无磷条件诱导铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)释放挥发性有机化合物对莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的影响

为了揭示磷(P)营养缺乏对蓝藻释放挥发性有机化合物(VOCs)的影响及其对其他藻类的化感作用,以形成蓝藻水华的主要种类铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为材料,在无P培养条件下对其释放的VOCs进行分析,同时测定VOCs对莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)生长、光合色素含量和光合性能的影响.结果表明,采用无P培养基培养铜绿微囊藻24 h后,其释放的VOCs种类和含量均明显增加,与标准培养基培养相比,VOCs总释放量增加了73.4%,并出现7种新化合物.将铜绿微囊藻释放的VOCs通入莱茵衣藻溶液中,在标准培养基中铜绿微囊藻释放的VOCs对莱茵衣藻生长无显著影响,而无P条件下释放的VOCs则明显抑制莱茵衣藻生长,其响应指数(RI)为-0.25.此外,莱茵衣藻光合色素含量、光系统II(PSII)最大光化学量子产量(Fv/Fm)、有效光化学量子产量[Y(II)]、光化学淬灭系数(q P)和光合电子传递速率(ETR)也明显降低,而非光化学淬灭系数(NPQ)则明显升高,其RI为0.26.由此可见,蓝藻在富营养化水体中大量繁殖以及P自身沉降特性导致的P缺乏会促进蓝藻释放VOCs,同时这些VOCs在保持蓝藻营养竞争优势和水体藻类多样性减少中具有化感抑制作用.

莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)中叶绿素b生物合成的遗传控制研究进展

光合作用是植物生理学研究的重要领域.莱茵衣藻是用于研究光合作用遗传的重要模式植物.本文以叶绿素b的合成途径为线索,阐述了以莱茵衣藻为工具,对合成途径各调控酶及其编码基因的研究成果.重点讨论对比了有关叶绿素b合成的不同观点,对于CAO基因与CBN1基因这两个叶绿素b的主控基因进行了分析,提出要弄清叶绿素b的合成途径,首先要弄清两基因是否为同源基因.用“点滴试法”与彩色数字成像法对莱茵衣藻色素调节基因突变株进行检测和分析,通过筛选调控基因相关突变株,就可为莱茵衣藻中叶绿素b生物合成相关基因调控机制的研究尊定基础.

莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)sub^(cbnI)基因的遗传学性质分析

通过将莱茵衣藻回复合成叶绿素ｂ能力的１４种回复突变株和野生型杂文并对其后代进行四分子分析与随机分析，发现导致回复突变的抑制基因ｓｕｂ位于第一染色体，并根据其连锁程度的不同初步鉴定出５个同功能的非等位ｓｕｂ基因。杂交分析表明ｓｕｂ基因不具有等位专一性，以及在促使ｃｂｎＩ基因重新获得合成叶绿素ｂ的能力的过程中具有单一基因决定性状的特点，不同的ｓｕｂ基因具有其独立的表型效应。ｓｕｂ／Ｓｕｂ杂合二倍体的表型分析证明ｓｕｂ基因是显性突变基因。多个非等位ｓｕｂ基因的存在及其上述特点，都显示出叶绿素ｂ的生物合成，可能存在多种途径或多种调控方式。

莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)nfr基因的显隐性突变性质及其与叶绿体psbA基因之间的相互作用分析

通过对莱茵衣藻 (Chlamydomonasreinhardtii)nfr/Nfr杂合二倍体的表型分析证明 ,nfr基因是隐性突变基因 ,Nfr 4和Nfr 5突变株对达草灭的抗性是由nfr 1和nfr 2两个不同核基因的隐性突变所导致。psbA基因突变株品系与野生型品系CC 12 4和nfr基因突变株进行杂交并对其后代进行的四分子分析结果表明 :在光养条件下 ,叶绿体psbA基因突变株品系对达草灭的敏感性是psbA突变等位基因的多效效应 ;而在混合营养条件下 ,叶绿体基因组对达草灭抗性性状也产生一定影响。达草灭抗性突变株品系对抗菌素类的交叉抗性性质进行的检测实验结果中发现 ,Nfr 3对红霉素和链霉素具有一定的交叉抗性 ,预测 。

莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)cbn1和cao突变基因的对比分析及CAO基因的分子定位

用电击法将带有CAO基因片段的P sp109-E 8质粒转入到莱茵衣藻cbn1-48m t+基因突变株中后,转化子中出现了叶绿素b的恢复性表达,初步验证了丧失合成叶绿素b能力的cbn1和cao突变基因具有等位性的属性;将1641-1b(cbn1-43 m t+)和CC-1354(cbn1-48 m t+)突变株分别与CBS5(cao5 m t-)突变株的分离子CBS5-c1和CBS5-c5进行杂交,并通过随机分析方法分离获得1842个减数分裂后代分离子,经检测其中均没有发现有野生性表型的分离子,初步证明cbn1和cao 4突变基因间有着非常紧密的连锁性;从上述杂交系分离获得的50多个四分子中也没有检测发现显示野生性表型的分离子,进一步证明了cbn1和cao突变基因具有等位性的属性;根据CAO基因的DNA序列,从5′-端和3′-端设计两个探针,分别与莱茵衣藻核基因组Ⅰ号染色体上GBP 1和RB 47分子标记之间的21个BAC克隆进行的点杂交实验结果显示,该两个探针序列与21号BAC克隆(莱茵衣藻BAC文库序列号33e2)片段均有同源区的特性,此项DNA杂交实验初步证明,CAO基因的位点是在cbn1突变基因左右两侧的GBP 1和RB 47两个分子标记之间的33e2 BAC克隆片段区.

达草灭对莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)品系遗传后效应的研究

通过将莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)6种达草灭抗性突变株分别与野生型株、丧失合成叶绿素b能力的cbnI-43等位基因突变株和精氨酸依赖型突变株杂交对其后代进行四分子分析与随机分析,发现在Nfr-4～Nfr-7突变株中达草灭抗性性状只有单一核基因遗传的性质,而在Nfr-1和Nfr-3抗性株中达草灭抗性性状是由2个非连锁核基因所决定.抗性株自交结果表明,Nfr-1、Nfr-3…Nfr-7抗性株的抗性性状都是由同一个nfr-1基因(norflurazon resistanse)的突变所决定,而Nfr-4抗性株的抗性性状是由另一滚突变等位基因nfr-2所决定.在Nfr-1和Nfr-3抗性株中除了nfr-1基因的突变还有nfr-3基因突变的参与.

莱茵衣藻蓝光受体植物类型隐花色素CRY突变体的表型鉴定

以莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)野生株(CC5325)和植物类型CRY突变株(crcry)为研究对象,探究其在正常光照CK(Control)与蓝光BL(Blue light)培养条件下的表型差异。PCR检测表明,crcry突变株在编码区插入含有巴龙霉素抗性基因AphVIII的表达盒。以巴龙霉素为筛选条件的平板和液体培养体系进一步验证,crcry突变株中插入了AphVIII抗性基因并成功表达。表型鉴定表明,在CK培养条件下,野生株CC5325和突变株crcry在生长、色素、光合及油脂合成等方面没有显著差异;但是在BL条件下,突变株crcry的生长受到明显抑制,藻液颜色变黄;单位细胞叶绿素a、叶绿素b及总色素含量显著下降,相反,总类胡萝卜素含量明显增高;光合系统受到严重抑制,以及总脂含量显著降低。植物类型cry参与莱茵衣藻蓝光响应过程。

别藻蓝蛋白β亚基基因在莱茵衣藻中重组表达及其对光能传递的影响研究

为了探究别藻蓝蛋白与类囊体膜光合系统之间的光能传递规律,及其与异源类囊体膜光合系统之间光能转移的可能性,本研究构建了含有钝顶节旋藻(Arthrospira platensis)的别藻蓝蛋白β亚基基因(apcB),及合成藻蓝胆素的血红素氧化酶基因(ho)和铁氧还蛋白氧化还原酶基因(pcyA)的转化载体pHyg3-apcB-ho-pcyA,利用玻璃珠转化法将其导入莱茵衣藻中。聚合酶链式反应筛选验证阳性转化藻株,Southern Blot结果表明基因apcB、ho、pcyA成功转化入莱茵衣藻基因组中。而后将转化藻株与对照藻株均置于高光(50μmol·m^(-2)·s^(-1))和低光(25μmol·m^(-2)·s^(-1))条件、白光和绿光条件中培养,并检测别藻蓝蛋白β亚基的表达、总叶绿素含量、77 K低温荧光、光系统表观电子传递效率、生物量变化。结果显示:实时定量PCR分析和Western Blot检测表明外源基因apcB,pcyA和ho均在转基因藻株Cr-ApcBHP中得到了转录表达。高光和低光条件下光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)位置处的荧光峰均显著高于对照莱茵衣藻藻株CC-849,绿光中PSⅡ荧光峰(波长为690 nm)显著高于对照藻株;高光与低光和白光与绿光条件下转基因藻株的光系统Ⅱ的表观电子传递速率(ETRPSⅡ)值均高于对照藻株,但生物量并未见明显提高。这些结果表明转基因莱茵衣藻中可能存在自重组别藻蓝蛋白到光系统核心的光能传递,但是吸收的光能没有达到促进生物量积累的作用。本研究为利用重组表达蓝藻藻胆蛋白提高异源类囊体膜的光合作用进行了尝试。

南极衣藻(Chlamydomonas sp.ICE-L)谷胱甘肽还原酶基因的原核表达及其条件优化

采用RT-PCR技术克隆南极衣藻GR基因ORF全长cDNA,然后经酶切、连接等步骤构建其原核表达载体;并对其表达的诱导时间、IPTG浓度、温度进行了优化,以期获得较大量的酶蛋白。结果表明,将构建的原核表达载体pET-GR导入大肠杆菌BL21,可以高效表达融合蛋白;且表达的蛋白均以包涵体的形式存在;经SDS-PAGE电泳结果显示,获得的目的蛋白分子量为52.2kDa,符合预期分子量;GR蛋白在大肠杆菌中诱导表达优化条件为,1.0mmol/L的IPTG,28℃诱导3h。这些结果为进一步深入研究该基因的特性与功能奠定了基础。

莱茵衣藻IFT20的原核表达、纯化及多克隆抗体鉴定

莱茵衣藻鞭毛内运输(intraflagellar transport,IFT)蛋白IFT20是IFT蛋白复合物B(IFT-B)的组分之一。虽然IFT20参与调控细胞内大分子的胞内运输过程,但其作为一个鞭毛蛋白在鞭毛内的详细功能仍有待研究。为了开发高特异性的莱茵衣藻IFT20兔源多克隆抗体,作者首先在大肠杆菌中表达了N端6×His标签标记的IFT20融合蛋白(6×His::IFT20),并对其进行镍柱纯化,将纯化所得6×His::IFT20蛋白免疫新西兰大白兔。采集3次免疫后的抗血清,利用间接ELISA法测定其效价为1∶102400。利用protein A纯化珠对所得抗血清进行了IgG亚型抗体富集,接着用大肠杆菌表达纯化所得N端MBP标签标记的IFT20(MBP::IFT20),并对IgG抗血清进行抗原抗体亲和纯化。经对CC-125藻种全细胞蛋白质提取物进行免疫印迹法鉴定,所得IFT20多克隆抗体特异性较高,适合用于后续莱茵衣藻IFT20鞭毛内运输功能的研究。

南极衣藻Chlamydomonas sp. ICE-L硝酸还原酶基因的生物信息学分析

硝酸还原酶(NR)除调节植物的氮代谢外,在植物的各种非生物胁迫的适应过程中也发挥着重要的作用。从南极冰藻Chlamydomonas sp.ICE-L的cDNA文库中筛选到了硝酸还原酶的全长基因,对其进行测序并对其编码的蛋白序列进行了生物信息学分析,构建了NR的系统进化树,通过多序列比对探讨了可能与该酶逆境适应性相关的活性位点,并对该蛋白进行了三级结构预测分析。结果显示,NR基因的编码区长2 589bp,编码863个氨基酸。在以氨基酸序列构建的系统进化树中,南极衣藻的NR序列和其他绿藻类的聚在一起,与团藻、莱茵衣藻、杜氏盐藻和小球藻的同源性依次分别为63%,61%,60%和54%。蛋白质功能预测分析显示,该NR基因含有与高等植物NR相类似的3个不同的功能结构域。对南极冰藻NR基因的生物信息学分析研究,将有助于从硝酸还原酶角度了解南极衣藻对极端环境的适应性,拓展并深化其适应机制的研究。

纳米二氧化钛与磷互作对莱茵衣藻砷累积与生物转化的影响

纳米材料因其较大的比表面积以及较强的反应活性,对砷(As)的环境行为具有一定的调控作用,而这可能对微藻As吸收代谢产生潜在的影响。以模式生物莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为研究对象,探究不同磷酸盐(PO_(4)^(3−))浓度下,纳米二氧化钛(nano-TiO_(2))对莱茵衣藻中As(Ⅴ)累积和生物转化的影响。结果表明:暴露初期(第1天)nano-TiO_(2)作为载体显著促进了0.013、0.100和0.500 mmol/L PO_(4)^(3−)处理组藻细胞对As的累积,但随着暴露时间的延长,nano-TiO_(2)的载体效应呈下降趋势;暴露结束后(第8天),nano-TiO_(2)添加组中,进入藻细胞的As(Ⅴ)除了还原成As(Ⅲ)及甲基化成二甲基砷外,还能进一步转化为一种可能为砷糖的未知化合物,且随着PO_(4)^(3−)浓度的降低,藻细胞内这种砷糖所占比例逐渐增加,这可能会抑制As(Ⅲ)的外排;暴露结束后(第8天),培养基中主要检测到的As形态为As(Ⅴ)和As(Ⅲ),1.0和0.5 mmol/L处理组还有少量二甲基砷。nano-TiO_(2)的添加降低了培养基中As(Ⅲ)的浓度,尤其是0.5和1.0 mmol/L PO_(4)^(3−)处理组。研究结果表明,纳米材料与PO_(4)^(3−)的互作可显著改变微藻As的累积与代谢过程。

莱茵衣藻CrGPAT基因的克隆及分析

【目的】探究CrGPAT在莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)油脂合成中的作用。【方法】通过RT-PCR方法克隆了莱茵衣藻CrGPAT基因,对其理化性质、信号肽、蛋白结构域、高级结构进行分析,构建系统发育树。采用荧光定量PCR检测CrGPAT基因表达量。【结果】结果表明,CrGPAT基因编码区全长为1233 bp,共编码410个氨基酸。GPAT相对分子质量为102 kDa,等电点为4.94,平均疏水性为0.805,脂肪系数为17.85,分子式为C_(3536)H_(5841)N_(1233)O_(1442)S_(415),不稳定指数为45.30,属于不稳定蛋白质,为非分泌蛋白且不具有信号肽和蛋白跨膜区。二级结构预测表明CrGPAT蛋白由4种结构组成,其中α螺旋占43.17%,是CrGPAT蛋白最主要的二级结构。同时,系统发育分析表明,CrGPAT与团藻(Volvox)亲缘关系最近。【结论】CrGPAT能够在衣藻体内正常表达且在缺氮条件下表达量会显著提高,为进一步提高莱茵衣藻体内油脂含量提供理论依据。

莱茵衣藻细胞壁的功能组分及组装机制的研究进展

本文综述了20世纪60年代以来莱茵衣藻细胞壁结构和组装机制的研究进展,从起初所认为的纤维素层直至观察到糖蛋白的晶格结构;从显微水平、组分分析、分子水平3个层面论述了关于莱茵衣藻细胞壁功能组分的研究,这对揭示莱茵衣藻细胞壁形成的机制,及糖蛋白在高等植物和其他藻类细胞壁形成中的作用有指导意义。

莱茵衣藻碳酸酐酶基因家族的生物信息学分析

利用生物信息学的方法在莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的全基因组中,鉴定出8个碳酸酐酶(Carbonic Anhydrase,CA)家族基因,分别在理化性质、同源性、保守基序和染色体定位等方面分析,并对莱茵衣藻培养过程中添加碳酸氢盐实验和相关基因的表达进行分析。结果显示:8个莱茵衣藻CA蛋白序列长度为264~399 aa,分子量为33.46~42.17 kDa,理论等电点pI介于5.7~9.05之间;莱茵衣藻CA基因家族分为3个亚族;莱茵衣藻的8个CA基因均含有特定保守基序;染色体定位发现基因Cr1和Cr2在4号染色体,Cr4和Cr5在5号染色体,Cr3和Cr6在9号染色体,Cr7和Cr8分别在12和13号染色体上;添加碳酸氢盐的实验和相对表达分析表明CA基因在利用无机碳发挥着重要的作用。

莱茵衣藻对血糖及相关代谢指标水平的影响

目的探讨莱茵衣藻对人体代谢指标水平影响。方法选取符合纳入标准的受试者40例,随机分为观察组和对照组,各20例。观察组受试者随餐服用6 g莱茵衣藻粉,服用周期为90 d。观察服用莱茵衣藻后2 h内的血糖变化趋势,考察莱茵衣藻的起效时间,观察试食前后的代谢指标水平。结果试食90 d后,观察组患者的空腹血糖,餐后90,120 min血糖均显著低于试食3 d后(P<0.05);且空腹血糖、餐后120 min血糖显著低于对照组(P<0.05)。血糖最高值出现在食用莱茵衣藻后1 h,对照组血糖最高值出现在餐后90 min,且对照组血糖高峰延续时间比试食组长。观察组血糖下降斜率大于对照组;试食6 d,观察组餐后血糖平均值低于对照组,但差异无统计学意义。与试食0 d相比,试食90 d后观察组的空腹、餐后2 h血糖平均值显著降低(P<0.01),且显著低于对照组(P<0.01)。试食90 d后,观察组空腹胰岛素平均值显著升高(P<0.05);观察组的餐后胰岛素平均值高于对照组。与试食前比较,观察组高密度脂蛋白胆固醇水平显著升高(P<0.05);总胆固醇和三酰甘油水平显著降低(P<0.05),且试食90 d后,观察组以上指标显著优于对照组(P<0.05)。结论莱茵衣藻粉可降低餐后血糖峰值,调节血脂。

透云生物全球率先实现莱茵衣藻工业化生产,进军低GI 方便食品市场

2022年全国“两会”期间,强调“发展生物科技、生物产业,向植物动物微生物要热量、要蛋白”。关于“大食物观”的讲话,为未来我国食品产业高质量快速发展指明了方向,各级政府部门高度重视生物农业发展。通过生物科技实现“向微生物要蛋白”将成为替代蛋白中可行性最高的技术路径。随着国家顶层设计的助推、企业加速布局、消费者的接受程度提高以及资本市场的加持与赋能,替代蛋白行业即将迎来高速发展期。

莱茵衣藻生长和光合作用对硝基苯的响应

初步研究了不同浓度硝基苯对莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)生长和光合作用的影响.结果表明:不同浓度的硝基苯对莱茵衣藻的生长和光合生理有明显抑制作用,主要表现在其明显降低光合色素的含量、光能转换效率(Fv/Fm)、电子传递速率(ETR)、净光合速率(Pn)等方面;硝基苯对莱茵衣藻的影响主要是通过影响光合色素合成,降低光合作用电子传递,从而降低藻类的光合作用,引起生长的抑制.

雨生红球藻β-胡萝卜素酮化酶基因在莱茵衣藻叶绿体中的表达

雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)的β-胡萝卜素酮化酶是虾青素生物合成途径中关键酶之一,本研究通过基因枪法将克隆出的β-胡萝卜素酮化酶基因(bkt),转入莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的叶绿体中,经过含100mg/L壮观霉素固体培养基筛选得到转化子。通过PCR和基因组酶切Southern杂交分析,证明bkt基因通过同源重组定点整合到转化子的叶绿体基因组中。进一步通过RT-PCR和RT-PCR Southern杂交分析,表明bkt在衣藻转化子中得到表达。

解偶联剂CCCP对莱茵衣藻光照产氢过程的调控

解偶联剂羰基氰化物间氯苯腙(Carbonylcyan ide-m-chlorophenylhydrazone,CCCP)能够显著降低莱茵衣藻光合系统Ⅱ(PSⅡ)的光化学效率,抑制光合放氧,促进氢酶表达,加速光照过程中氢气的产生.在含硫连续光照过程中,藻液中CCCP浓度低于15μmol/L时,CCCP不能明显影响藻细胞PSⅡ光化学活性.CCCP浓度为15,20μmol/L时PSⅡ光化学活性迅速降低,有明显的放氢现象.在无硫连续光照过程中,添加不同浓度CCCP的藻细胞PSⅡ光化学活性均迅速降低,且都有明显的放氢现象,不同浓度的CCCP对含硫培养和缺硫培养的衣藻细胞在连续光照过程中有不同的代谢方式,PSⅡ对光能的吸收和利用影响不同.