满江红鱼腥藻富集三价金离子(Au3+)机理的研究

许多生物能够富集重金属,已经证明一些微藻在水介质中对金离子和其他金属离子有很强的富集能力.对微藻富集贵金属金的研究既有理论方面的意义,也有广阔的潜在应用前景.通过筛选和基因工程手段有可能获得富金能力强的藻种或藻株,并用以从含金自然水体(如地热水)中富集金,及从工矿废水中回收金.另一方面,对富集机理的研究有可能揭示生物成矿的机制,探索利用微藻细胞生产含金蛋白及在生化制药方面应用的可能性.在前人关于微藻富集金的研究中,对富集机理的研究较少,本文研究了满江红鱼腥藻An-abaena azollae(蓝藻或蓝菌门Cyanophyta,Cyanobacteria)经三价金离子(Au~(3 ))诱导培养后,Au~(3 )在培养液和藻细胞之间、在藻细胞的细胞壁及鞘层(Sheath)、胞内蛋白质组分之间的分配,由此探讨了微藻富集Au~(3 )的机理.     

多变鱼腥藻藻胆体内杆-核复合物的分离与表征

与其他大多数蓝藻(Cyancbacteria)一样,多变鱼腥藻内藻胆体的形状也呈半圆盘型.构成藻胆体的藻胆蛋白(Phycobiliproteins)为藻红蓝蛋白(PEC)、C-藻蓝蛋白(C-PC)和变藻蓝蛋白(APC),其能量传递按PEC→C-PC→APC的顺序进行.尽管已利用各种光谱技术对藻胆蛋白、藻胆体和活藻进行了比较详细的研究,而且,C-PC,PEC和APC的高分辨率晶体结构也已确定,但两种蛋白之间的联系仍不清楚,特别是能量如何由杆的末端传递进核成为目前研究中的关键问题,因为关于藻胆体的关键结构部分,即杆-核复合物的结构,即尚未得知,所以,本研究工作对完善藻胆体工作模型具有重大意义.我们利用柱层析技术分离得到杆-核复合物(αβ)_6~(pc)L_(RC)~(27)(αβ)_3~(APC)L_c~(8.9),通过光谱技术、电泳方法对之进行表征,并提出该复合物的结构模型,为进一步研究其功能奠定了物质基础.     

海洋红藻和蓝藻中C-藻蓝蛋白的结构特性比较研究

在蓝藻和红藻的光合膜上存在着各种不同的捕光天线即藻胆体。藻胆体的主成分为藻胆蛋白,藻胆蛋白是藻红蛋白、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白的总称,C-藻蓝蛋白(C-Pc)是其中的一种。关于C-Pc的研究,诸多的报道大都集中于各种蓝藻中的C-Pc,而对大型红藻中C-Pc结构特性报道极少。真核红藻和原核蓝藻中的C-Pc结构和功能是否完全相同,弄清这一问题显然对于藻类植物的分类学及光合作用研究具有重要意义。     

红毛菜藻胆体的分离和蛋白质组成

藻胆体是蓝藻和红藻的光合作用的捕光天线,由生色的胆蛋白和无色的附属联结蛋白质组成。许多蓝藻种和一些红藻种的藻胆体已详尽地进行了研究。但是,藻胆体的未变性的附属蛋白质组成迄今尚未见发表;人们对真核的海藻的藻胆体的研究仍然很有限。本文报道对生长在海洋中的红毛菜(Bangia fuscopurpurea)藻胆体研究所获的重要结果。     

藻类特有的捕光色素蛋白——藻红蛋白的结构、功能及应用

藻胆蛋白(phycobiliprotein, PBP)是红藻、蓝藻和部分隐藻中特有的捕光色素蛋白.自PBP被发现以来,科学家们对其结构、功能及应用进行了深入的研究.藻红蛋白(phycoerythrin, PE)是PBP的一种,由α,β和γ三种亚基组成.其中γ亚基具有连接和稳定的作用,使PE能够以稳定的(αβ)6γ的形式存在. PE可以共价连接藻红胆素和藻尿胆素等色基,对短波长的蓝、绿光具有较强的吸收效率,使红藻和蓝藻能够在深水弱蓝、绿光环境中高效地捕获和传递光能.高纯度的PE与生物素、单克隆抗体等蛋白结合稳定,可以作为荧光免疫等技术中的荧光探针;同时, PE具有抗氧化及抗炎活性,对阿尔茨海默病、肝肾毒、糖尿病等疾病具有一定缓解作用.本文主要对PE的结构、制备及光学活性和生物活性方面的应用进行了综述,并对PE的应用进行了展望,为我国海洋藻类的高值化加工和应用提供参考.     

对小新月菱形藻(Nitzschia closterium f. minutissima)分类地位的重新认识

小新月菱形藻是一种海洋真核单细胞硅藻, 是水产养殖中应用广泛的饵料之一. 先前认为, 该藻属于硅藻门, 硅藻纲, 硅藻目, 硅藻科, 菱形藻属. 本文对小新月菱形藻进行了微分涉相差(differential interference contrast microscopy, DIC)显微镜形态观察; 分别用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography, HPLC)和气相色谱(gas chromatography, GC)分析了该藻及三角褐指藻(舟形藻目)的色素、脂肪酸组成; 应用简并性引物策略、PCR或结合RACE技术分别得到了小新月菱形藻的18S rDNA部分序列、全长5.8S rDNA、ITS1和ITS2序列、部分28S rDNA序列、actin基因、一个类似Δ5脱饱和酶全长cDNA, 并在转基因酵母中鉴定其具有Δ5脱饱和酶功能. 从生化及分子水平系统比较了小新月菱形藻、三角褐指藻和新月细柱藻(硅藻目)的亲缘关系, 揭示小新月菱形藻18S rDNA与三角褐指藻株系相似性为99.9%以上; 小新月菱形藻5.8S rDNA序列与三角褐指藻的相似性为100%, 而与新月细柱藻的相似性为96.2%; 小新月菱形藻ITS1和ITS2序列与三角褐指藻的相似性均为98.6%, 而与新月细柱藻的相似性分别为38.2%和37.04%; 小新月菱形藻actin蛋白质序列与三角褐指藻的相似性为100%; 小新月菱形藻的Δ5脱饱和酶氨基酸残基序列与三角褐指藻相关酶序列的相似性为99.4%. 因此, 本研究认为, 小新月菱形藻在系统分类上应不属于硅藻目, 硅藻科, 菱形藻属, 而应该属于舟形藻目, 褐指藻科, 褐指藻属, 并极有可能是三角褐指藻的一株.     

一株裸甲藻类似种的形态和系统进化分析

对一株裸甲藻(Gymnodinium)类似种进行光学显微镜和扫描电子显微镜观察, 并PCR扩增了转录内间隔区(含5.8S rDNA)和核糖体大亚基D1-D2区, 对获得的序列进行Blastn同源分析, 探讨了该藻与裸甲藻及其他裸甲藻形态类似种, 包括凯伦藻(Karenia)、旋沟藻(Gyrodinium)、下沟藻(Karlodinium)和共生甲藻(Symbiodinium)的进化关系, 以对该藻进行初步鉴定. 光学显微镜观察表明, 该藻具有裸甲藻的一些典型形态特征, 如细胞左旋运动、具有上下壳和横沟等; 在扫描电子显微镜下能看到细胞的2根运动鞭毛. 序列同源检索和进化(包括ITS和LSU树)分析均表明, 该藻与共生甲藻亲缘关系较近, 而与裸甲藻及其他相关甲藻的进化关系较远, 因此可初步鉴定该藻为一种共生甲藻. 该藻分离自赤潮水域, 提示共生甲藻引发赤潮暴发的可能.     

冲绳海槽南部表层沉积物的沟鞭藻囊孢组合

近年来北大西洋及其毗邻海的晚新生代沟鞭藻囊孢化石研究进展迅速.沟鞭藻囊孢化石的基础性研究主要有两个方面,一是查明各种囊孢的形成机理及其与活体之间的关系;二是探索沟鞭藻囊孢在现代海洋表层沉积物中的分布规律.本项研究属于后者.1 材料与方法用于本项研究的16个样品采自东经122°37＇～126°40＇,北纬24°42＇～27°45＇的冲绳海槽南部(见图1).取样地点的海水深度为445～2150m.样品岩性为泥,钙质软泥,粉砂质泥     

变藻蓝蛋白内能量传递过程的物理机制

从广义主方程(GME)理论出发，以变藻蓝蛋白的光谱性质和结构及其态的制备和探测技术为基础，从理论和实验上对变藻蓝蛋白单体内的能量传递过程的物理机制进行了比较详细的研究.　结果表明 在变藻蓝蛋白单体内，2个亚基间的能量传递过程的最好探测技术为时间分辨各向异性光谱技术；实时探测结果(80～100ps)与理论计算结果(85.6 ps)比较吻合，表明在变藻蓝蛋白单体内，能量在两个亚基间的传递过程服从F     

变藻蓝蛋白内能量传递过程的物理机制——Ⅰ.单体内的能量传递机制研究的理论方法和实时探测

从广义主方程 (GME)理论出发 ,以变藻蓝蛋白的光谱性质和结构及其态的制备和探测技术为基础 ,从理论和实验上对变藻蓝蛋白单体内的能量传递过程的物理机制进行了比较详细的研究 .结果表明 :在变藻蓝蛋白单体内 ,2个亚基间的能量传递过程的最好探测技术为时间分辨各向异性光谱技术 ;实时探测结果 ( 80～ 10 0ps)与理论计算结果 ( 85 6ps)比较吻合 ,表明在变藻蓝蛋白单体内 ,能量在两个亚基间的传递过程服从F rster机制 ,能量传递过程不可能在其激发态的高振动量子态上发生 .     

返地卫星搭载对鱼腥藻和小球藻的影响

微藻(microalgae)因其生长快、繁殖迅速、光能利用率比高等植物高几倍到十几倍,并且其生物化学产物极为丰富而在空间生物学研究中受到人们重视。几十年来,人们设想的和已经完成的微藻空间生物学研究充分反映这一领域的研究目的是多重的,涉及的问题包括空间的生物学基础、受控生态生命故障系统(CELSS)、空间制药、封闭系统(CES)、的理论生态地外生物探谜、生命起源等方面。其中,前四个方面不仅具有理论而且有地面应用的意义。为此,我们先后进行了十多种微藻和2种大型藻以及浮游动植物混合种群的空间搭载试验。本     

藻胆体模型复合物的合成及其表征

蓝藻和红藻中存在捕光色素蛋白即藻胆蛋白,主要包括藻红蛋白(PE)、藻蓝蛋白(PC)和变藻蓝蛋白(APC),在藻细胞活体中构成超分子复合物藻胆体.藻胆体连接在类囊体膜上,做为主要的捕光天线,通过诱导共振将光能传递给叶绿素a.藻胆体由APC组成核,PE和PC构成杆排列在核的外围,其中APC做为连接藻胆体和类囊体内光合作用中心的桥梁.由稳态光谱测定知道藻胆体内能量传递顺序是PE→PC→APC.超快速时间分辨光谱的应用,又     

蓝裸甲藻(新种)(Gymnodinium cyaneum Hu sp.nov.)藻胆素(Phycobilin)的发现及其意义

在藻类的光合色素系统中,叶绿素a是各门类所共有的.但就其采收光能的天线色素而言,因门类而有很大的差别.因此,天线色素的不同就成为研究藻类系统分类和演化问题的重要依据之一.藻胆素是某些藻类光合系统中的主要天线色素.研究表明,藻胆素仅存在于蓝藻类(cyanophyceae)、红藻类(Rhodophyceae)和隐藻类(cryptophyceae)中.甲藻(Pyrrophyceae)的某些类型因其细胞核缺乏真核生物所具有的碱性蛋白而被称为间核生物(Mcsokaryota).从细胞核的性质来说,这些类型无疑是比较原始的.因此,光合自养的甲藻类是否具有藻胆素及     

高成熟碳酸盐岩地层烃类生成和运移的激光诱导荧光显微镜观测与判识

用最新组装的激光诱导荧光显微系统(LFM)有效地观测研究了鄂尔多斯盆地、塔里木盆地下古生界高成熟碳酸盐岩生烃、含烃和烃类运移的重要现象．在鄂尔多斯盆地等效镜质体反射率达1.6%~1.7%残余有机碳含量为0.14%~0.35%的下奥陶统条纹状碳酸盐岩样品中发现广泛分布有强荧光的G.Presea粘球形藻、层状藻、结构藻和藻屑等有利于生烃的原始显微有机组分及矿物晶间荧光沥青，并在白云岩孔洞中发现他形充填状和球粒状高演化储层沥青．在塔里木盆地奥陶系和寒武系高成熟碳酸盐岩及钙质、砂质页岩中见有多种类型的荧光有机包裹体和沥青，为探讨大中型气田有效烃源和优质烃源岩的判识与评价提供了直观依据．高功率的激光诱导荧光的观测还充分揭示了碳酸盐岩地层生烃、排烃运移的网络与微网络体系．     

氮限制有利于三角褐指藻脂质积累

三角褐指藻是一种重要的海洋硅藻,其全基因组已完成测序.三角褐指藻富含脂肪酸,是一种潜在的生物柴油原料.因此,三角褐指藻是一种极具应用前景的模式海藻.本文分别在蛋白质组、转录组和生理水平上比较分析三角褐指藻在正常培养和缺氮培养下的变化.研究结果表明,细胞骨架、染色体组分及参与信号转导的多个蛋白的含量在缺氮条件下变化明显,蛋白质降解加速以利于氨基酸的重新利用;涉及光合作用和卡尔文循环的多个酶显著下调,叶绿素生物合成相关蛋白含量降低,光合效率明显下降;糖酵解和三羧酸循环相关蛋白的转录和表达水平大幅上调,脂肪酸合成过程中多个关键酶也表现为上调趋势.同时,尼罗红(Nile red)和氟硼荧(BODIPY)染色实验结果显示,三角褐指藻细胞在缺氮条件下脂滴增大.基于以上结果,本文认为,氮限制促进了三角褐指藻中脂质的积累,糖酵解和三羧酸循环的强化为脂质合成提供了充足的底物和能量.     

条斑紫菜变藻蓝蛋白立方晶系的初步晶体学研究

蓝绿藻和绿藻中含有的藻胆体是光吸收和传递的功能单位,这些超分子聚集体位于线粒体膜的外表面,可吸收波长从450～650nm的可见光,其光能传递效率接近100%.电子光谱的研究表明藻胆体由核心和天线两部分组成,两部分均由藻胆蛋白和连接蛋白构成.核心部分主要为变藻蓝蛋白(allophycocyanin)所占有,其位于光合膜的外表面,靠近光系统Ⅱ,天线部分包括藻蓝蛋白(phycocyanin)和藻红蛋白(phycoerythrin),藻蓝蛋白靠近变藻蓝蛋白,而藻红蛋白处于天线的顶端.光能传递的途径为:光子→藻红蛋白→藻蓝蛋白→变藻蓝蛋白→光合反应中心的叶绿素a.到目前为止已有数种藻胆蛋白的晶体结构得到了测定.由于变藻蓝蛋白位于核心部位,直接将光能传递给光反应中心,其三维结构的研究一直受到人们的重视.1995年Breic等首次报道了取自单细胞蓝藻钝顶螺旋藻spirulina platensis的变藻蓝蛋白0.23nm分辨率的晶体结构.但红藻和蓝绿藻的出现相差16亿年,其间发生     

条斑紫菜两种藻胆体与类囊体膜体外重组的光谱分析

条斑紫菜是一种具有异型世代交替生活史的大型红藻 .它们都具有光合作用 ,以藻胆体为主要的捕光天线复合体 .在比较其光合作用时 ,采用蔗糖密度梯度离心法意外地从孢子体和配子体中分离到两种藻胆体 .采用体外重组法分析两种藻胆体与两个光系统之间的关系 ,用低温 (77K)荧光发射光谱测定其能量传递 .结果表明 :在 0 9mol/LpH =7 5的磷酸缓冲液中 ,两种藻胆体与类囊体膜可成功地发生重组 .在孢子体的藻胆体和类囊体膜的体外同源重组体系中 ,由藻胆体吸收的光能可引起光系统Ⅱ (PSⅡ )的荧光发射 ,而配子体的体外同源重组体系中 ,可引起光系统Ⅰ (PSⅠ )的荧光发射 .在孢子体和配子体的藻胆体和类囊体膜的体外交叉重组体系中也表明同样的能量传递趋势 .这说明 ,孢子体的藻胆体与PSⅡ关系密切 ,而配子体的藻胆体与PSⅠ关系密切.     

条斑紫菜两种藻胆体与类囊体膜体外重组的光谱分析

条斑紫菜是一种具有异型世代交替生活史的大型红藻 .它们都具有光合作用 ,以藻胆体为主要的捕光天线复合体 .在比较其光合作用时 ,采用蔗糖密度梯度离心法意外地从孢子体和配子体中分离到两种藻胆体 .采用体外重组法分析两种藻胆体与两个光系统之间的关系 ,用低温 (77K)荧光发射光谱测定其能量传递 .结果表明 :在 0 9mol/LpH =7 5的磷酸缓冲液中 ,两种藻胆体与类囊体膜可成功地发生重组 .在孢子体的藻胆体和类囊体膜的体外同源重组体系中 ,由藻胆体吸收的光能可引起光系统Ⅱ (PSⅡ )的荧光发射 ,而配子体的体外同源重组体系中 ,可引起光系统Ⅰ (PSⅠ )的荧光发射 .在孢子体和配子体的藻胆体和类囊体膜的体外交叉重组体系中也表明同样的能量传递趋势 .这说明 ,孢子体的藻胆体与PSⅡ关系密切 ,而配子体的藻胆体与PSⅠ关系密切 .     

有机硅改性丙烯酸酯涂层的微/纳凸柱状织构化及其防污性能

经过"硅片模板-PDMS模板-目标涂层"的制备过程,实现了具有规则微/纳凸柱状织构表面的有机硅改性丙烯酸酯涂层的制备.利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和接触角仪系统表征了所制备涂层的物理化学性能,并以绿藻门的丝藻和硅藻门的舟形藻作为研究对象,考察了涂层的防污性能.研究结果表明,织构化涂层表面的接触角随微/纳凸柱状织构的表面覆盖率增加而增加,而丝藻和舟形藻的附着量随着微/纳凸柱状织构化表面覆盖率的增加而减小.当微/纳凸柱状织构表面覆盖率为21%时,相对于无织构化涂层,丝藻的附着量降低了82%,舟形藻的附着量降低了73%.通过对比两种藻类与微/纳凸柱之间距离的大小并结合织构化涂层的润湿行为,分析了织构化涂层有效防除丝藻和舟形藻附着的原因和机理.     

藻胆体-类囊体膜复合物内能量传递机制研究——Ⅰ.光状态转换技术和光谱解叠方法

目前,对藻类光合作用原初过程的研究大多集中在藻胆体(PBS)、孤立藻胆蛋白(Biliproteins)及PSⅡ和PSⅠ反应中心上,得出激发能在这些复合物内的定性流向和定量参数,从而为这一领域进行深入研究奠定了可靠的基础。然而,由于上述研究是对孤立的或部分的光合器而不是对整体来进行的,所以,它不可能解释藻胆体为什么能将其所吸收的光能高效地和快速地传递给反应中心并将其在两个反应中心(PSⅡ和PSⅠ)之间进行合理地分配。为了解决这一问题,一些研究人员利用光状态转换(Light state transition)技术和时间分辨光谱技术对整藻细胞进行研究,基于研究结果,人们对藻胆体向光合反应中心能量传递机制找出3种可能的模式:(1)“溢出”模型(Spillover over model),该模型认为:能量传递途径是PBS-PSⅡ-PSⅠ;(2)二元复合物模型,也就是说PBS-PSⅡ复合物和PBS-PSⅠ复合物独立存在,能量传递途径是PBS-PSⅡ和PBS-PSⅠ;(3)三元复合物模型,它认为存在一个三元复合物(PSⅡ-PBS-PSⅠ),能量从PBS向PSⅡ和PSⅠ分配是通过PBS在该复合物中精确的位移来调节的。许多研究结果表明能量“溢出”模型不是能量从PBS向PSⅠ传递的主要途径。目前蓝藻光合作用光状态1和光状态2的相互转换的分子作用机制还不清楚,鉴于此,本文通过对藻胆体-类囊