坛紫菜色素突变体产生原因的初步研究

以6种不同颜色的坛紫菜(Pyropia haitanensis)品系为研究材料,通过生理指标测定和转录组测试分析,对坛紫菜色素突变体产生的原因进行初步研究。根据色度值将6个品系划分为红黄组和绿组,其中:红黄组包括3个色素突变品系(红色、橘色和紫色)和1个野生品系,绿组包括2个色素突变品系(棕绿色和翠绿色)。进一步研究发现:1)红黄组品系的平均藻红蛋白(PE)含量比绿组高1倍,但两组藻体在藻蓝蛋白(PC)和别藻蓝蛋白(APC)含量上没有显著差异。2)红黄组藻体的平均叶绿素(Chl a)含量比绿组低35%,这导致红黄组藻体的PE/Chl a含量比绿组高1.7倍。3)红黄组藻体藻胆蛋白合成关键基因血红素氧化酶(HMOX1)和铁氧还蛋白氧化还原酶(HY2)的表达水平高于绿组。4)两组内不同品系间在色素合成关键基因的表达上具有显著差异。其中,叶绿素和藻胆蛋白合成的关键基因hemA的表达水平上调,促进更多色素的合成;叶绿素合成关键基因Mg-鳌合酶亚基和CHLG表达水平上调,调控藻体合成更多Chl a,使得藻体呈绿色;而HMOX1和HY2明显上调,促进血红素合成胆绿素,最终提高PE含量,使藻体偏红色。以上结果说明,坛紫菜藻胆蛋白和叶绿素合成通路中关键基因的差异表达可能导致藻体PE/Chl a含量比的不同,进而产生不同颜色的突变体。