专利名称：太空螺旋藻育种方法
技术领域：
本发明属于生物诱变领域，具体涉及螺旋藻太空诱变育种方法，以及太空诱变育 种得到的螺旋藻。
背景技术：
螺旋藻易受外界环境因素的影响而发生变异。在以往的生产过程中发现，在敞开 式的培养条件下，螺旋藻常常出现一些负变异，主要表现为藻丝变直、不正常螺旋或藻丝变 小、螺旋紧密等。在传统的物理和化学诱变中，诱变发生的几率很小，而且一般情况下是负 变异出现的几率远大于正变异。因此，本发明旨在利用太空诱变育种变异率高和变异幅度 大的特点，培育出新的变异螺旋藻藻种，即长度、宽度、螺距、螺宽、螺旋数、营养成分都优于 普通藻种的变异藻种。
发明内容
本发明进行了螺旋藻藻种的太空育种，得到具有优良性状的变异螺旋藻藻种，得 到的变异藻种已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心进行了生物保藏，其中 变异后的钝顶螺旋藻螺旋藻(Spirulinaplatensis)保藏编号为3279，保藏日期为2009年 9月14日；变异后的极大螺旋藻(Spirulina maxima)保藏编号为3观0，保藏日期为2009 年9月14日。具体育种和选育方法如下1、从农科螺旋藻生产基地的实验室中选取极大螺旋藻(Spirulinamaxima)和钝 顶螺旋藻(Spirulina platensis)藻种，严格按照返回式航天器搭载物品制备的技术要求 将极大螺旋藻和钝顶螺旋藻藻种用固体Zarrouk培养基密封于离心管中，搭载我国第20颗 返回式科学与技术试验卫星发射上太空，经18天的太空飞行后回收。2、经搭载的极大螺旋藻和钝顶螺旋藻藻种返回农科实验室，于无菌室中用液体 Zarrouk培养基培养。取样于显微镜下观察，对恢复培养后的极大螺旋藻和钝顶螺旋藻分别 进行分离和挑选，选出藻体长度、螺旋数都优于普通藻种的变异藻种，进行单株培养。3、当单株培养的藻种OD56tl达1. 2以上时，采用以上分离法再一次进行单株分离， 重复选育，直至每一株系的形态稳定。
图1是普通钝顶藻丝体显微结构的照片，放大倍数分别为16、40、160。图2是太空诱变后的钝顶藻丝体(PNK-2)显微结构的照片，放大倍数分别为16、 40、160。图3是普通极大藻丝体显微结构的照片，放大倍数分别为16、40、160。图4是太空诱变后的极大藻丝体(MNK-7)显微结构的照片，放大倍数分别为16、 40、160。具体实施例方式2004年8月27日，从农科螺旋藻生产基地的实验室中提取极大螺旋藻(Spirulina maxima)和钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)藻种，用固体Zarrouk培养基培养保存。藻 种搭载前，按返回式航天器搭载物品制备的技术要求反复试验，确保搭载安全。2004年9月 27日，严格按照返回式航天器搭载物品制备的技术要求将极大螺旋藻和钝顶螺旋藻藻种用 固体培养基密封于离心管中，搭载我国第20颗返回式科学与技术试验卫星(近地点205km， 远地点350km，飞行周期为89. 6min,轨道倾角63°，轨道微重力水平10_4g ；回收舱内温度 10 30°C)发射上太空，经18天的太空飞行，于2004年10月15日成功回收。所述太空 搭载要求具体为安全检查搭载物品无毒、无易燃易爆、无核辐射，无强电磁干扰，无有害气、液体 泄漏。登记和验收搭载物品由返回式航天器承制方的管理部门统一包装、编号后，装入 制定部位。样品装载样品装入卫星的准备应在发射基完成，按照飞行器发射程序，要求距发 射允许的最短时间内装载样品。根据样品的要求，地面滞留时间要维持样品在非生长状态。 用于培育藻种的样品管质地透明、抗压、耐腐蚀。搭载用藻种材料的制备固体斜面Zarrouk搭载，无菌操作接种到事先制备好的 培养基的0. 5ml离心管里，并装入藻种样品盒内，0 5°C冰箱保存。发射前40h装入卫星 中指定位置或搭载通用生物培养箱内。卫星回收后30h内在无菌实验室打开通用生物培养 箱，取出样品盒及培养离心管，尽快送回搭载单位.2004年11月3日，经搭载的极大螺旋藻和钝顶螺旋藻藻种返回农科实验室。取样 于显微镜下观察极大螺旋藻和钝顶螺旋藻均有藻丝体存活，数量较少，多为1 3个螺旋 的小藻段。将搭载返回的藻种于无菌室用液体培养基培养。11月13日，可以观察到钝顶藻种的藻液略呈淡绿色，肉眼可以清晰观察到藻丝 体；极大藻种可以明显看到粗长的绿色藻丝。11月23日，低倍显微镜下观察经太空搭载的极大螺旋藻和钝顶螺旋藻均发生了 剧烈的多极化变异。12月3日，对恢复培养后的极大螺旋藻和钝顶螺旋藻分别进行分离和挑选。螺旋藻的单株分离采用显微镜下单管移液器挑选分离方法，即从螺旋藻培养液中 吸取少量带有藻丝体的藻液，于Zarrouk培养液中进行稀释，从稀释液中再取少量藻液置 于显微镜下的单凹片上，在低倍镜下观察藻丝体，选取单株目标藻丝体转入另一单凹片上， 确定为单藻丝后用10 μ 1移液器移入预先已编码、装有5ml Zarrouk培养液的试管中进行 单株培养。极大螺旋藻分离出50株，钝顶螺旋藻分离出30株。在对藻种进行单株分离时主要考虑选择形态上与原有藻种有较大差异藻丝体 长、粗壮的个体。个体增大，产量提高的几率就大。原有藻种的极大螺旋藻螺旋个数在3 6个，钝顶螺旋藻螺旋个数在5 8个。所以在恢复培养后的材料中选择太空钝顶螺旋藻 10个螺旋以上、太空极大螺旋藻6个螺旋以上的个体作为高产优质藻种选育的目标。经选育出来的藻种其中钝顶螺旋藻PNK-2太空品系螺旋个数12 18个；长度629. 82 852. 58 μ m,比对照的普通钝顶螺旋藻增长166. 52% ；螺距50. 93 59. 00 μ m,增 长 5. 88% ；螺宽 17. 46 20. 44 μ m，增长 8. 19% ；藻丝直径 5. 83 6. 42 μ m，增长 9. 48%。 极大螺旋藻MNK-7太空品系螺旋个数7 9个；长度613. 65 814. 82 μ m,比对照的普通极 大螺旋藻增长77. 18% ；螺距98. 60 108. 13 μ m,增长13. 91 % ；螺宽29. 29 34. 49 μ m,增 长3. 16%。钝顶螺旋藻PNK-2太空品系室外大规模生产生产率达10g/d -m2以上，比对照种 增长21. 7%。极大螺旋藻MNK-7太空品系的生产率比对照的普通极大螺旋藻增长27. 12%。 钝顶螺旋藻PNK-2太空品系蛋白质总含量、藻蓝蛋白、叶绿素、β-胡萝卜素等主要内含营 养物均比对照的普通钝顶螺旋藻高，其中蛋白质含量为69. 57%。极大螺旋藻ΜΝΚ-7太空品 系的蛋白质总含量、藻蓝蛋白、叶绿素、胡萝卜素和Y-亚麻酸等主要内含营养物含量 均比对照的普通极大螺旋藻高，其中蛋白质含量为71. 56%。所选育太空品系的蛋白质氨基 酸评价达0.90，产品的安全性达到了国家食品卫生标准。本方法还获得了一批具有应用潜 力的螺旋藻突变品系，其中有藻丝体长度达到3000 5000um、螺旋个数达到50 80个的 极大螺旋藻新品系。变异前的钝顶螺旋藻与变异后的钝顶螺旋藻(PNK-2)的形态特征对比如图1和图 2所示，具体数据参见表1。表1钝顶螺旋藻出发品系与PNK-2主要形态特征比较μ m
权利要求
1.一种螺旋藻的太空诱变方法，包括太空诱变、分离筛选、重复选育步骤，其特征在于(1)太空诱变选取品质优良的螺旋藻藻种用固体Zarrouk培养基密封于离心管中，搭 载卫星发射上太空，经18天的太空飞行后回收；(2)分离挑选经诱变后的螺旋藻藻种于无菌室中用液体Zarrouk培养基培养，取样于 显微镜下观察，对恢复培养后的螺旋藻进行分离和筛选，选出藻体长度大于普通藻体长度 的变异藻种，在Zarrouk营养液中进行单株培养；(3)重复选育当单株培养的藻种OD56tl达1.2以上时，根据上述筛选标准再一次进行单 株分离，重复选育，直至藻种的每一株系形态稳定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述卫星的飞行条件为近地点205km，远 地点350km，飞行周期为89. 6min,轨道倾角63°，轨道微重力水平10_4g ；回收舱内温度 10 30 。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述藻种为钝顶螺旋藻藻种或极大螺 旋藻藻种。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于筛选10个螺旋以上的钝顶螺旋藻个体，或6 个螺旋以上的极大螺旋藻个体。
5.通过权利要求1-4任意一项所述的方法得到的钝顶螺旋藻螺旋藻(Spirulina platensis)，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为 3279。
6.通过权利要求1-4任意一项所述的方法得到的极大螺旋藻(Spirulinamaxima)，保 藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为3280。
全文摘要
本发明涉及一种螺旋藻太空诱变育种方法，以及太空诱变育种得到的螺旋藻。所述方法包括太空诱变、分离筛选、重复选育等步骤，采用该方法选育出的螺旋藻藻体长度、宽度、螺距、螺宽、螺旋数、营养成分都优于普通藻种的变异藻种。
文档编号C12N1/12GK102041254SQ20091018114
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月12日 优先权日2009年10月12日
发明者何世强, 何穗华, 侯学瑛, 刘敏, 卢运明, 夏青枝, 姜静仪, 张占路, 张小青, 潘毅, 王维部, 郑林友 申请人:中国科学院遗传与发育生物学研究所, 深圳市农科集团公司, 深圳市绿得宝保健食品有限公司