RNA干扰PEPC对三角褐指藻油脂含量的影响

本文应用生物信息学和RT-PCR方法分别获得了三角褐指藻两个PEPC全长cDNA,分别称为:PtPEPC1和PtPEPC2,前者完整开放阅读框3030bp,编码1009个氨基酸,后者完整开放阅读框2634bp,编码877个氨基酸;基于克隆所得PtPEPC的ORF构建了反向互补RNA干扰载体pPha-PtPEPC1RNAi和pPha-PtPEPC2RNAi,并用轰击法(PDS-1000/He)转化野生型三角褐指藻,筛选鉴定到了所需的阳性转基因藻;实时定量RT-PCR结果揭示:含PtPEPC RNA干扰结构的转基因藻的PEPCase基因的表达水平比野生型三角褐指藻该酶的表达水平有显著降低;野生型藻和转基因藻的油脂含量定量分析结果揭示:含RNAi干扰结构的转基因三角褐指藻油脂含量也明显高于野生型三角褐指藻,油脂增幅达2%~12%.     

三角褐指藻甘油兼养条件下甘油激酶的功能研究

本研究利用RT-PCR结合 RACE 方法扩增出了三角褐指藻甘油激酶(PtrGK)基因全长 cDNA序列,其完整 ORF为2079 bp,编码692个氨基酸。基于上述序列构建了甘油激酶原核表达载体。构建反向互补RNA干扰载体并转化野生型三角褐指藻,得到含有甘油激酶反向互补干扰结构的转基因藻。研究表明：其甘油激酶表达水平、利用某油速率和细胞分裂速度都较野生型藻有了较大程度的下降。说明甘油激酶对三角褐指藻甘油兼养生长的重要作用。     

甘油激酶基因对三角褐指藻理化性质的影响

为了探索甘油激酶(glycerol kinase,GK)基因对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)生长的影响,以GK基因过表达藻株、干扰藻株和野生型藻株为研究对象,测定了其生长情况、GK基因转录水平、GK活性、脂质含量和金藻昆布多糖等参数.结果显示:转基因藻株的比生长速率与野生型藻株无显著差异;过表达藻株GKOE1-8、GKOE7-1的转录水平显著上调,GK活性增强了3.55倍和2.58倍,中性油脂含量增加64.95%和18.49%,金藻昆布多糖含量增加50.89%和42.11%;而干扰藻株GKRNAi3-1、GKRNAi4-1的转录水平则显著下调,伴随着GK活性降低52.34%和6.64%,中性油脂含量减少26.88%和16.98%,金藻昆布多糖含量减少16.99%和10.62%.研究结果表明:在三角褐指藻中,过表达甘油激酶基因可以促进中性油脂和金藻昆布多糖等生物活性物质的积累,这为通过基因工程的手段获得产油率高的转基因藻株提供了参考.     

同源重组敲除三角褐指藻基因的研究

为探索应用基因敲除技术研究三角褐指藻基因功能的研究体系,本文以三角褐指藻甘油激酶基因作为靶基因,构建了同源重组基因敲除载体,利用微弹轰击法将该载体成功转化至三角褐指藻中,经100μg/mL Zeocin筛选和PCR验证获得了34个阳性转基因藻株;并进一步对三角褐指藻甘油激酶基因敲除转基因藻株的甘油激酶表达量和生长两方面进行分析,结果显示胞外甘油兼养不影响转基因藻细胞生长,甘油激酶不表达或表达量降低.本文通过构建敲除载体,完成了遗传转化,筛选获得阳性转基因藻,并进一步研究了转基因藻的性状,最终建立了应用同源重组基因敲除技术靶向研究三角褐指藻基因功能的研究体系.     

三角褐指藻PPDK基因RNAi载体的构建和基因枪转化

三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)的全基因组序列已经公布,为了把RNAi的技术应用于三角褐指藻的相关研究中,以C4途径关键酶丙酮酸磷酸二激酶基因(PPDK)为试验对象,构建了用于表达与PPDK部分序列同源的发夹RNA(hpRNA)的载体pPPDKi,并用基因枪方法成功将PPDKi和Zeocin抗性基因sh ble共转化到三角褐指藻细胞中.摸索出的较优基因枪转化的条件为:使用50%海水f/2培养基预培养的藻进行微粒轰击,轰击压力10.5 MPa,钨粉直径1.0 μm,轰击距离6.5 cm.PCR 检测结果表明,在Zeocin筛选的阳性藻株中约有60%同时整合了PPDKi序列.将其中6株共转化的转基因藻与野生型藻的生长速率进行比较,发现它们的生长受到4.6%～10.7%的抑制.这可能是PPDKi的表达影响了丙酮酸磷酸二激酶(PPDK)的活性,从而进一步影响了三角褐指藻的生长,但也有可能是外源片段的插入影响了其他基因的正常表达,导致细胞活动异常.     

过表达甘油激酶三角褐指藻藻株富集油脂的研究

为了得到高产并符合生物柴油标准的微藻油脂的藻株,本文研究了在外源甘油存在的情况下野生型（WT）三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）,甘油激酶过表达藻株（GKOE）以及甘油激酶RNA干扰藻株（GKRNi）在添加浓度为20 mmol/L外源甘油的培养基中的生长情况、油脂产量以及脂肪酸组成.结果显示：（1）甘油兼养的GKOE藻细胞浓度可达到2.23×107个/mL,明显高于甘油兼养的WT的1.79×107个/mL和GKRNi的1.78×107 个/mL;（2）甘油兼养的GKOE油脂含量可达到31.73%,比甘油兼养的WT和GKRNi分别高了27.20%和26.63%;（3）尼罗红染色显示甘油兼养的GKOE荧光强度比甘油兼养的WT和GKRNi分别高16.26%和17.83%;（4）甘油兼养的GKOE总脂肪酸产量可达到0.052 mg/mL,比甘油兼养的WT和GKRNi高了36.84%和10.64%,说明其油脂适合于生物柴油开发.     

外源一氧化氮调控三角褐指藻响应氮胁迫的作用研究

为探究外源一氧化氮(Nitric Oxide, NO)对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)响应氮胁迫的作用,本研究通过添加外源NO供体硝普钠(Sodium Nitroprusside, SNP)及NO清除剂[2-(4-carboxyphenyl)-4,4,5,5-teramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide, cPTIO],探讨外源NO对氮胁迫条件下的三角褐指藻细胞密度、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、岩藻黄素含量、油脂相对含量等的影响。结果表明,缺氮会抑制三角褐指藻细胞的生长,显著降低叶绿素a (chla)含量与光合效率,降低岩藻黄素含量,增加脂质合成。与氮正常情况下相比,在缺氮条件下添加200μmol/L SNP可在一定程度上缓解缺氮对三角褐指藻生长、叶绿素含量、光合效率与岩藻黄素积累的抑制,并能显著促进油脂的积累。在缺氮条件下添加50μmol/L cPTIO对三角褐指藻的生长、叶绿素含量、光合效率及物质积累影响不大。本研究可为探明外源NO调控三角褐指藻响应氮胁迫的作用机制提供基础数据,也为进一步提高逆境条件下三角褐指藻的生物量...     

小球藻Chlorella variabilis NC64A二酰甘油酰基转移酶基因的克隆表达与功能研究

为了揭示二酰甘油酰基转移酶(DGAT)在小球藻油脂合成过程中的作用, 对单细胞小球藻Chlorell avariabilis NC64A 的二酰甘油酰基转移酶进行原核克隆表达及功能初步研究。结果表明, 其编码序列为894bp, 编码 297 个氨基酸, 表达蛋白的表观分子量为 33 kDa, pI 9.48。保守结构域分析表明, 该蛋白属于Lysophospholipid acyltransferases (LPLATs)超家族, 具有二酰甘油酰基转移酶活性, 序列位点H68, L71, F76, R94, I97 和GAA (144?146)组成特定的酰基受体结合口袋, 能够结合酰基?酰基载体蛋白(ACP)或者酰基辅酶A上的酰基, 催化三酰甘油合成的最后一步。表达蛋白与SsPDAT 和AtPDAT 的序列相似性分别为32%和24%, 表明该蛋白可能具有磷脂酰甘油酰基转移酶(PDAT)活性, 能利用磷脂上的酰基合成三酰甘油。因此, 采用薄层层析方法以L-α-磷脂酰胆碱和 1,2-二油酰-sn-甘油为底物, 检测到其确实具有PDAT 活性, 表明限氮条件下NC64A 中DGAT 的PDAT 活性可能促进了膜脂降解耦合三酰甘油的合成。     

gpd1基因莱茵衣藻表达载体构建及农杆菌介导转化莱茵衣藻

甘油3-磷酸酰基转移酶基因(gpd1)可以调控植物脂质代谢中关键酶甘油-3-磷酸脱氢酶(GPDH)的活性,能促进植物脂质合成。本研究以莱茵衣藻FACHB-479为受体,通过克隆酵母gpd1基因,构建莱茵衣藻的农杆菌双元表达载体pRI-Ble-GPD1,首次以农杆菌介导法将携带在农杆菌LBA4404的gpd1基因转移到FACHB-479基因组。在含有10μg/m L博莱霉素的TAP平板筛选得到抗性藻体细胞。经过分子生物学PCR及RTPCR鉴定,获得转基因藻FACHB-GPD。尼罗红染色法鉴定分析FACHB-GPD细胞中油脂含量增高1.3~1.52倍。该研究表明农杆菌介导外源gpd1基因在莱茵衣藻FACHB-479基因组的过表达能增加脂肪酸含量,从而提高其产油能力。     

三角褐指藻和小球藻营养成分的对比分析

通过检测三角褐指藻和小球藻的蛋白质、糖、色素、游离氨基酸及不饱和脂肪酸的含量,比较了三角褐指藻和小球藻的营养价值.结果发现:在单个细胞中,三角褐指藻的蛋白质、糖、叶绿素a、类胡萝卜素、游离氨基酸的含量高于小球藻;在1个生长周期(12,d)中,三角褐指藻累积的蛋白质、糖、游离氨基酸、棕榈油酸、二十碳五烯酸(EPA)也高于同龄的小球藻,但叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、油酸、亚油酸、亚麻酸及二十碳烯酸的累积量却低于小球藻.综合分析,三角褐指藻的营养价值不比小球藻低,具有潜在的开发前景.     

强光下一氧化氮对三角褐指藻EPA产量的影响

二十碳五烯酸(EPA)是一种长链多不饱和脂肪酸,具有重要的医药价值.本文研究了光照强度和亚硝基铁氰化钠(SNP)分解产生的NO对三角褐指藻EPA产量的影响及机理.采用氧电极法探究光照强度与三角褐指藻光合速率的关系,结果显示三角褐指藻的光饱和点为126.3μmol/(m2·s).采用气相色谱法检测EPA的含量,结果显示外源NO可通过促进强光下三角褐指藻的快速生长来提高强光下三角褐指藻EPA的产量,而对单位生物量中EPA含量并没有影响;用血球计数板法检测三角褐指藻的生长速率,结果显示在光强200μmol/(m2·s)时三角褐指藻出现了光抑制,而SNP能解除这种抑制.探究NO促进三角褐指藻快速生长的机理,结果显示NO提高了乙醇酸氧化酶(GO)的活性.用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)检测外源NO对GO基因表达量的影响,结果显示GO的两个同工酶"GOX和GLY"的基因表达量均增强了.采用AMCA开关法对纯化的GO进行S–亚硝基化鉴定,结果显示GOX和GLY均发生了S–亚硝基化修饰.分别采用ISNO-AAPair、GPS-SNO和ISNO-Pse AAC方法预测S–亚硝基化位点,结果显示GLY的238位、GOX的237位和332位很可能是NO的修饰位点.因此,NO提高GO活性的途径有两条:提高GO基因的表达量;对GO酶蛋白进行S–亚硝基化修饰.综上所述,NO通过提高GO活性促进强光下三角褐指藻的快速生长从而提高三角褐指藻EPA的产量.     

三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutm) 油脂富集培养的研究

探讨了营养盐铁、硅及植物激素脱落酸(ABA)单因子对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)的生长、油脂含量(%干重)及油脂产量的影响.采用光密度值OD450评价微藻的生长状况,以溶剂浸提法提取油脂.结果表明:(1)铁处理组中,铁浓度在0～46.57 μmol/L范围内时,藻的生长速率随铁浓度提高而增大;铁浓度为11.64 μmol/L时,油脂含量达30%,高于其它铁浓度培养;当铁浓度为11.64 μmol/L时,油脂产量最高--是无铁培养的2.8倍;(2)硅处理组中,低含量硅盐(4.6 μmol/L)不仅促进了藻的生长而且提高了油脂含量,油脂产量比高含量硅盐(42.6 μmol/L)培养提高了40%;(3)ABA处理组中,1 mg/L ABA不仅促进了藻的生长而且提高了油脂含量,油脂产量比对照提高了50%;5 mg/L ABA虽提高了油脂含量但却抑制了藻的生长,油脂产量和对照相当;15 mg/L ABA抑制了藻的生长、降低了油脂含量.用气相色谱分析微藻的脂肪酸组成,结果显示:1 mg/L ABA明显影响了三角褐指藻的脂肪酸组成,以高产量油脂(4.6 μmol/L硅盐、1 mg/L ABA培养)为原料制备出的生物柴油的质量将会提高.     

快速高通量测定三角褐指藻油脂含量

为了实现三角褐指藻细胞内油脂含量的快速高通量测定,探索了尼罗红荧光染色法检测其油脂含量的检测条件.采用96孔板并配合酶标仪考察三角褐指藻的预处理液的种类及其用量、染色液尼罗红的用量、染色温度、染色时间以及细胞浓度对荧光强度的影响,确立最优染色条件,并研究荧光强度与油脂含量之间的对应关系.结果表明,TritonX-100终浓度为0.05%时,通透效果最佳,每100μL藻悬液中加3μL尼罗红染液(0.1mg/mL),温度40℃,时间10min,细胞浓度低于3×106个/mL时,荧光强度(y)与油脂含量(x)之间呈现良好的线性关系:y=927.37x+15.913,R2=0.9247.方法优化后,90min即内可完成对96个样品的处理及分析,极大提高了分析的通量.     

猪粪废水用于三角褐指藻培养的研究

研究了以猪粪废水培养一株三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)的可行性.结果表明:猪粪废水经30g/L盐水适当稀释后可直接用于三角褐指藻的培养,无需添加其他营养物质.在污水稀释率为25倍时,藻细胞可良好地生长,最高密度为合成培养基的1.52倍.同时三角褐指藻有效去除了污水中的氮磷,总氮、氨氮和总磷的去除率分别为23%,93%和93%.与合成培养基养殖的藻相比,猪粪废水养殖的三角褐指藻的二十碳五烯酸和多不饱和脂肪酸的含量略有上升,实现了培养三角褐指藻转化废水为生物量并积累多不饱和脂肪酸的资源化.     

甘蓝型油菜BnBRI1基因过量表达载体和RNA干扰载体的构建及遗传转化

构建了含甘蓝型油菜BnBRI1基因过量表达载体pFGC5941-BnBRI1和RNA干扰载体pFGC5941-BnBRI1-Ri,以根癌农杆菌介导的方法转化甘蓝型油菜"W679"下胚轴外植体,经PCR鉴定,获得18株转基因阳性植株,其中1株为BnBRI1基因过量表达转基因植株,17株为BnBRI1基因RNA干扰转基因植株.经RT-PCR鉴定显示,在过表达转基因植株中BnBRI1基因表达量比野生型甘蓝型油菜高,而在RNA干扰转基因植株中表达量比野生型低,RNA干扰BnBRI1基因的表达导致了植株的矮化,矮化植株将可用于油菜株型的遗传改良,以培育适于机械化生产的中矮秆油菜新品种.     

重金属Zn~(2+)2种暴露方式对三角褐指藻生长繁殖及光系统Ⅱ的影响

为探究重金属对海洋微藻的毒性胁迫效应,研究了重金属Zn~(2+)2种不同暴露方式下三角褐指藻种群生长状况、叶绿素a含量、光系统(PSII)的最大光能转化效率(Fv/Fm)以及相对光合电子传递率(rETR)的变化状况。采用2种暴露方式:一种暴露方式为0.5 mg/L低剂量连续5 d刺激三角褐指藻,旨在模拟自然水体低剂量暴露对微藻的影响,另一种参照三角褐指藻EC50浓度5 mg/L一次性刺激三角褐指藻。结果表明:2种暴露方式下,三角褐指藻生长、叶绿素a含量及rETR有显著性差异。当在5 mg/L重金属Zn~(2+)一次性刺激下,除Fv/Fm外,三角褐指藻的种群数量、叶绿素a含量及rETR均显著下降,随着暴露时间的不断增加,这些指标均在第4天后恢复增长;当在0.5 mg/L重金属Zn~(2+)持续5 d刺激下,除Fv/Fm外,三角褐指藻种群数量、叶绿素a含量以及r ETR指标均在出现先正常增长再降低的情况。     

甘蓝型油菜G蛋白β亚基过量表达载体和RNA干扰载体的构建及遗传转化

构建了含甘蓝型油菜G蛋白β亚基BnGB1基因的过量表达载体pFGC5941-BnGB1和RNA干扰(RNAi)载体pFGC5941-Ri-BnGB1,将构建的两个载体分别经根癌农杆菌介导,转化甘蓝型油菜"R197"下胚轴外植体,经过外植体的预培养、共培养以及选择培养后,获得再生植株24株.经PCR鉴定,其中有1株为BnGB1基因过量表达转基因植株,2株为BnGB1基因RNA干扰转基因植株.RT-PCR结果显示,相对于野生型"R197"油菜,过表达转基因植株中的BnGB1基因的表达量提高,而RNA干扰转基因植株中BnGB1基因的表达量降低.     

转基因小球藻生长动力学、藻粉和油脂产量的研究

对3株导入外源基因的转基因小球藻(Chlorella ellipsoidea SD-0702,C.ellipsoidea SD-0705,C.ellipsoidea SD-0706)进行生长动力学、藻粉产量和产油脂能力的研究,并且与野生型小球藻(C.ellipsoidea SD-0701)进行比较.结果表明:(1)SD-0705的比生长速率最大,代时最短,与SD-0706的比生长速率均高于SD-0701,SD-0702则低于SD-0701;(2)SD-0705和SD-0706的藻粉得率均高于SD-0701,SD-0702则较野生型小球藻低;(3)SD-0705的油脂产量最高,为0.470 g/L,高于SD-0701,其他2株转基因小球藻的油脂产量均低于野生型小球藻.由此筛选出SD-0705作为藻粉和油脂的高产藻株.     

氮源及其浓度对三角褐指藻生长及其脂肪酸组成的影响

为研究氮源的种类和浓度对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)生长及脂肪酸组成的影响,用含有不同浓度的NO-3和NH4 在叉培养基中对三角褐指藻进行培养,测定了其生长及脂肪酸的组成.结果表明,以NH4 为氮源时三角褐指藻的比生长速率大于硝酸钠;在NH 4为2.1 mmol/L时三角褐指藻达到最高比生长速率.三角褐指藻的主要脂肪酸是14: 0、16:0、16:1和20:5n-3(二十碳五烯酸,EPA).以NO-3为氮源时,EPA和高度不饱和脂肪酸(PUFAs)含量随着NO-3浓度增加先上升后下降,在1.0 mmol/L时的EPA占总脂肪酸质量分数比达到最高(16.9%).当氯化铵浓度大于3.9 mmol/L时,EPA的含量占总脂肪酸质量分数比随浓度的增加较大,在8.0mmol/L达到26.1%.     

光暗周期对3种海洋浮游硅藻胞外多糖生产的影响

3种海洋浮游硅藻,网纹三角藻(Triceratiumreticulum),骨条藻(Skeletonemasp.)和三角褐指藻(Phaeodacty lumtriconutum)培养在3种不同的光暗周期下,研究了光暗周期对硅藻胞外多糖生产的影响.结果表明,光暗周期对硅藻胞外多糖生产的影响具有种间特异性,且与细胞生长周期有关.网纹三角藻和三角褐指藻在长光照条件下(L/D:16/8h),胞外多糖含量较高,前者最大值出现在生长期前期,而后者则在生长期后期;骨条藻在短光照条件下(L/D:8/16h)胞外多糖含量较高,最大值出现在生长期后期.3种硅藻中,网纹三角藻的胞外多糖的产量最高,达103～104pg/cell,中肋骨条藻和三角褐指藻则较低.光暗周期可能影响了细胞内光吸收总量、细胞分裂模式及细胞内有机物质的合成,从而影响到胞外多糖的生产分泌.