红藻分子生物学研究进展I基因、基因组织与基因工程

分子生物学研究始于20世纪50年代,首先在原核生物中取得重大进展.从原核基因克隆到利用原核基因产品的商业生产,从大肠杆菌分子遗传特性的阐明,到对其改造利用.随后分子技术从原核扩展到真核,从动物到植物,从陆地走向海洋,人们对于生命现象本质的认识也不断加深.藻类分子生物学是从80年代以后才逐渐兴起,藻类分子水平研究首先在蓝藻中取得重大突破,而真核藻类,则多是以衣藻作为模式生物的研究,红藻的分子水平研究,从其内容的深度和广度来说,相对落后.作者对近年来红藻分子生物学研究在基因方面的研究进行综述.     

Screening and isolation of the algicidal compounds from marine green alga <Emphasis Type="Italic">Ulva intestinalis</Emphasis>

Twenty species of seaweed were collected from the coast of Zhejiang, China, extracted with ethanol, and screened for algicidal activity against red tide microalgae Heterosigma akashiwo and Prorocentrum micans. Inhibitory effects of fresh and dried tißsues of green alga Ulva intestinalis were assessed and the main algicidal compounds were isolated, purified, and identified. Five seaweed species, U. intestinalis, U. fasciata, Grateloupia romosissima, Chondria crassicaulis, and Gracilariopsis lemaneiformis, were investigated for their algicidal activities. Fresh tissues of 8.0 and 16.0 mg/mL of U. intestinalis dissolved in media significantly inhibited growth of H. akashiwo and P. micans, respectively. Dried tissue and ethyl acetate (EtOAc) extracts of U. intestinalis at greater than 1.2 and 0.04 mg/mL, respectively, were fatal to H. akashiwo, while its water and EtOAc extracts in excess of 0.96 and 0.32 mg/mL, respectively, were lethal to P. micans. Three algicidal compounds in the EtOAc extracts were identified as 15-ethoxy-(6z,9z,12z)-hexadecatrienoic acid (I), (6E,9E,12E)-(2-acetoxy-β-D-glucose)-octadecatrienoic acid ester (II) and hexadecanoic acid (III). Of these, compound II displayed the most potent algicidal activity with IC₅₀ values of 4.9 and 14.1 µg/mL for H. akashiwo and P. micans, respectively. Compound I showed moderate algicidal activity with IC₅₀ values of 13.4 and 24.7 µg/mL for H. akashiwo and P. micans, respectively. These findings suggested that certain macroalgae or products therefrom could be used as effective biological control agents against red tide algae.     

龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)对逆境胁迫的响应

非还原性二糖海藻糖及其代谢物是调控植物生长发育和逆境响应的信号分子。本研究以大型海藻龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)为对象,从基因转录、蛋白和酶活性3个水平探讨了海藻糖合成酶——海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)对高温、高盐及渗透胁迫的响应。龙须菜中4条TPS序列均具有TPS家族保守结构域(Glyco-transf-20)和TPP家族保守结构域(Trehalose-PPase),且属于Class I亚家族。在转录水平上,高盐胁迫主要促进了TPS1、TPS2和TPS4基因的表达,而渗透胁迫则总体抑制了TPS1、TPS2和TPS3基因的表达。在高盐胁迫48 h时, TPS1蛋白含量升高到对照组的2.03倍。在高温和高盐胁迫24 h时, TPS活性升高,而在高盐胁迫48 h及渗透胁迫条件下酶活性降低。可见海藻糖-6-磷酸合成酶参与了龙须菜抗高温和高盐胁迫的应答,但对渗透胁迫不敏感。该研究为提高龙须菜抗逆性及培育抗逆龙须菜品种提供了参考。     

紫菜(Porphyra遗传差异的ISSR分析

采用ISSR标记技术对来自不同产地的6个坛紫菜(Porphyra haitanensis)无性系和两个条斑紫菜(P.yezoensis)无性系进行了遗传差异的分析。结果表明,7条ISSR引物在8个紫菜系中共扩增出59条片段,全部表现出多态性。根据Nei等的相似性系数得出8个紫菜系间的遗传距离在0.274—0.746之间。用UPGMA方法作出的系统树中各紫菜基本上是按照产地进行聚类,从而推测紫菜的遗传差异可能与地域分布相关。本文结果也证明了ISSR与RAPD、AFLP等标记技术一样适用于紫菜的遗传多样性分析。     

江苏南通地下水补给源、水化学特征及形成机理

在地下水的大规模开采条件下,江苏沿海一带,特别是南通许多地区的地下水一度出现咸化趋势,对区域水资源及环境产生了极大的影响,已成为制约生态环境建设和经济社会发展的重要因素.为查明地下水的补给来源、水化学特征和矿化度增高的机理,对南通地区深浅层地下水开展了野外调查取样.通过对各种水化学参数的讨论分析,系统地研究了该区地下水...     

龙须菜（Gracilaria lemaneiformis）中多种植物激素的GC-MS检测及对氮胁迫的响应

以海洋红藻龙须菜为材料,建立了5种内源性植物激素吲哚乙酸（IAA）、脱落酸（ABA）、茉莉酸（JA）、水杨酸（SA）、肉桂酸（RA）的GC-MS微量检测方法,并运用该方法初步研究了龙须菜中5种植物激素对不同浓度氮胁迫的响应规律。结果表明,最优的实验条件为：样品用正丙醇：水：HCl（2：1：0.002）提取,HLB固相萃...     

条斑紫菜外生细菌的遗传多样性

为研究藻际微生物多样性与紫菜健康养殖的关系,从江苏南通(养殖)、山东青岛(野生)、浙江温州(养殖)三地的条斑紫菜叶状体和江苏东台条斑紫菜贝壳丝状体及其周围的海水样品中分离了条斑紫菜外生细菌。根据菌落特征和菌体形态将获得的63株细菌分为21种表型。16SrDNA-V3片段DGGE分析结合序列测序比对结果表明:这些菌株与假交替单孢菌(Pseudoalteromonas)、嗜冷单胞菌(Psychrobacter)和芽孢杆菌(Bacillus)等10属相应菌株具有较高的同源性。通过对条斑紫菜外生细菌区系多样性分析得出:条斑紫菜藻体外生细菌组成与生活环境相关,但不同于周围海水细菌群落;不同来源(地点)、不同生理状况(健康与病烂)和不同生长阶段(叶状体和丝状体)的条斑紫菜外生菌种群组成差异较大。许多外生细菌对常见测试菌、海水养殖动物致病菌和人致病菌具有抑菌活性,其抑菌特点与紫菜生理性状相关。从健康条斑紫菜样品分离的外生菌中假交替单孢菌占优势,病烂紫菜未分离到假交替单孢菌,提示假交替单孢菌可能与紫菜健康生长有密切关系。     

水杨酸和茉莉酸甲酯对高温龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)理化及基因表达的影响

本文研究了两种抗逆植物激素——水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MJ)对高温胁迫龙须菜的生长、脯氨酸和丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、碳酸酐酶(CA)、硝酸还原酶(NR)活性及4种相关基因表达的影响。结果表明,100μmol/L SA(SA100)、50μmol/L MJ(MJ50)、50μmol/L SA+25μmol/L MJ(SA50/MJ25)实验组对龙须菜生长促进作用较大,其相对生长速率分别为对照组的1.78、1.65和1.29倍。这3个处理组均可提高龙须菜脯氨酸含量,其中SA100作用最强;对MDA含量的降低程度以SA50/MJ25组最强。SA100增强SOD和CA活性的作用最大,而MJ50可增强NR活性。SA100处理HSP70、Mn SOD、CA和NR基因表达量分别为对照组的2.04、4.65、2.15和1.58倍,MJ50处理后Mn SOD、CA和NR基因表达量则分别降为对照组的0.47、0.50和0.46倍,而SA50/MJ25则促进了HSP70基因表达,降低了CA和NR基因表达。本研究表明SA和MJ可以缓解高温胁迫对龙须菜的不利影响,其中以SA100的作用最大,MJ50作用最小。     

蛋白核小球藻核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶小亚基部分基因序列的克隆与分析

以单细胞绿藻蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)(藻株编号为NMBluh015-1)为实验材料,利用几种绿藻中的核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)的小亚基(rbcS)的保守序列,设计简并引物,克隆到rbcS的一条cDNA(245 bp)和3条DNA序列(其编号为CP1、CP2和CP3,长度依次为1425 bp、810 bp、705 bp)。序列比较结果表明,该蛋白核小球藻rbcS cDNA核苷酸序列与普通小球藻(C.vulgaris)、杜氏藻(Dunaliella tertiolecta)(rbcS1和rbcS2)及蛋白核小球藻"太阳小球藻"株的相似性依次为93%、92%(91%)和90%,而其编码的氨基酸序列与杜氏藻相似性最高(80%);3条rbcS DNA序列与绿藻及高等植物rbcS部分序列表现了较高的同源性,其中2条DNA(CP2和CP3)部分区段同源性很高。实验结果表明扩增得到的cDNA和DNA序列为蛋白核小球藻rbcS基因。