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．     

葡萄糖对莱茵衣藻生长和产氢的影响

通过在莱茵衣藻的培养基中添加葡萄糖,考察了葡萄糖对莱茵衣藻生长及产氢的影响。结果表明,在Tris Acetate Phosphate (TAP)培养基中添加葡萄糖对莱茵衣藻生长有利,最佳葡萄糖浓度为03g/L,藻细胞数和叶绿素浓度分别提高了12.8％和16.4％。在产氢培养基中,添加葡萄糖对莱茵衣藻产氢也有促进作用,氢气产量提高了27％。     

莱茵衣藻作为绿色细胞工厂生产高附加值重组蛋白的研究进展

重组蛋白广泛用于医疗、养殖、食品等领域.利用单细胞绿藻——莱茵衣藻为绿色细胞工厂生产重组蛋白的研究在很长时间以来便引起了广泛的关注.相对于传统细胞工厂,这种光合真核微生物在生产高附加值蛋白方面具有众多潜在优势,包括具备准确折叠和组装复杂蛋白的能力、规模化培养时间短、生物安全性高和生产成本低廉等.目前,利用莱茵衣藻叶绿体基因组和核基因组已成功表达了多种重组蛋白,如蛋白亚基疫苗、单链抗体、蛋白细胞因子、蛋白(肽)类激素和工业养殖业用酶等,初步证实了莱茵衣藻作为绿色细胞工厂方面的实用性.本文阐释了莱茵衣藻作为绿色细胞工厂生产高附加值重组蛋白的优势和目前已取得成就的典型案例,并对今后需要克服的困难进行了讨论.     

不同光照条件下氮浓度对衣藻生长及油脂积累的影响

为探究莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)油脂含量的最佳条件,在不同的光照条件下检测了氮浓度对莱茵衣藻生物量及油脂含量的影响.结果表明:在氮添加和光照强度增加的梯度上,衣藻的油脂含量逐渐降低;光照强度和氮添加量对衣藻的油脂含量都有显著影响;控制光照强度和氮添加量后发现,当光照强度为30μE·m~(-2)·s~(-1),氮质量浓度为100 mg·mL~(-1)时,衣藻油脂含量的质量分数为39.79%,叶绿素质量浓度为17.08 mg·mL~(-1),最适宜衣藻油脂积累.     

莱茵衣藻BBS1蛋白的原核表达、纯化及其多克隆抗体制备

Bardet-Biedlsyndrome-1(BBS1)是一种与纤毛信号传导相关的蛋白,关于其如何在信号传导中发挥作用以及作用机理目前尚不清楚.莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)是研究纤毛信号传导的模式生物,因此制备莱茵衣藻BBS1蛋白多克隆抗体对阐明其作用机理意义重大.采用RT-PCR技术从C.reinhardtiiCC-125中提取总RNA,扩增1 731 bp的目的基因bbs1,插入到pET-28a(+)原核表达载体,成功构建pET-28a(+)-bbs1重组质粒,转入大肠杆菌(Escherichiacoli)BL21(DE3)经IPTG诱导后成功表达6×His-BBS1融合蛋白,融合蛋白经亲和纯化后免疫新西兰大白兔制备多克隆抗体,间接ELISA法测得抗血清效价达到1∶102 400,经免疫印迹实验(Westernblot)对C. reinhardtii CC-125检测具有较高特异性.实现了莱茵衣藻BBS1蛋白的原核表达,制备出一支兔抗莱茵衣藻BBS1蛋白的多克隆抗体,为研究BBS1蛋白在莱茵衣藻中的结构功能及在纤毛信号传导中的相互作用奠定了基础.     

莱茵衣藻-se两步法产氢用培养基的研究

分析了TAP(Tris-Acet-Phosphate)、seTA(se-Tris-Acet)、seP(se-Phosphate)、seTH(se-Tris-HCl)和se这5种培养基对莱茵衣藻-se生长产氢的影响,并进行了培养基的含量分析.结果发现,培养基的pH和氮素的含量是影响莱茵衣藻生长的重要因素;而培养基中醋酸根的含量则有助于提高厌氧产氢过程中衣藻的氢酶活性,从而提高其产氢量.综合考虑两步法产氢对细胞生长周期和细胞密度的要求以及最终厌氧诱导获得的氢酶活性,最终选择seTA培养基作为莱茵衣藻-se产氢用培养基.     

莱茵衣藻-se两步法产氢用培养基的研究

分析了TAP（Tris—Acet．Phosphate）、seTA（se—Tris—Acet）、seP（se—Phosphate）、seTH（se．Tris-HCl）和se5种培养基对莱茵衣藻-se生长产氢的影响，并进行了培养基的含量分析．结果发现，培养基的pH和氮素的含量是影响莱茵衣藻生长的重要因素；而培养基中醋酸根的含量则有助于提高厌氧产氢过程中衣藻的氢酶活性，从而提高其产氢量．综合考虑两步法产氢对细胞生长周期和细胞密度的要求以及最终厌氧诱导获得的氢酶活性，最终选择seTA培养基作为莱茵衣藻-se产氢用培养基．     

莱茵衣藻叶绿体PsbA启动子的克隆及其活性验证

为验证莱茵衣藻叶绿体基因PsbA启动子活性,提取了莱茵衣藻总DNA。设计基因PsbA启动子引物,以总DNA为模板,利用PCR法扩增,然后与质粒P64D连接。将重组质粒转入大肠杆菌Dh5α。用氨苄青霉素和壮观霉素筛选,进行活性验证。结果成功地从莱茵衣藻基因组中克隆出PsbA启动子片段(1 161 bp),获得了氨苄青霉素和壮观霉素抗性菌落,表明该序列具有启动子活性。     

盐生杜氏藻和衣藻双结构域NAD+GPD基因的生物信息学分析

将盐生杜氏藻(Dunaliella salina)双结构域(SerB和GPD)3-磷酸甘油脱氢酶基因(NAD+-GPD)序列与莱茵衣藻全基因组进行比对,发现莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)中也存在具有SerB和GPD结构域的NAD+-GPD基因序列.在对两个物种NAD+-GPD基因的基因结构、mRNA组成成分、编码蛋白及其理化性质和编码蛋白结构的分析中,发现二者具有较高的相似性.针对目前仅在盐藻和衣藻中发现含SerB和GPD结构域的NAD+-GPD基因这一现象,分别对SerB和GPD结构域同源基因的系统进化进行了分析.     

衣藻的核基因组转化及外源基因转录分析

通过珠磨法将衣藻表达载体pSP108转入到莱茵衣藻细胞壁缺陷型CC-400藻株中,经抗性筛选及PCR鉴定,获得了24个转化藻株.在抗性基因ble编码序列的中间部位和末端部位分别设计两对不同的探针引物,运用实时荧光定量PCR对转基因藻株进行外源基因转录水平的分析.结果发现:不同转化藻株外源基因的转录水平有明显差异;同一转化藻株两对探针引物,外源基因的转录水平也存在差异.说明莱茵衣藻在转化过程中,外源基因整合到基因组上的片段数量及片段长度和完整性具有不确定性.     

一种基于旋转矩阵分解的视觉伺服控制算法

针对传统视觉伺服控制算法易使目标物品脱离摄像机视野而致伺服失败的缺点,从表征当前摄像机坐标系与期望摄像机坐标系姿态关系的旋转矩阵中分解出了等效转轴和等效转角,利用它们构造了一种可以有效控制摄像机朝向的任务函数矢量,并推导出了表征任务函数矢量变化量与摄像机运动速度间非线性映射关系的雅可比矩阵。然后构造了任务函数,并根据李雅普诺夫第二方法设计了解耦的视觉伺服控制律,最后对所设计的控制律进行了实验验证。实验结果表明,使用旋转矩阵分解方法构造的任务函数矢量来控制摄像机朝向,可使目标物体始终位于摄像机的视野之内,从而有效避免伺服失败。     

盐生杜氏藻和衣藻双结构域NAD+-GPD基因的生物信息学分析

盐生杜氏藻（Dunaliella salina）是极端耐盐的单细胞真核绿藻,依赖于NAD的3－磷酸甘油脱氢酶（NAD+-GPD）是盐生杜氏藻调渗物质——甘油合成的关键酶.盐生杜氏藻NAD+-GPD基因是第一个被发现含双结构域（SerB和GPD）的GPD基因.而双结构域可能是盐生杜氏藻具有极强耐盐性和快速合成甘油的关键.通过与莱茵衣藻基因组数据库比对,发现莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）中也存在具有SerB和GPD结构域的NAD+-GPD基因序列.在对两个物种NAD+-GPD基因的基因结构、mRNA组成成分、编码蛋白及其理化性质和编码蛋白结构的分析中,发现二者具有较高的相似性.针对目前仅在盐藻和衣藻中发现含SerB和GPD结构域的NAD+-GPD基因这一现象,分别对SerB和GPD结构域同源基因的系统进化进行了分析.     

莱茵衣藻鞭毛内运输蛋白IFT81调控鞭毛组装

利用插入突变的方式获得了一株衣藻不运动突变体ift81,该突变体表现出鞭毛缺失或者短鞭毛的性状。基因序列分析表明,外源基因aphⅧ插入了突变体中IFT81( intraflagellar transport, IFT)基因的第五个外显子内,并导致该外显子原有的52个碱基对被替换。把含有完整IFT81基因的重组质粒导入突变体ift81后,其鞭毛恢复为野生型且可以检测到IFT81-HA融合蛋白的表达,这证明突变体的鞭毛缺陷确实是由于IFT81基因突变所导致。电镜观察显示突变体中鞭毛的显微结构发生改变,免疫荧光实验证实IFT81蛋白主要定位于基体和鞭毛部位。上述结果表明：IFT81蛋白缺失会导致衣藻鞭毛组装缺陷,在鞭毛组装所需蛋白的运输过程中,IFT81蛋白是必不可少的。     

Crystal structure of the channelrhodopsin light-gated cation channel

Channelrhodopsins (ChRs) are light-gated cation channels derived from algae that have shown experimental utility in optogenetics; for example, neurons expressing ChRs can be optically controlled with high temporal precision within systems as complex as freely moving mammals. Although ChRs have been broadly applied to neuroscience research, little is known about the molecular mechanisms by which these unusual and powerful proteins operate. Here we present the crystal structure of a ChR (a C1C2 chimaera between ChR1 and ChR2 from Chlamydomonas reinhardtii) at 2.3?? resolution. The structure reveals the essential molecular architecture of ChRs, including the retinal-binding pocket and cation conduction pathway. This integration of structural and electrophysiological analyses provides insight into the molecular basis for the remarkable function of ChRs, and paves the way for the precise and principled design of ChR variants with novel properties.     

Sex releases the speed limit on evolution

Explaining the evolutionary maintenance of sex remains a key problem in evolutionary biology. One potential benefit of sex is that it may allow a more rapid adaptive response when environmental conditions change, by increasing the efficiency with which selection can fix beneficial mutations. Here I show that sex can increase the rate of adaptation in the facultatively sexual single-celled chlorophyte Chlamydomonas reinhardtii, but that the benefits of sex depend crucially on the size of the population that is adapting: sex has a marked effect in large populations but little effect in small populations. Several mechanisms have been proposed to explain the benefits of sex in a novel environment, including stochastic effects in small populations, clonal interference and epistasis between beneficial alleles. These results indicate that clonal interference is important in this system.     

Trichloroacetate affects the EPR SignalⅡslow and SignalⅠin the thylakoid of Chlamydomonas reinhardtii

One electron paramagnetic resonance (EPR) signal, named SignalⅡslow, originates from the oxidized Tyrosine 160 (YDo) of D2 polypeptide of photosystemⅡ reaction center. After adding high concentration trichloroacetate (TCA) to the Chlamydomonas reinhardtii thylakoid suspension, this signal was abolished in a minute. Treatment of TCA also removes a few of polypeptides, including three extrinsic polypeptides of oxygen-evolving complex, from the thylakoid membrane. Based upon the analysis of the microenvironment around YD with a three-dimensional model, it is indicated that relatively high hydrophobicity of this microenvironment may be the essential prerequisite for TCA to affect YD. It has been observed that TCA treatment also retards the decay of the SignalⅠ, produced by the oxidized reaction center chlorophyll dimer (P700+) of photosys- temⅠ.