三角褐指藻八氢番茄红素脱氢酶1-2基因启动子克隆和表达分析

八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase, PDS)是类胡萝卜素合成的关键酶，在光合生物的类胡萝卜素代谢调控中发挥了重要的作用。本研究根据三角褐指藻基因组数据库，克隆三角褐指藻PDS1和PDS2基因启动子序列，采用启动子缺失技术研究启动子活性，利用Plant CARE预测三角褐指藻PDS1和PDS2启动子顺式作用元件，采用qRT-PCR技术检测三角褐指藻PDS1和PDS2基因在不同胁迫下的相对表达量。结果表明，三角褐指藻PDS1和PDS2基因启动子全长分别为2 000 bp和920 bp,不同长度的5′端缺失后启动子均能驱动绿色荧光蛋白表达，具有较强启动子活性。Plant CARE分析结果表明，三角褐指藻PDS1和PDS2基因启动子中均含有与光照和植物激素响应有关的顺式作用元件。光照和植物激素胁迫处理结果表明，三角褐指藻PDS1基因受光合诱导因子(photosynthetic induction factor, PIF)的诱导表达，但在其他因子处理下表达均显著下降(P<0.05)或无显著性差异。三角褐指藻PDS2基因在PIF、红光、茉莉酸甲酯、乙酰水杨酸和脱落酸...     

三角褐指藻基因枪转化体系的建立

三角褐指藻具有较高的脂肪酸含量,是一种很有潜力的生物柴油生产原料。此外,它是多不饱和脂肪酸尤其是二十碳五烯酸（EPA）重要的来源。合适转化体系的缺乏限制了通过基因工程手段对其进行改造。首次采用基因枪方法成功地将外源基因转入三角褐指藻,转化细胞经染色后呈现蓝色,表明外源报告基因β-糖苷酸酶( GUS ) 基因得到了成功的表达。同时还进行了转化参数等因素对转化效率影响的分析,优化了转化条件。结果显示最佳的转化条件为: 每60 μg钨粉包被1 μg质粒DNA,样品室真空度为27英寸汞柱,可裂膜为1500psi,受体与阻挡网距离6 cm。此外,转化载体采用了三角褐指藻内源基因fcp的启动子,实现了外源基因在细胞内的表达。通过5种基因工程中常用抗生素对三角褐指藻生长抑制的研究发现,三角褐指藻对卡那霉素、氨苄青霉素、链霉素和新霉素不敏感,500 mg/L 的卡那霉素、氨苄青霉素和新霉素,以及1000 mg/L 链霉素仍不能抑制其生长;三角褐指藻对氯霉素非常敏感,130 mg/L的氯霉素可以完全抑制其生长,其半抑制浓度为60 mg/L。这为基因工程手段改造三角褐指藻脂肪酸代谢相关途径奠定了基础。     

三角褐指藻dxs基因克隆与诱导表达

为研究6种外源因素处理对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)基因表达的影响, 通过高通量转录组测序技术获得三角褐指藻dxs基因cDNA全长序列, 并对其进行生物信息学分析。研究结果表明, 三角褐指藻dxs基因cDNA全长2476 bp, ORF全长2193 bp, 编码730个氨基酸, 具有高度保守的ThDP结合位点和转酮醇酶结构域。三角褐指藻DXS蛋白为亲水性稳定蛋白, 相对分子质量(M_w)为79.31 kD, 理论等电点为6.65, 具有信号肽、跨膜区域、卷曲螺旋和TM-螺旋等。系统进化树分析结果表明, DXS蛋白进化树分为高等植物和藻类2个分支, 高等植物DXS蛋白进一步分为DXS1和DXS2两支, 藻类DXS蛋白聚类为3个分支, 分别为硅藻门、红藻门和绿藻门分支, 三角褐指藻聚类在硅藻门分支上。诱导表达调控结果表明, 三角褐指藻dxs基因受到茉莉酸甲酯(MeJA)、花生四烯酸(AA)、硫酸铈铵(ACS)、光合诱导素(PIF)、光合抑制剂(DCMU)和光质等6种外源因素的诱导调控。在100 μmol/L MeJA、62.5 mg/L AA、1.6 mg/L ACS、1.00 μg/L PIF、0.2 mg/L DCMU和紫光处理下, 三角褐指藻dxs基因表达量最高。在MeJA和光质处理下, 三角褐指藻dxs基因表达量与岩藻黄素含量变化趋势一致, 说明DXS是MeJA和光质等诱导子促进三角褐指藻岩藻黄素积累的关键酶之一。研究为进一步利用代谢工程手段提高藻细胞内岩藻黄素含量提供了良好的基因资源, 为深入探索三角褐指藻岩藻黄素合成的分子调控机制提供了一定的理论依据。     

Cd2+对三角褐指藻生长及尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因表达调控的影响

为了探究Cd2+对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)生长及尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-glucose pyrophosphorylase, UGPase)基因表达调控的影响, 研究以不同浓度Cd2+处理三角褐指藻, 测定其生长、叶绿素荧光参数、UGP基因转录水平、UGPase活性和金藻昆布多糖含量等指标。结果表明: 低浓度(0.1 μmol/L)Cd2+促进三角褐指藻生长, UGP基因转录水平、UGPase活性和金藻昆布多糖含量分别比对照组提高了100.65%、11.99%和9.77%;而高浓度Cd2+处理组(2和5 μmol/L)各指标均显著降低, UGP基因转录水平较对照组分别下调了50.31%和60.47%, UGPase活性降低56.27%和66.72%, 金藻昆布多糖含量减少42.41%和47.30%。研究首次探究了Cd2+对三角褐指藻UGP基因表达的影响, 表明低浓度Cd2+促进三角褐指藻生长, 上调UGP基因表达, 提高金藻昆布多糖含量, 为Cd2+调控UGP基因的表达提供理论指导。     

用于植物基因表达载体构建的质粒改造及其应用

为克服目前常用于植物基因表达载体构建的质粒所具有的酶切位点有限,目的基因片段难于插入和连接,缺少植物基因表达所必须的启动子、终止子、筛选标记等功能元件的缺点,本研究构建了一个用于植物基因表达载体构建的质粒载体pNULPGE200。该质粒载体引入了植物基因表达最常用的CaMV 35S启动子(cauliflower mosaic virus 35S promoter)和NOS终止子(nopaline synthase terminator),以及之间的多克隆酶切位点MCS(multiple cloning site)。利用pNULPGE200构建植物基因表达载体,经PCR等方法克隆得到的目的基因可以直接连接到35S启动子与NOS终止子之间,使目的基因能够在植物体内稳定表达;同时该质粒载体还具有独立表达的卡那霉素NPT Ⅱ(neomycin phosphotransferase Ⅱ)耐性基因和sGFP(synthetic green-fluorescent protein with S65T mutation)绿色荧光蛋白报告基因,可用于基因转化时的筛选。本研究以假单胞菌(Pseudomonas putida)携带质粒的二甲苯单加氧酶(xylene monooxygenase)编码基因为材料,分别利用本文质粒载体和常规的质粒载体pBI121构建了植物表达载体,验证了文中质粒载体的实用性。     

毕赤酵母截短PGK1启动子与不同终止子组合调控外源基因表达

【目的】调控多基因表达对于优化代谢途径和合成生物学应用至关重要,构建不同的启动子和终止子组合,可作为毕赤酵母代谢途径改造和优化外源基因表达的有力分子调控工具。【方法】首先,将毕赤酵母组成型磷酸甘油酸激酶基因的启动子P_PGK1进行截短,构建截短启动子分别调控报告基因（绿色荧光蛋白基因egfp和β-半乳糖苷酶基因lac Z）表达的毕赤酵母重组菌。检测重组菌的报告基团转录水平、荧光强度和β-半乳糖苷酶产量。然后,构建了不同强度启动子和终止子组合（共27种组合）调控egfp表达的重组菌。最后,选取能调控基因高、中、低表达的6个启动子-终止子组合,调控β-呋喃果糖苷酶基因表达,构建β-呋喃果糖苷酶分泌表达的重组菌。【结果】构建的截短启动子(P_PP、P_PE、P_PG和P_PD)的强度是野生型启动子P_PGK1的70%–190%,最强的启动子为P_PD。分别与9个终止子组合时,P_PG、P_PE和P_PD     

杜氏盐藻两种碳酸酐酶基因启动子的克隆和功能研究

将克隆得到的杜氏盐藻DCA7和CA基因的启动子区与bar基因和NOS polyA终止子片段融合,分别构建成pMDDC-B和pMDC-B转基因杜氏盐藻表达载体。用基因枪法将两种表达载体转化人杜氏盐藻细胞,通过除草剂草丁膦筛选培养获得转化藻株,对转化藻株进行分析。对转化杜氏盐藻藻株的筛选培养结果表明：pMDDC-B和pMDC-B载体中的外源bar基因能在杜氏盐藻细胞中稳定或瞬时表达。同时在氦气压力为690kPa条件下,微弹轰击2次比微弹轰击1次或3次的效果更好。对pMDDC-B转化杜氏盐藻得到的稳定表达的转化藻株进行的PCR和Southern印迹分析的结果表明：外源的bar基因确已整合到杜氏盐藻基因组中。Northern印迹分析表明：DCA7基因启动子驱动bar基因在杜氏盐藻细胞中的表达效率受氯化钠浓度梯度调控。推测首次克隆得到的DCA7基因启动子可能是一种活性高、安全性好的高渗诱导性启动子;杜氏盐藻DCA7和CA基因启动子区的GT高度重复序列,可能与杜氏盐藻高度耐盐的分子机制有关。     

稗草PEPCase基因表达载体的构建并对根癌农杆菌的转化

为获得分别由不同启动子启动同一基因的表达载体,利用强组成性表达的玉米Ubiquitin1基因启动子pUbi、在叶组织特异性表达的Rubisco小亚基基因启动子pRbcS分别与稗草根型PEPCase基因(Ecppc)联接,以Nos为终止子,构建了2个植物表达载体pUbi-Eppc、pRbcS-Eppc、pZmp-Eppc,并对农杆菌进行了转化,为进一步转基因研究提供了研究材料。     

叶绿体转化三角褐指藻表达外源蛋白

为建立三角褐指藻(Phaeodacty lum tricornutum)叶绿体表达体系,从其叶绿体基因组中克隆了rnS-trnI、trnAml序列作为遗传转化同源重组序列,并以氯霉素抗性基因(CAT)表达盒作为筛选标记,以及绿色荧光蛋白基因(GFP)表达盒作为报告基因.以TA克隆载体pMD19-T为基础,将CAT表达盒...     

三角褐指藻Δ6脂肪酸延长酶基因的克隆与序列分析

多不饱和脂肪酸具有重要的生理和保健功能.利用基因工程手段在植物和微生物中生产多不饱和脂肪酸是研究的热点.Δ6脂肪酸延长酶是多不饱和脂肪酸合成中的关键酶,克隆了三角褐指藻的Δ6脂肪酸延长酶基因的cDNA和DNA序列,并对该基因的基因结构、翻译后修饰及起源进化进行了分析.结果显示,三角褐指藻的Δ6脂肪酸延长酶基因有两个内含子,该酶属于ELO系列延长酶,具有磷酸化及N-乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)修饰等翻译后修饰.BLAST结果表明,在三角褐指藻中很有可能存在两个Δ6脂肪酸延长酶基因.     

不同饵料对卤虫生长、总脂含量及脂肪酸组成的影响

为了提高养殖卤虫的饵料营养价值,了解其不同生长阶段营养成分变化情况,采用单因子试验研究了8种饵料（三角褐指藻、小球藻、微绿球藻、酵母液、三角褐指藻＋小球藻＋微绿球藻、三角褐指藻＋酵母液、小球藻＋酵母液和微绿球藻＋酵母液）对卤虫生长、总脂含量及脂肪酸组成的影响,结果表明：不同饵料种类对卤虫生长、总脂含量及脂肪酸组成的影响显著（P＜0.05）,增长率,以三角褐指藻＋酵母液最优;总脂含量、以三角褐指藻最优（19.67%）,除酵母液外,与其它饵料相差不显著（P＞0.05）;脂肪酸组成效果,以微绿球藻组最优（EPA：18.01%,DNA：0.55%,（n-3）HUFA：19.08%）,与三角褐指藻组相差不大（P＞0.05）,显著高于其它各组（P＞0.05）.同时以三角褐指藻为饵料,研究了卤虫不同生长阶段（体长2、4、6、8、10 mm）总脂含量、脂肪酸组成变化,结果表明：卤虫体长2～10 mm总脂含量为14.27%～20.93%,随体长的增长降低;EPA、DHA及（n-3）HUFA的含量,均随体长的增长降低,EPA含量为：10.47%～20.77%,DNA含量为：0～0.70%,（n-3）HUFA含量为：10.85%～22.01%.结论认为,卤虫以三角褐指藻或三角褐指藻＋酵母液为饵料培养营养价值最佳,其体长小于6 mm营养价值较佳.     

贵州喀斯特石漠化过程中的土壤有机碳与容重关系

测定了不同石漠化等级的西南喀斯特生态系统的土壤容重和土壤有机碳.结果表明:西南喀斯特生态系统的土壤容重为0.91～1.37 kg cm-3,土壤有机碳含量变化较大,为8.1～58.9 g kg-1.在0～40 cm的土层中,没有发生石漠化的生态系统的有机碳储量达16.91 kg m-2,伴随着石漠化程度的加剧,土壤有机...     

Transformation of the diatom Phaeodactylum tricornutum (Bacillariophyceae) with a variety of selectable marker and reporter genes

A general purpose transformation vector, designated pPha-T1, was constructed for use with the diatom Phaeodactylum tricornutum Bohlin. This vector harbors the sh ble cassette for primary selection on medium containing the antibiotic zeocin, and a multiple cloning site flanked by the P. tricornutum fcp A promoter. pPha-T1 was used to establish the utility of three selectable marker genes and two reporter genes for P. tricornutum transformation. The nat and sat-1 genes confer resistance to the antibiotic nourseothricin, and npt II confers resistance to G418. Each of these genes was effective as a selectable marker for identifying primary transformants. These markers could also be used for dual selections in combination with the sh ble gene. The reporter genes uid A and gfp were also introduced into P. tricornutum using pPha-T1. Gus expression in some transformants reached 15 μg·μg⁻¹ of total soluble protein and permitted excellent cell staining, while GFP fluorescence was readily visible with standard fluorescence microscopy. The egfp gene, which has optimal codon usage for expression in human cells, was the only version of gfp that produced a strong fluorescent signal in P. tricornutum. The codon bias of the egfp gene is similar to that of P. tricornutum genes. This study suggests that codon usage has a significant effect on the efficient expression of reporter genes in P. tricornutum. The results presented here demonstrate that a variety of selectable markers and reporter genes can be expressed in P. tricornutum , enhancing the potential of this organism for exploring basic biological questions and industrial applications.     

Research note: High efficiency transformation of the diatom Phaeodactylum tricornutum with a promoter from the diatom Cylindrotheca fusiformis

A high efficiency transformation system was established for the pennate diatom Phaeodactylum tricornutum Bohlin using a plasmid containing fucoxanthin chlorophyll a/c binding protein ( fcp ) promoter/terminator and nitrate reductase ( NR ) promoter/terminator that are derived from the pennate diatom Cylindrotheca fusiformis . The plasmid that contains the zeocin resistance gene ( ble ) with the fcp promoter and enhanced green fluorescent protein gene ( egfp ) with the NR promoter was introduced into P. tricornutum using microparticle bombardment. Transformants (650 ± 58 per 10⁸ cells) were obtained. The yield of transformants was between 1.5 and 130 times higher than previously reported P. tricornutum transformation systems. Four to seven copies of the ble gene were integrated into genomic DNA of the transformants. This high efficiency transformation system of P. tricornutum is expected to provide a powerful tool for high-throughput analysis of gene function using homologous recombination or RNAi.     

三角褐指藻对黑暗胁迫的生理响应

为了研究黑暗条件对三角褐指藻生长及生化组成的影响,并探讨三角褐指藻对黑暗环境的生长适应能力,我们对该藻进行12 d的黑暗处理,着重测定了藻细胞密度、生物量、叶绿素a、可溶性糖和蛋白含量等指标。结果表明,三角褐指藻对黑暗环境表现出一定的适应性忍耐能力,在12 d的长期黑暗胁迫条件下依然可以存活,而藻细胞生化组成对黑暗的响应程度很可能是该藻得以维持细胞低水平生长的主要原因。随着黑暗处理时间的延长,三角褐指藻生长状况受抑制的程度增大,其生长及生化组成与对照组相比发生了极显著的变化。实验结束时,黑暗处理下的藻细胞密度和生物量分别降低到2.93×10⁵ cells·ml^-1和0.011 g·ml^-1,仅为对照的8.0%和37.3%。同样地,黑暗环境也明显地抑制了三角褐指藻体内生化物质的合成与积累,黑暗处理12 d时藻细胞的叶绿素a、可溶性糖和蛋白含量分别比对照降低了约89%、87%和85%。研究结果可为海洋微藻种质的筛选、种质资源库的构建及微藻生物资源的综合开发利用提供参考依据。     

解淀粉芽孢杆菌对三角褐指藻的化感作用研究

实验研究不同剂量(100、500和1000μL)的解淀粉芽孢杆菌菌液、解淀粉芽孢杆菌代谢产物和解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)及代谢产物混合液3种组合对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)生长的影响.结果表明,解淀粉芽孢杆菌、其代谢产物和两种的混合液对三...