 结果表明，绿色游动细胞的生长状态最佳，其P/R、Fv / Fm、ΦPSII均为最大，NPQ为最小。这说明在此状态的细胞中，光系统II的活性最强；但是其Rubisco活性与rbcL表达量均为最小。相比之下，在绿褐色不动细胞中，P/R和NPQ的值较低，Fv / Fm、ΦPSII和ETR值都最小，但Rubisco活性与rbcL表达量均为最高。 结合工业生产虾青素的方法，我们认为，Rubisco或许参与了虾青素的合成，而非Calvin循环为色素合成提供前体和能量。因此，在生产过程中适当加入碳源，比如CO2，可以有效增大虾青素的产量。