CN117229982A - N-(1,3-二甲基丁基)-n'-苯基对苯二胺-醌在集胞藻培养中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N'‑苯基对苯二胺‑醌（6PPD‑Q）在集胞藻培养中的应用，属于藻类培养技术领域。6PPD‑Q在集胞藻培养中的应用，所述6PPD‑Q的工作浓度为0.01~1μg/L。6PPD‑Q在超低剂量的投加下可以有效促进集胞藻的细胞增殖。相比于传统的培养，本发明提供的方法简单易行、周期短、成本低廉，通过该方法培养的集胞藻生长速度快，生物量高，从而缩短了集胞藻的生长周期，降低养殖成本，在蓝藻固碳与生物能源的生产等方面均具有非常好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于藻类培养技术领域，具体涉及N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺-醌（6PPD-Q）在集胞藻培养中的应用。
背景技术
蓝藻是地球上最早出现的生命形式之一，它们能利用二氧化碳和水合成碳水化合物，将太阳能转化为化学能，产生氧气和多种生物活性化合物。蓝藻的大规模生产可以获得食物、能量、次生代谢物、化妆品和药物等极高价值的生物质，并降低二氧化碳含量，在生物技术、能源生产和环境修复等领域表现出重要的应用价值。
由于蓝藻极重要的生产以及生态价值，亟需开发可以进一步提高蓝藻产量的方法。大量研究通过优化蓝藻的培养条件，例如：温度、pH、光照以及营养盐浓度来调控蓝藻的生长。例如公开号CN116555039A的专利公开了一种高品质高生物量蛋白核小球藻的快速养殖方法，该发明选择聚对苯二甲酸乙二酯纤维丝填充载体作为堆积球载体进行高密度附着培养并构建适应于堆积球载体的营养液体系和生长环境，通过精准控制光生物反应器内的光暗比、光照强度、曝气量、pH值、温度等条件，来提高小球藻的产量。该方案不足之处在于只考虑改变培养条件来提高小球藻的产量，在最优条件下如何进一步提高藻类的产量需要进一步研究。
在优化后的培养条件的基础上，也可通过添加植物生长调节剂的方法来促进蓝藻生长，但是传统植物生长调节剂存在成本昂贵、使用限制多、有毒等缺点。例如公开号CN114736937A的专利公开了一种利用植物激素水杨酸促进斜生栅藻生长产脂的方法，该发明所提供的水杨酸在10 mg/L浓度下可以使斜生栅藻的细胞密度增加约15.8%。此外，也有研究采用生长调节剂来促进藻类生产。再例如公开号CN116496967A的专利公开了一种提高微藻活性物质含量的促进剂，5.68 mg/L的曲酸能显著促进杜氏盐微藻脂质的积累，21.3mg/L的曲酸能显著促进杜氏盐微藻胡萝卜素的积累。可见，提高藻类的生长需要高浓度的植物激素或者生长调节剂，在大规模生产中易增加成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺-醌（6PPD-Q）在集胞藻培养中的应用，利用超低量的6PPD-Q可以有效促进集胞藻的细胞增殖。
本发明提供了6PPD-Q在集胞藻培养中的应用，所述6PPD-Q的工作浓度为0.01~1 μg/L。
优选的，所述6PPD-Q的工作浓度为0.08~0.12 μg/L。
优选的，所述集胞藻培养的温度为27~29℃。
优选的，所述集胞藻培养的光照周期为14 h光/10 h暗。
优选的，所述集胞藻培养的光照强度为45~55 μmol·m-2·s-1。
优选的，所述集胞藻培养伴随振荡；所述振荡的转速为100~140 rpm。
优选的，所述集胞藻培养用培养基为BG11培养基。
本发明提供了一种促进集胞藻生长的培养方法，包括以下步骤：
将集胞藻在含0.01~1 μg/L的N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺-醌的培养基中培养。
优选的，所述集胞藻为指数生长期的集胞藻。
优选的，所述集胞藻的初始生物量为OD680 =0.1~0.2。
本发明提供了6PPD-Q在集胞藻培养中的应用，所述6PPD-Q的工作浓度为0.01~1 μg/L。本发明利用不同工作浓度（0.01~100 μg/L）的6PPD-Q培养集胞藻，结果表明，与空白对照相比，不同工作浓度的6PPD-Q均能促进集胞藻的生长，其中6PPD-Q在0.01~1 μg/L的工作浓度下比其高浓度（100 μg/L）能显著提高集胞藻的密度，进一步促进集胞藻的生长。这表明微量的6PPD-Q能有效提高集胞藻培养效率。相比于传统的培养，本发明提供的方法简单易行、周期短、成本低廉，通过该方法培养的集胞藻生长速度快，生物量高，从而缩短了集胞藻的生长周期，降低养殖成本，在蓝藻固碳与生物能源的生产等方面均具有非常好的应用前景。
进一步的，本发明具体限定了6PPD-Q的工作浓度为0.08~0.12 μg/L。实验表明，0.1 μg/L为6PPD-Q促进集胞藻生长的最佳浓度，可以使集胞藻的生物量提高14 %以上。
附图说明
图1为本发明提供的一种利用6PPD-Q促进集胞藻生长的流程示意图；
图2为实施例1中不同浓度的6PPD-Q对集胞藻生长的影响结果，注：各组不同字母之间表示显著性差异（p≤0.05）。
具体实施方式
本发明提供了N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺-醌（6PPD-Q）在集胞藻培养中的应用，所述6PPD-Q的工作浓度为0.01~1 μg/L。
在本发明实施例中，不同浓度的6PPD-Q均能促进集胞藻的生长，而0.01~1 μg/L的工作浓度促进集胞藻生长的效果优于其他浓度（10~100 μg/L）。
在本发明中，所述集胞藻培养的温度优选为27~29 ℃，更优选为28 ℃。所述集胞藻培养的光照周期优选为14 h光/10 h暗。所述集胞藻培养的光照强度优选为45~55 μmol·m-2·s-1，更优选为48 μmol·m-2·s-1。所述集胞藻培养优选伴随振荡；所述振荡的转速优选为100~140 rpm，更优选为120 rpm。所述集胞藻培养用培养基优选为BG11培养基。
本发明对集胞藻的种类没有特殊限制，采用本领域说所熟知的集胞藻种即可。在本发明实施例中，以集胞藻（Synechocystis sp.）PCC 6803为例，说明6PPD-Q对集胞藻培养的影响。本发明对所述6PPD-Q的来源没有特殊限制，采用本领域所熟知的6PPD-Q的购买来源即可。
在本发明中，在集胞藻接种时添加6PPD-Q，培养4天后测定集胞藻的生物量。所述检测集胞藻生物量的方法优选采用紫外分光光度计测定藻液在680 nm波长的吸光度（OD680），数据归一化处理后，得到集胞藻的生物量。
本发明提供了一种促进集胞藻生长的培养方法，包括以下步骤：
将集胞藻在含0.01~1 μg/L的N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺-醌（6PPD-Q）的培养基中培养。
在本发明中，所述集胞藻优选为指数生长期的集胞藻；所述指数生长期的集胞藻是将集胞藻按照8%~12%的接种量接入培养基中培养4天得到，更优选为按照10%的接种量接种。所述集胞藻的初始生物量为OD680 =0.1~0.2，更优选为0.1。所述培养的方法同上述方案记载的培养方法，在此不做赘述。
下面结合实施例对本发明提供的6PPD-Q在集胞藻培养中的应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺-醌（6PPD-Q）对集胞藻生长的影响，,流程图见图1，具体方法如下：
（1）采用BG11培养基，在27~29 ℃的温度、50 μmol·m-2·s-1 的光照强度，14 h光/10 h暗的光照周期和120 rpm的转速下培养集胞藻（Synechocystis sp. PCC 6803）4天，使其处于指数生长期。
（2）在300 ml的锥形瓶中加入90 ml的BG11培养基，采用高压蒸汽灭菌法进行培养基的灭菌。用灭菌后的BG11培养基，将处于指数生长期的集胞藻进行稀释。稀释后的集胞藻（OD680 ≈ 0.1）作为藻种。每个90 ml的灭菌培养基中加入10 ml 藻种，得到100 ml的藻液。
（3）购买6PPD-Q的标准品（纯度 > 98%），用甲醇配制6PPD-Q的工作液（0.05、0.5、5、50和500 mg/L），将不同浓度的6PPD-Q工作液分别以20 μL加到100 mL藻液中，以达到0.01、0.1、1、10和100 μg/L的最终浓度。同时，将20 μL甲醇添加到100 mL细胞悬浮液中作为对照。每个组至少三个生物学重复。对照组和6PPD-Q处理组均置于光照培养箱中以27~29℃的温度，50 μmol·m-2·s-1 的光照强度，14 h光/10 h暗的光照周期和120 rpm的转速，培养4天。
（4）培养第4天，每个组取3 ml藻液，至于比色皿中。用紫外分光光度计测定每个样品在OD680处的吸光度，以对照组的OD680值对各个样品得到的数值进行归一化。
结果表明，0.01，0.1，1，10，100 μg/L 6PPD-Q分别使得集胞藻的生物量增加6%，14%，8%，7%，3%（表1）。绘制剂量效应曲线，0.1 μg/L的6PPD-Q对集胞藻的生长促进最明显（图2）。
表1 不同浓度 6PPD-Q 对集胞藻生长的影响
| 6PPD-Q 浓度（μg/L） | 生物量（/对照） |
| 0 | 100% |
| 0.01 | 106% |
| 0.1 | 114% |
| 1 | 108% |
| 10 | 107% |
| 100 | 103% |
由上述结果可知，微量浓度的6PPD-Q的添加可以有效促进集胞藻的生长，其中0.1μg/L的6PPD-Q可以使集胞藻的生物量提高14 %以上，6PPD-Q促进集胞藻生长的最佳浓度范围为0.01~1 μg/L。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺-醌在集胞藻培养中的应用，所述N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺-醌的工作浓度为0.01~1 μg/L。
2.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺-醌的工作浓度为0.08~0.12 μg/L。
3.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述集胞藻培养的温度为27~29 ℃。
4.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述集胞藻培养的光照周期为14 h光/10 h暗。
5.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述集胞藻培养的光照强度为45~55 μmol·m-2·s-1。
6.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述集胞藻培养伴随振荡；所述振荡的转速为100~140 rpm。
7.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述集胞藻培养用培养基为BG11培养基。
8.一种促进集胞藻生长的培养方法，其特征在于，包括以下步骤：将集胞藻在含0.01~1μg/L的N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺-醌的培养基中培养。
9.根据权利要求8所述培养方法，其特征在于，所述集胞藻为指数生长期的集胞藻。
10.根据权利要求8或9所述培养方法，其特征在于，所述集胞藻的初始生物量为OD680 =0.1~0.2。
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| CN113683524A (zh) * | 2021-07-23 | 2021-11-23 | 北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院 | 一种同位素标记的n-(1,3-二甲基丁基)-n`-苯基对苯醌的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| KYOSHIRO HIKI等: "The Tire-Derived Chemical 6PPD-quinone Is Lethally Toxic to the White-Spotted Char Salvelinus leucomaenis pluvius but Not to Two Other Salmonid Species", 《ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY》, vol. 9, no. 12, 7 November 2022 (2022-11-07), pages 1050 - 1055 * |
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| RUILING ZHANG等: "Fates of Benzotriazoles, Benzothiazoles, and p-Phenylenediamines in Wastewater Treatment Plants in Malaysia and Sri Lanka", 《ACS EST WATER》, vol. 3, no. 6, 17 January 2023 (2023-01-17), pages 1630 - 1640 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116555039A (zh) * | 2023-05-13 | 2023-08-08 | 华南理工大学 | 一种高品质高生物量蛋白核小球藻的快速养殖方法 |
| CN116555039B (zh) * | 2023-05-13 | 2024-01-26 | 华南理工大学 | 一种蛋白核小球藻的快速养殖方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117229982B (zh) | 2024-03-08 |
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