不同铁浓度对一种颗石藻Emiliania huxleyi的生长及光合作用的影响

为探讨铁对颗石藻生长及光合作用的影响, 以分离于秘鲁上升流区域的两株不同基因型的赫胥黎艾氏藻Emiliania huxleyi RCC6660与RCC6666为研究对象, 在调整5种铁浓度(0、50、100、500、1 000 nmol/L)的Aquil培养基中培养, 比较其生长率、色素含量、营养盐消耗、颗粒有机物含量及叶绿素荧光特性参数的差异。实验结果表明: 铁浓度未对两株藻的生长产生显著影响, 但0 nmol/L时RCC6660的比生长率显著高于RCC6666(P < 0.05)。随着铁浓度的减少, 细胞粒径和体积减小, 最大电子传递速率(rETR_max)和表观光能利用效率降低。我们推测RCC6660为了保护细胞在低铁时免受光损伤, 通过叶黄素循环以及高度钙化的外壳实现光保护, 而RCC6666通过更多其他形式的非光化学荧光淬灭的手段。由于钙化是个耗能过程, 低钙化的RCC6666的光能利用效率在低铁浓度下也更高。但RCC6660的rETR_max更大, 拥有较高的光合潜力, 这可能与其拥有的更高含量的色素有关。本研究揭示了不同基因型、不同钙化程度的两株Emiliania huxleyi对不同铁浓度的差异响应, 及铁限制条件下光保护机制和光能利用的不同, 为进一步研究光合和钙化作用的偶联机制提供了参考。     

海洋酸化与磷限制对颗石藻（Emiliania huxleyi）生理特征的耦合效应

颗石藻既通过光合作用合成颗粒有机碳（POC）,又通过钙化作用产生颗粒无机碳（PIC）,对海洋碳循环有重要贡献。虽然已有一些研究报道海洋酸化通常可增加颗石藻细胞POC含量,减少细胞PIC含量,但是这些实验结果大部分是在营养盐浓度充足条件下获得,且较少研究关注营养盐浓度限制和海洋酸化对颗石藻的耦合作用。本文研究了在无机磷浓度限制条件下,赫氏颗石藻（Emiliania huxleyi）的主要生理指标对海洋酸化的响应特征。结果显示,海洋酸化和无机磷浓度限制协同降低了颗石藻的生长速率、相对电子传递速率和光能利用效率。无机磷浓度限制主导增加颗石藻的光合固碳量,并抵消了海洋酸化对细胞PIC含量及PIC/POC比率的负面效应。研究结果表明,无机磷浓度限制改变了颗石藻的两种固碳作用对海洋酸化的响应趋势,暗示在无机磷浓度不同的海域,颗石藻对海洋碳循环的贡献不同。     

海洋球石藻(Emiliania huxleyi)磷脂酶C的结构特点及系统进化分析

磷脂酶C(phospholipase C,PLC)作为一种重要的细胞信号分子,是G蛋白信号转导过程中的重要调节因子之一,在动、植物环境胁迫应答及病原菌致病过程中发挥重要作用。海洋浮游植物生长代谢与环境因子之间的相互作用涉及细胞内复杂的信号通路,并最终通过调节细胞分裂过程控制浮游植物的增殖、种群生长动力及初级生产力。但对浮游植物PLC及其参与的信号通路的了解却非常少。通过NCBI基因数据库的关键词搜索、比对,发现海洋球石藻(Emiliania huxleyi)中含有30种PLC蛋白,利用SMART程序预测其结构保守域,以此将30种PLC分为四大类;对其氨基酸序列的信号肽、跨膜结构域、一级结构、二级结构、三级结构及其细胞定位等进行了生物信息学分析和预测。结果表明,海洋球石藻PLC具有丰富的多样性,它们在信号肽、跨膜区等方面均有一定的差别,其一级结构中存在多个可能的磷酸化修饰位点。二级结构中都含有α螺旋,β折叠,无规则卷曲,且都定位于线粒体,而三级结构相似度不高。从亲缘关系上看,海洋球石藻PLC与低等动物更接近。该研究补充和完善了对植物PLC信号转导网络系统的认识,并为进一步开展海洋球石藻PLC细胞定位及其参与的信号通路与环境胁迫之间关系的研究提供了重要的理论指导。     

海洋球石藻(Emiliania huxleyi)活性物质分离鉴定及其抗菌抗氧化性能研究

以海洋球石藻Emiliania huxleyi为原料,提取分离生物活性物质,为该藻活性物质的研究与开发提供理论基础。通过对球石藻75%乙醇浸提物采用乙酸乙酯进行萃取,进一步利用薄层色谱、硅胶色谱、Sephadex LH-20凝胶色谱及高效液相色谱(HPLC)等方法,对化合物成分进行逐步分离纯化,获得纯度大于95%的单体化合物;通过~1HNMR、~(13)CNMR及HRMS等波谱分析技术鉴定化合物的结构,并对其抗菌、抗氧化性能进行初步分析。结果分离鉴定出3种单体化合物,分别为叶绿醇(C_(20)H_(40)O)、棕榈酸(C_(16)H_(32)O_2)和肉豆蔻酸(C_(14)H_(28)O_2),这些化合物均为首次从海洋球石藻中分离获得。其中叶绿醇具有较强的抗氧化能力,且对肝癌细胞Hep G2的增殖有较强的抑制作用,其他两种化合物对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌及副溶血性弧菌均有不同程度的抗菌活性。另外,海洋球石藻中这些化合物除了具有一定的抗菌抗氧化性能外,可能在球石藻响应胁迫(如病毒感染)过程中也具有重要作用。     

海洋球石藻Emiliania huxleyi(Prymnesiophyceae)病毒主要外壳蛋白基因的克隆与序列分析

在实验室纯培养条件下,用过滤的海洋球石藻特异性病毒(Emiliania huxliyi virus,EhV)EhV-99B1株感染球石藻(E.huxleyi,Eh),建立病毒与宿主之间稳定的感染体系,病毒裂解滤液经卷式切向流超滤和PEG 8000浓缩、CsC1密度梯度离心,获得足量高纯度的病毒颗粒.根据已报道的其它EhV株系主要外壳蛋白(MCP)基因内保守片段设计合成一对特异引物,从EhV-99B1病毒基因组中克隆到了长度约为300bp的病毒外壳蛋白基因保守片段.该片段与pBS-T载体连接后转化Escherichia coli DH5α,对筛选到的阳性克隆进行序列测定与分析.结果表明,该克隆片段与GenBank中EhV163(AF453851)分离株的同源性最高,该区域内的核苷酸与对应推导的氨基酸序列同源性均为100%,证实获得的DNA片段是EhV-99B1的外壳蛋白基因;与EhV203(AF453855)分离株的核苷酸及氨基酸序列的同源性较低,分别为93%和100%.表明该病毒在自然海域中分布广泛并具有一定的多态性,同时在进化上也存在相当的复杂性.因此,MCP基因可以作为一种新的分子遗传标记以区分自然群落中EhV的不同基因型,对于理解海洋球石藻类病毒与宿主之间复杂的相互作用关系将是一个十分有价值的工具.     

西太平洋暖池核心区晚第四纪颗石藻属种变化及对环境演化的响应

对西太平洋暖池核心区KX97321-2站位380 ka以来的颗石藻化石进行了属种鉴定及百分含量分析。结果显示,380 ka以来Florisphaera profunda百分含量升高,对应营养跃层加深,初级生产力降低,Gephyrocapsa spp.的百分含量降低;在中布容期,Gephyrocapsa caribbeanica是优势种,是对中布容期特殊的环境条件适应演化的结果;对380 ka以来F.profunda换算的初级生产力进行频谱分析,发现有100 ka周期和30 ka周期,而分段分析发现,0~80 ka和320~380 ka 2万年周期明显,中间80~320 ka 4万年周期明显。     

温度、盐度、光照强度和pH对海洋原甲藻增长的效应

采用微量移液稀释法对海洋原甲藻进行无菌培养，以研究温度、盐度、光照强度和pH对海洋原甲藻增长的效应。结果表明，海洋原甲藻最大增殖速率发生在温度为(25±1)℃、盐度为31、光照强度为3000lx、pH为8.0的环境条件下。海洋原甲藻在温度18—28℃、盐度为25—34、光照强度为1000—6500lx、pH为7.5—8.3范围内适宜生长。这一结果与观测到的海洋原甲藻赤潮发生时环境条件相近，其中温度的效应最为明显。     

光强对缘管浒苔(Ulva linza)光合生理特性和短期温度效应的影响

由于季节和分布深度的不同,海藻接受的光强和温度也不同,其生理响应机制也不同。本文旨在研究不同光强对缘管浒苔(Ulvalinza)光合生理特性及短期温度效应的影响。缘管浒苔样品采自连云港高公岛海区(119.3°E, 34.5°N)。实验设置了低、中、高三个不同水平的光强,分别为90、200和400μE/(m~2·s)。结果表明,藻体的净光合作用速率在低光下显著低于培养在高、中光下的,而光强对呼吸作用速率无显著影响。高光下藻体光系统Ⅱ的最大光化学效率(F_v/F_m)值显著低于中、低光强下,而非光化学淬灭(NPQ)值随光强降低显著下降。叶绿素a和叶绿素b的含量在低光强下均显著高于高、中光强下的含量。最大相对电子传递速率(rETR_(max))随光强变化显著,中光下最高,低光下最低;饱和光强(I_k)在低光下显著低于在高、中光下。在不同浓度的溶解性无机碳(DIC)下,净光合作用速率在不受碳限制时所能达到的最大速率(V_(max))随光强升高而显著增大,净光合作用速率为最大速率一半时的底物浓度(K_m)在低光下显著低于高、中光下。这表明低光上调了藻体的无机碳利用能力。短期温度实验表明,高光培养下,酶失活一半时的温度(T_h)显著增加,而低光下藻体的净光合作用速率的最适温度(T_(opt))显著降低,这表明低光显著提高了缘管浒苔对环境的敏感性,而高光下的藻体更适应高温的环境,这为绿潮在5—7月份大规模暴发的现象研究提供了一定的理论参考依据。     

离体培养的虫黄藻(Symbiodinium voratum)对温度和光照的生理响应

虫黄藻是珊瑚礁生态系统中最主要的初级生产者,并在珊瑚礁的建造过程中起着关键作用。为探究虫黄藻对温度和光照的生理响应,本研究以E型虫黄藻（Symbiodinium voratum）为实验对象,通过室内培养,并结合谢尔福德耐受性定律建立了基于温度的虫黄藻生长速率的耐受性模型。结果显示：E型虫黄藻在光强90μE培养下,最适生长温度为22.56℃,适温范围为16.72—28.40℃;温度培养实验中,23℃时,虫黄藻中有机碳（C）、氮（N）积累最多; 27℃时,虫黄藻PSⅡ的原初光能转化效率（F_v/F_m）显著高于其余两个温度组;光照培养实验中,E型虫黄藻在温度23℃培养下,光强的适宜范围为100—200μE;并通过提高细胞内叶绿素a含量和F_v/F_m两种方式应对外界光照不足。     

海洋浮游动物多样性及其分布对全球变暖的响应

针对日益加剧的全球增温和生物多样性丧失等现象,结合浮游动物在海洋生态系统中的重要性,从世界各大海域的浮游甲壳类、水母类及毛颚类等群落对海洋表层温度升高及海流变化的响应等方面进行了综述,以期为进一步深入开展相关研究提供参考。     

富硒海洋球石藻(Emiliania huxleyi)的培养及其硒蛋白的初步分离纯化

在不同浓度亚硒酸钠(Na2SeO3)条件下培养海洋球石藻,分析其生长和富集硒情况,并采用(NH4)2SO4分级盐析、DEAE-Sepharose离子交换柱层析和SephacrylS-200凝胶过滤层析方法,对球石藻硒蛋白进行了初步分离纯化。结果表明,在本实验条件下,不添加外源硒的f/2培养基本底硒浓度(约3.2nmol/L)为海洋球石藻最佳生长和富硒的硒浓度,其细胞内硒含量可达到6475?g/g干重。离子交换和凝胶层析分离的含硒蛋白结合的最高硒含量分别达到392.3ng/mg和663.5ng/mg蛋白。SDS-PAGE纯度鉴定显示,在分子量分别约为41.3kDa和30.1kDa处各有单一电泳条带。结果提示,海洋球石藻能在环境硒浓度极低的条件下大量吸收硒并将大部分无机硒转化为硒蛋白。富硒能力较强的海洋球石藻有望作为一种新的有机硒资源,对开发含硒安全性食品具有很大的应用潜力。     

海洋球石藻(Emiliania huxleyi)病毒硫氧还蛋白(TRX)基因的克隆及生物信息学分析

首次从海洋球石藻病毒(Emiliania huxleyi virus-EhV99B1)中克隆了硫氧还蛋白(Trx)基因(该序列已提交GenBank,登录号:GU109280)。系统进化关系分析表明:EhV99B1-Trx与GenBank中已报道的EhV86-Trx(NC_007346)有很高的同源性,核酸及其推导的氨基酸序列的同源性分别为98%和100%,而与其它物种的Trx序列同源性仅为9.8%-18.8%。采用生物信息学方法和工具分析了EhV99B1-Trx的生化参数,预测了该蛋白的高级结构。结果表明:(1)EhV99B1-Trx基因的开放阅读框全长591bp,编码196个氨基酸,蛋白的相对分子量为22.1kDa,理论等电点为5.27;(2)EhV-99B1-Trx N端蛋白结构域具有保守的Cys-Gly-Pro-Cys(CGPC)硫氧还蛋白氧化还原活性位点氨基酸基序;(3)对该蛋白二、三级结构分析预测结果进一步证实EhV99B1-Trx基因编码的为一种新型的硫氧还蛋白家族成员。     

海洋球石藻病毒(Coccolithovirus)硫氧还蛋白(Trx)在毕赤酵母(Pichia pastoris)中的表达及其活性分析

从实验室保存的pBS-Trx重组质粒中克隆球石藻病毒EhV-Trx基因,构建毕赤酵母重组表达载体pPIC9K-EhV-Trx,将重组质粒电转化毕赤酵母GS115,诱导分泌表达并对重组蛋白进行二硫键还原酶活性分析。结果表明,EhV-Trx基因开放阅读框为591bp,编码197个氨基酸;在毕赤酵母GS115中成功诱导表达重组EhV-Trx,经SDS-PAGE分析目的蛋白分子量约为27.8kDa;重组EhV-Trx具有二硫键还原酶的活性,能有效打开胰岛素A、B两条链的二硫键,有望开发成一种新型的硫氧还蛋白脱敏制剂应用于食品安全领域。     

应用双特异分子探针技术定性定量检测圆海链藻(Thalassiosira rotula)

设计了一套圆海链藻(Thalassiosira rotula)特异性探针,运用双特异分子探针技术,对圆海链藻(Thalassiosira rotula)进行了定性定量检测.结果表明,本实验中设计的一套探针与其它十几种藻无交叉反应,具有种特异性;细胞裂解液直接杂交检测优于提纯RNA样品检测;对自然样品做了初步检测,发现天然海水中的其它浮游生物对该检测方法影响很小.     

龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)中两种分支酸代谢酶对温度和水杨酸的响应及其原核表达研究

龙须菜(Gracilariopsislemaneiformis)在我国主要用作鲍饵料和琼胶生产原料,但是南方夏季高温限制了龙须菜的栽培和产业化。抗逆植物激素水杨酸(salicylicacid,SA)与分支酸代谢之间存在着密切的联系。本文以两种分支酸代谢酶——异分支酸合成酶(isochorismate synthase,ICS)和分支酸变位酶(chorismatemutase,CM)为研究对象,分析了23℃(常温)和33℃(高温)条件下添加SA对龙须菜中两种分支酸代谢酶编码基因转录水平的影响。结果表明高温和SA不同程度地刺激了两种分支酸代谢酶转录水平的表达,如在3—12h,SA添加后ics表达量分别提高到常温对照组的2.84—4.76倍和高温对照组的1.25—1.62倍;在24h时,cm表达量分别提高到常温对照组的2.73倍和高温对照组的1.82倍。然后,我们将两种酶的编码基因分别转化到原核表达载体pET28a中,结果得到了多以包涵体形式大量表达的重组ICS和CM蛋白,其最佳诱导条件为0.1mmol/LIPTG在16℃诱导24h,并用镍柱初步纯化了重组蛋白。该研究为阐明温度和外源SA对龙须菜中两种分支酸代谢酶的影响规律,以及为从蛋白水平研究这两种代谢酶提供了资料。     

大菱鲆(Scophthalmus maximus)快速生长品系和高成活率选育品系的配合力分析

利用人工授精技术,通过不完全双列杂交交配设计,以大菱鲆2个配套选育系进行双列杂交产生的数据为分析对象,利用统计学和数量遗传学方法对体质量和存活性状进行了一般配合力和特殊配合力测定以及杂交优势分析。结果表明,综合分析50个杂交组合在不同月龄的特殊配合力和亲本的一般配合力以及杂种优势率发现,FG1♀×HS1♂组合为最佳杂交组合。在6月龄、9月龄、12月龄和15月龄,FG1♀×HS1♂组合的体重分别为49.4010g、162.8510g、311.0716g和619.8467g,比相应发育阶段的普通商品苗种依次提高了31.36%、44.46%、50.55%和69.06%;在3—6、6—9、9—12和12—15月龄,FG1♀×HS1♂组合的成活率分别为96.4%、98.9%、99.2%和99.0%,比相应发育阶段的普通商品苗种分别提高了37.62%、27.55%、11.45%和6.35%,显示出良好的生长性能。最佳系间杂交组合FG1♀×HS1♂的确定,为选育出优质、高产的大菱鲆新品种提供了理论依据。     

米氏凯伦藻细胞表面膜蛋白质组及其对温度变化的响应研究

米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)近年在我国福建、浙江和广东沿海经常形成赤潮,其赤潮不仅影响到海洋生态系统的稳定,也严重威胁到水产养殖以及人类生命健康安全。本论文以米氏凯伦藻为研究对象,建立了米氏凯伦藻细胞表面膜蛋白质荧光标记技术和细胞膜蛋白质提取方法,运用荧光差异凝胶电泳技术(2-DDIGE)对膜蛋白质进行了分析,并研究了米氏凯伦藻的膜蛋白质组及其对环境温度变动的响应。实验共鉴定到44个细胞表面膜蛋白,其中有效注释27个,主要为转运蛋白、HSP70蛋白家族和捕光蛋白等。米氏凯伦藻在20°C条件下的细胞生长和光合作用要明显好于16°C和12°C,但16°C和12°C条件下的差别不大,表明低温限制了米氏凯伦藻的生长。当米氏凯伦藻从12°C快速转移至16°C和20°C时,藻细胞密度和光合作用效率短时间迅速降低,但细胞很快即适应温度变化。细胞膜上的转运蛋白和光合作用蛋白在其适应温度变化中起着重要作用。