專利名稱：太空螺旋藻育種方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物誘變領(lǐng)域，具體涉及螺旋藻太空誘變育種方法，以及太空誘變育 種得到的螺旋藻。
背景技術(shù)：
螺旋藻易受外界環(huán)境因素的影響而發(fā)生變異。在以往的生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，在敞開 式的培養(yǎng)條件下，螺旋藻常常出現(xiàn)一些負(fù)變異，主要表現(xiàn)為藻絲變直、不正常螺旋或藻絲變 小、螺旋緊密等。在傳統(tǒng)的物理和化學(xué)誘變中，誘變發(fā)生的幾率很小，而且一般情況下是負(fù) 變異出現(xiàn)的幾率遠(yuǎn)大于正變異。因此，本發(fā)明旨在利用太空誘變育種變異率高和變異幅度 大的特點，培育出新的變異螺旋藻藻種，即長度、寬度、螺距、螺寬、螺旋數(shù)、營養(yǎng)成分都優(yōu)于 普通藻種的變異藻種。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明進(jìn)行了螺旋藻藻種的太空育種，得到具有優(yōu)良性狀的變異螺旋藻藻種，得 到的變異藻種已在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心進(jìn)行了生物保藏，其中 變異后的鈍頂螺旋藻螺旋藻(Spirulinaplatensis)保藏編號為3279，保藏日期為2009年 9月14日；變異后的極大螺旋藻(Spirulina maxima)保藏編號為3觀0，保藏日期為2009 年9月14日。具體育種和選育方法如下1、從農(nóng)科螺旋藻生產(chǎn)基地的實驗室中選取極大螺旋藻(Spirulinamaxima)和鈍 頂螺旋藻(Spirulina platensis)藻種，嚴(yán)格按照返回式航天器搭載物品制備的技術(shù)要求 將極大螺旋藻和鈍頂螺旋藻藻種用固體Zarrouk培養(yǎng)基密封于離心管中，搭載我國第20顆 返回式科學(xué)與技術(shù)試驗衛(wèi)星發(fā)射上太空，經(jīng)18天的太空飛行后回收。2、經(jīng)搭載的極大螺旋藻和鈍頂螺旋藻藻種返回農(nóng)科實驗室，于無菌室中用液體 Zarrouk培養(yǎng)基培養(yǎng)。取樣于顯微鏡下觀察，對恢復(fù)培養(yǎng)后的極大螺旋藻和鈍頂螺旋藻分別 進(jìn)行分離和挑選，選出藻體長度、螺旋數(shù)都優(yōu)于普通藻種的變異藻種，進(jìn)行單株培養(yǎng)。3、當(dāng)單株培養(yǎng)的藻種OD56tl達(dá)1. 2以上時，采用以上分離法再一次進(jìn)行單株分離， 重復(fù)選育，直至每一株系的形態(tài)穩(wěn)定。


圖1是普通鈍頂藻絲體顯微結(jié)構(gòu)的照片，放大倍數(shù)分別為16、40、160。圖2是太空誘變后的鈍頂藻絲體(PNK-2)顯微結(jié)構(gòu)的照片，放大倍數(shù)分別為16、 40、160。圖3是普通極大藻絲體顯微結(jié)構(gòu)的照片，放大倍數(shù)分別為16、40、160。圖4是太空誘變后的極大藻絲體(MNK-7)顯微結(jié)構(gòu)的照片，放大倍數(shù)分別為16、 40、160。具體實施例方式2004年8月27日，從農(nóng)科螺旋藻生產(chǎn)基地的實驗室中提取極大螺旋藻(Spirulina maxima)和鈍頂螺旋藻(Spirulina platensis)藻種，用固體Zarrouk培養(yǎng)基培養(yǎng)保存。藻 種搭載前，按返回式航天器搭載物品制備的技術(shù)要求反復(fù)試驗，確保搭載安全。2004年9月 27日，嚴(yán)格按照返回式航天器搭載物品制備的技術(shù)要求將極大螺旋藻和鈍頂螺旋藻藻種用 固體培養(yǎng)基密封于離心管中，搭載我國第20顆返回式科學(xué)與技術(shù)試驗衛(wèi)星(近地點205km， 遠(yuǎn)地點350km，飛行周期為89. 6min,軌道傾角63°，軌道微重力水平10_4g ；回收艙內(nèi)溫度 10 30°C)發(fā)射上太空，經(jīng)18天的太空飛行，于2004年10月15日成功回收。所述太空 搭載要求具體為安全檢查搭載物品無毒、無易燃易爆、無核輻射，無強(qiáng)電磁干擾，無有害氣、液體 泄漏。登記和驗收搭載物品由返回式航天器承制方的管理部門統(tǒng)一包裝、編號后，裝入 制定部位。樣品裝載樣品裝入衛(wèi)星的準(zhǔn)備應(yīng)在發(fā)射基完成，按照飛行器發(fā)射程序，要求距發(fā) 射允許的最短時間內(nèi)裝載樣品。根據(jù)樣品的要求，地面滯留時間要維持樣品在非生長狀態(tài)。 用于培育藻種的樣品管質(zhì)地透明、抗壓、耐腐蝕。搭載用藻種材料的制備固體斜面Zarrouk搭載，無菌操作接種到事先制備好的 培養(yǎng)基的0. 5ml離心管里，并裝入藻種樣品盒內(nèi)，0 5°C冰箱保存。發(fā)射前40h裝入衛(wèi)星 中指定位置或搭載通用生物培養(yǎng)箱內(nèi)。衛(wèi)星回收后30h內(nèi)在無菌實驗室打開通用生物培養(yǎng) 箱，取出樣品盒及培養(yǎng)離心管，盡快送回搭載單位.2004年11月3日，經(jīng)搭載的極大螺旋藻和鈍頂螺旋藻藻種返回農(nóng)科實驗室。取樣 于顯微鏡下觀察極大螺旋藻和鈍頂螺旋藻均有藻絲體存活，數(shù)量較少，多為1 3個螺旋 的小藻段。將搭載返回的藻種于無菌室用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)。11月13日，可以觀察到鈍頂藻種的藻液略呈淡綠色，肉眼可以清晰觀察到藻絲 體；極大藻種可以明顯看到粗長的綠色藻絲。11月23日，低倍顯微鏡下觀察經(jīng)太空搭載的極大螺旋藻和鈍頂螺旋藻均發(fā)生了 劇烈的多極化變異。12月3日，對恢復(fù)培養(yǎng)后的極大螺旋藻和鈍頂螺旋藻分別進(jìn)行分離和挑選。螺旋藻的單株分離采用顯微鏡下單管移液器挑選分離方法，即從螺旋藻培養(yǎng)液中 吸取少量帶有藻絲體的藻液，于Zarrouk培養(yǎng)液中進(jìn)行稀釋，從稀釋液中再取少量藻液置 于顯微鏡下的單凹片上，在低倍鏡下觀察藻絲體，選取單株目標(biāo)藻絲體轉(zhuǎn)入另一單凹片上， 確定為單藻絲后用10 μ 1移液器移入預(yù)先已編碼、裝有5ml Zarrouk培養(yǎng)液的試管中進(jìn)行 單株培養(yǎng)。極大螺旋藻分離出50株，鈍頂螺旋藻分離出30株。在對藻種進(jìn)行單株分離時主要考慮選擇形態(tài)上與原有藻種有較大差異藻絲體 長、粗壯的個體。個體增大，產(chǎn)量提高的幾率就大。原有藻種的極大螺旋藻螺旋個數(shù)在3 6個，鈍頂螺旋藻螺旋個數(shù)在5 8個。所以在恢復(fù)培養(yǎng)后的材料中選擇太空鈍頂螺旋藻 10個螺旋以上、太空極大螺旋藻6個螺旋以上的個體作為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)藻種選育的目標(biāo)。經(jīng)選育出來的藻種其中鈍頂螺旋藻PNK-2太空品系螺旋個數(shù)12 18個；長度629. 82 852. 58 μ m,比對照的普通鈍頂螺旋藻增長166. 52% ；螺距50. 93 59. 00 μ m,增 長 5. 88% ；螺寬 17. 46 20. 44 μ m，增長 8. 19% ；藻絲直徑 5. 83 6. 42 μ m，增長 9. 48%。 極大螺旋藻MNK-7太空品系螺旋個數(shù)7 9個；長度613. 65 814. 82 μ m,比對照的普通極 大螺旋藻增長77. 18% ；螺距98. 60 108. 13 μ m,增長13. 91 % ；螺寬29. 29 34. 49 μ m,增 長3. 16%。鈍頂螺旋藻PNK-2太空品系室外大規(guī)模生產(chǎn)生產(chǎn)率達(dá)10g/d -m2以上，比對照種 增長21. 7%。極大螺旋藻MNK-7太空品系的生產(chǎn)率比對照的普通極大螺旋藻增長27. 12%。 鈍頂螺旋藻PNK-2太空品系蛋白質(zhì)總含量、藻藍(lán)蛋白、葉綠素、β-胡蘿卜素等主要內(nèi)含營 養(yǎng)物均比對照的普通鈍頂螺旋藻高，其中蛋白質(zhì)含量為69. 57%。極大螺旋藻ΜΝΚ-7太空品 系的蛋白質(zhì)總含量、藻藍(lán)蛋白、葉綠素、胡蘿卜素和Y-亞麻酸等主要內(nèi)含營養(yǎng)物含量 均比對照的普通極大螺旋藻高，其中蛋白質(zhì)含量為71. 56%。所選育太空品系的蛋白質(zhì)氨基 酸評價達(dá)0.90，產(chǎn)品的安全性達(dá)到了國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。本方法還獲得了一批具有應(yīng)用潛 力的螺旋藻突變品系，其中有藻絲體長度達(dá)到3000 5000um、螺旋個數(shù)達(dá)到50 80個的 極大螺旋藻新品系。變異前的鈍頂螺旋藻與變異后的鈍頂螺旋藻(PNK-2)的形態(tài)特征對比如圖1和圖 2所示，具體數(shù)據(jù)參見表1。表1鈍頂螺旋藻出發(fā)品系與PNK-2主要形態(tài)特征比較μ m
權(quán)利要求
1.一種螺旋藻的太空誘變方法，包括太空誘變、分離篩選、重復(fù)選育步驟，其特征在于(1)太空誘變選取品質(zhì)優(yōu)良的螺旋藻藻種用固體Zarrouk培養(yǎng)基密封于離心管中，搭 載衛(wèi)星發(fā)射上太空，經(jīng)18天的太空飛行后回收；(2)分離挑選經(jīng)誘變后的螺旋藻藻種于無菌室中用液體Zarrouk培養(yǎng)基培養(yǎng)，取樣于 顯微鏡下觀察，對恢復(fù)培養(yǎng)后的螺旋藻進(jìn)行分離和篩選，選出藻體長度大于普通藻體長度 的變異藻種，在Zarrouk營養(yǎng)液中進(jìn)行單株培養(yǎng)；(3)重復(fù)選育當(dāng)單株培養(yǎng)的藻種OD56tl達(dá)1.2以上時，根據(jù)上述篩選標(biāo)準(zhǔn)再一次進(jìn)行單 株分離，重復(fù)選育，直至藻種的每一株系形態(tài)穩(wěn)定。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述衛(wèi)星的飛行條件為近地點205km，遠(yuǎn) 地點350km，飛行周期為89. 6min,軌道傾角63°，軌道微重力水平10_4g ；回收艙內(nèi)溫度 10 30 。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述藻種為鈍頂螺旋藻藻種或極大螺 旋藻藻種。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于篩選10個螺旋以上的鈍頂螺旋藻個體，或6 個螺旋以上的極大螺旋藻個體。
5.通過權(quán)利要求1-4任意一項所述的方法得到的鈍頂螺旋藻螺旋藻(Spirulina platensis)，保藏單位為中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為 3279。
6.通過權(quán)利要求1-4任意一項所述的方法得到的極大螺旋藻(Spirulinamaxima)，保 藏單位為中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為3280。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種螺旋藻太空誘變育種方法，以及太空誘變育種得到的螺旋藻。所述方法包括太空誘變、分離篩選、重復(fù)選育等步驟，采用該方法選育出的螺旋藻藻體長度、寬度、螺距、螺寬、螺旋數(shù)、營養(yǎng)成分都優(yōu)于普通藻種的變異藻種。
文檔編號C12N1/12GK102041254SQ20091018114
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者何世強(qiáng), 何穗華, 侯學(xué)瑛, 劉敏, 盧運明, 夏青枝, 姜靜儀, 張占路, 張小青, 潘毅, 王維部, 鄭林友 申請人:中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所, 深圳市農(nóng)科集團(tuán)公司, 深圳市綠得寶保健食品有限公司