为筛选耐受汞胁迫的衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)藻株,研究不同衣藻光合作用过程响应汞胁迫的差异,比较了不同汞浓度下11株衣藻的生长、叶绿素a含量及叶绿素荧光活性.结果表明,随着汞离子浓度升高,叶绿素a含量显著下降且生长受抑制,叶绿素荧光活性参数Wk、Vj和Mo快速增加,ψo和φEo快速下降,表明光合系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心的供体侧和受体侧的电子传递受阻,光合活性被抑制.在11株衣藻中,衣藻FACHB-889(EC50为0.762 mg/L)对汞耐受能力最弱,衣藻FACHB-2217对汞耐受能力最强(EC50为2.848 mg/L).与对照相比,在低浓度汞(<0.5 mg/L)胁迫下,衣藻FACHB-889 PSⅡ活性显著降低(P<0.05),衣藻FACHB-2217光合系统Ⅱ(PSⅡ)活性无显著差异.在高浓度汞(>1.0 mg/L)胁迫下,衣藻FACHB-889光合活性受抑制,单位面积活性反应中心数量(RC/CSo)显著下降(P<0.05),单位活性反应中心吸收的能量(ABS/RC)持续增加,单位反应中心耗散的能量(DIo/RC)和单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ETo/RC)呈下降趋势,表明吸收的能量不能被光合作用有效利用,且无法通过热耗散释放,导致能量的非正常积累,使细胞失活甚至死亡;衣藻FACHB-2217单位活性反应中心吸收的能量(ABS/RC)、用于还原QA的能量(TRo/RC)及用于电子传递的能量(ETo/RC)均显著升高,细胞通过有活性的单位反应中心光合能力的增强,有效转化吸收的能量,消除部分反应中心失活的负面影响.研究表明,光合活性及其能量分配的差异是衣藻对汞敏感/耐受的重要原因.

[目的]钙依赖蛋白激酶(CDPK或CPK)广泛参与植物生长发育和环境胁迫响应.为探究CDPK基因在雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)生长发育及虾青素积累中的功能,对HpCDPK基因家族进行鉴定和表达分析.[方法]利用生物信息学方法鉴定雨生红球藻HpCDPK基因家族成员,分析其编码蛋白的理化特性、系统进化、保守基序和功能结构域,以及缺氮等胁迫条件下HpCDPK成员基因的表达谱.[结果]结果表明,共鉴定 7 个HpCDPK基因家族成员,所有HpCDPK蛋白都含有典型EF-hand基序和蛋白激酶结构域.系统发育分析表明,这些HpCDPK与来自莱茵衣藻的CrCDPK聚为一类,与高等植物拟南芥的AtCDPK分开,暗示在进化过程中发生了种属特异性的基因复制事件.转录组数据分析表明,HpCDPK基因表达受到多种胁迫诱导,其中HpCDPK7基因转录水平在缺氮条件下上调最为明显.此外,HpCDPK与类胡萝卜素合成相关基因的表达相关性分析结果显示,HpCDPK与多个类胡萝卜素合成相关基因表达密切关联,特别是HpCDPK2与虾青素合成关键基因(BKT和BCH)的表达显著正相关(P<0.05).[结论]本研究鉴定了 7 个HpCDPK基因,HpCDPK7基因在缺氮条件下的表达上调最为明显,HpCDPK2可能在类胡萝卜素及虾青素合成积累中发挥重要调控作用.研究结果为后续深入解析HpCDPK介导雨生红球藻胁迫响应和类胡萝卜素合成积累的功能及分子机制提供参考依据.

目的 研究莱茵衣藻对四氧嘧啶诱导胰岛素抵抗糖、脂代谢紊乱模型大鼠的辅助降血糖功效.方法 75只Wistar大鼠高热能饲料喂饲基础上,辅以腹腔注射四氧嘧啶105 mg/(kg·bw),以构建胰岛素抵抗糖、脂代谢紊乱模型.以0.5,1.0,2.0 g/(kg·bw·d)剂量连续33 d经口给予莱茵衣藻粉测定空腹血糖及糖耐量指标,血清胆固醇(cholesterol,CHO)、三酰甘油(triglyceride,TG)及胰岛素抵抗指数,考察莱茵衣藻对大鼠辅助降血糖功能.同时20只Wistar大鼠分为剂量组[(2.0 g/(kg·bw·d)]和对照组,连续33 d经口给予莱茵衣藻粉并喂饲普通饲料测定空腹血糖值,考察莱茵衣藻对正常大鼠的降血糖功能.结果 对胰岛素抵抗糖、脂代谢紊乱模型大鼠,莱茵衣藻粉[2.0 g/(kg·bw·d)]血糖曲线下面积低于模型对照组,差异有统计学意义(P＜0.05);糖耐量指标结果阳性;各剂量组的血脂(CHO和TG)与模型对照组比较无明显升高(P＞0.05),莱茵衣藻粉对正常大鼠空腹血糖无影响(P＞0.05).结论 莱茵衣藻对胰岛素抵抗糖\脂代谢紊乱大鼠具有辅助降血糖功能.

目的:亮氨酸拉链转录因子1(LZTFL1)是一种与纤毛信号转导相关的蛋白质,关于其如何在信号转导中发挥作用以及作用机制目前尚不清楚.莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)是研究纤毛信号传导的模式生物,而目前对莱茵衣藻LZTFL1蛋白的研究甚少,尚未有相应的检测抗体,因此制备LZTFL1多克隆抗体用于后续实验研究.方法:采用RT-PCR技术从C.reinhardtii CC125中提取总RNA,扩增981bp的目的基因Lztfl1,插入到pET-28a(+)原核表达载体,成功构建pET-28a(+)-Lztfl1重组质粒,转入E.coli BL21(DE3)经IPTG诱导后成功表达6×His-LZTFL1融合蛋白,融合蛋白经亲和纯化后免疫新西兰大白兔制备多克隆抗体,最后采用间接ELISA法测得抗血清效价达到1∶512 000,经Westem blot对C.reinhardtii CC125检测具有较高特异性.结果:首次实现了莱茵衣藻LZTFL1蛋白的原核表达,制备出一支兔抗莱茵衣藻LZTFL1蛋白的多克隆抗体,为后续研究LZTFL1蛋白在莱茵衣藻中的结构功能及在纤毛信号转导中的相互作用奠定了基础.

莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)是一种三套基因组都可以进行遗传转化的模式生物,具有培养条件简单、生长速度快、光合效率高等优点,细胞核转化体系相对更为成熟,将其开发为生物反应器具有广阔的应用前景.该文对衣藻核基因组特点及转化机理、转基因衣藻的筛选方法、外源基因的表达以及影响因素等方面进行了综述.

[目的]筛选与莱茵衣藻FOX1基因启动子结合的调控基因序列.[方法]利用酵母单杂交的方法,构建pHIS2.1-FOX1诱饵载体,并将其转入到酵母菌株Y187中,在SD/-Trp/-His/-Leu/50 mmol/L 3-AT筛选培养基上挑选酵母阳性转化子,PCR克隆阳性转化子的序列并测序,利用Blastx程序检索phytozome莱茵衣藻基因组数据库,获得阳性转化子序列的同源基因信息.[结果]18 个酵母阳性转化子测序成功,其同源基因主要有CTR型铜离子转运体(CTR2) 、核糖体蛋白,和参与光合作用、氧化还原反应和物质运输等方面的功能蛋白.[结论]利用酵母单杂交技术筛选到缺铁应答基因FOX1潜在的上游调控基因.

通过克隆莱茵衣藻的lhcⅡ基因,构建pET-28a-lhcⅡ质粒,在E.coli BL21中进行表达、纯化,获得重组蛋白LHCⅡ,将其在体外与叶绿素a进行结合,通过调整叶绿素a与LHCⅡ的摩尔比,获得叶绿素a与LHCⅡ结合率的饱和曲线,并将其和相同浓度的叶绿素a分别固定在染料敏化TiO2电极上,对比两者的光电转换性能.通过分析可得,重组表达的LHCⅡ在体外可以结合8个叶绿素a分子.在AM1.5,光照强度为100 mW/cm2的条件下,测得重组后LHCⅡ复合物敏化电池的短路电流ISC为0.493 mA/cm2,开路电压VOC为0.491 V,填充因子FF为0.679,效率η为0.165％;相同浓度下,叶绿素a敏化电池的短路电流ISC为0.596 mA/cm2,开路电压VOC为0.482 V,填充因子FF为0.676,效率η为0.194％.结果显示,重组LHCⅡ蛋白可以在体外与叶绿素a结合,其结合活性良好.重建之后的LHCⅡ色素-蛋白复合物可以在染料敏化太阳能电池系统中进行完整的电子传递,在低浓度下,表现出良好的光电性能.为大规模制备LHCⅡ、研究重组蛋白LHCⅡ在体外与叶绿素的结合活性及其在光电转换方面的应用奠定了基础.

为了解不同微藻对南美白对虾养殖尾水的净化作用, 通过室内微藻培养试验, 分析8株微藻在南美白对虾养殖尾水中的生长性能及不同时间内其对氮磷的去除效果.结果表明, 8株藻均能在南美白对虾养殖尾水中生长, 其中铜绿微囊藻、衣藻和蛋白核小球藻生长较好, 平均相对生长速率分别为0.309 3、0.246 9和0.215 5.8种藻对总氮 (TN) 、总磷 (TP) 的去除效果差异较大, 其中铜绿微囊藻、衣藻和蛋白核小球藻对TN去除效果较好, 培养结束时去除率分别达到74％、69％和60％;铜绿微囊藻和衣藻均具有较好的TP去除效果, 去除率达60％以上, 其次为蛋白核小球藻.不同藻类对不同形态氮的吸收存在较大差异, 铜绿微囊藻和衣藻具有较好的硝态氮去除效果, 去除率达到70％左右;衣藻对氨氮具有较快且持久的去除率, 去除率高达100％, 铜绿微囊藻和蛋白核小球藻稍慢, 而斜生栅藻、针杆藻和舟形藻最慢, 在培养16 d后, 去除率均达到90％以上;隐藻和蛋白核小球藻对亚硝态氮具有较好的去除效果, 培养至第8天时即达到80％的去除率, 且隐藻去除效果较持久.本研究获得了不同藻类对对虾养殖尾水的吸收利用特点, 可为南美白对虾养殖过程中藻相的定向培育及养殖尾水净化提供科学参考依据.

基因编辑技术已经成为功能基因组学和作物分子育种精准且有力的工具.莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii,简称衣藻)是光合作用、黑暗异养代谢、厌氧代谢和生物制氢、营养和能量代谢等研究领域的重要模式生物.近20年来,基因编辑技术,如锌指核酸酶(ZFNs)、转录激活物样效应物核酸酶(TALENs)、CRISPR/Cas9和CRISPR/Cpfl等的发展,更加推动了以衣藻为模式生物的研究.现对衣藻中的核基因组靶向基因编辑技术的应用及最新研究进展等进行总结,以期为衣藻相关领域的研究提供参考.

[目的]研究线性质粒的转化,提高衣藻外源基因的转化效率.[方法]进行pSP108质粒单酶切试验,采用玻璃珠法转化线性质粒并对转化的关键条件进行优化,最后经抗性筛选、PCR及RT-PCR验证转化情况.[结果]经BamHⅠ、XbaⅠ、EcoRⅠ、SacⅠ单酶切制备的pSP108线性质粒均能成功转化,BamHⅠ酶切后转化率最高,质粒最佳用量为4μg,最佳震荡时间为25 s,博来霉素最适筛选浓度为15 μg/mL.[结论]为构建衣藻生物反应器提供实验基础.