微型藻类液氮容器超低温保存研究

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微型藻类是一类能进行光合作用的真核低等生物。种类繁多,形态各异。由于微藻类具有多种价值待于开发,如微藻细胞和细胞高价值代谢产物的利用,因此需要建立稳定的超低温液氮容器保存体系以保证其生物多样性的可持续利用。

不同微藻在传统的两步控温冷冻法下的保存效果有显著差异。随着冷却速度的增大,解冻速度对微藻细胞存活率的影响越来越大。以体积分数15%二甲基亚砜为保护剂,当冷却温度高于0.5℃/min时,多数微藻在快速解冻条件下的存活率远高于慢速解冻。Santiago-vazquez首次以体积分数10%乙醇和20%甲醇作为保护剂,分别采用低速冷冻法。(1℃/min)、三步冷冻法(-20℃放置2 h,-70℃放置2 h,投入液氮容器)、两步冷冻法(-70℃放置2 h,投入液氮容器)、一步冷冻法(直接投入液氮容器)对共生甲藻进行了超低温保存,其中两步冷冻法的保存效果最佳,19周后甲藻细胞仍保持很高活性。Harding采用玻璃化和藻酸盐包埋脱水法替代两步控温冷冻法对部分微藻成功进行了保存并利用差示扫描量热法和氧胁迫生物化学标记研究了不同保护剂中水的状态变化(冰核形成、融化、玻璃化)和不同方法中造成细胞损伤的关键因素。

此外,细胞密度对藻类超低温保存也有重要的影响,但是经常被人们忽视,最新研究发现衣藻在高细胞密度下的冻融存活率很低。高密度哺乳动物红细胞冻融损伤是由细胞间的相互作用造成的,而造成衣藻死亡的原因是冷冻和解冻时细胞壁释放的一种有害物质,这种物质在正常培养条件下对细胞无毒害作用而在低温条件下可降低细胞的活性。目前还有大量藻类不能利用超低温保存法进行保存,造成保存失败的因素还有待研究。

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