三疣梭子蟹Δ6脂肪酸去饱和酶基因全长cDNA克隆与组织表达

旨在探讨三疣梭子蟹高度不饱和脂肪酸自身合成能力,探究三疣梭子蟹HUFA生物合成途径。采用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆得到三疣梭子蟹△6去饱和酶cDNA全长序列,并利用荧光定量PCR技术进行肝胰腺、肠道、鳃等8种组织的表达分析。通过分析序列表明,基因序列全长2875bp,其中5'非编码区长465bp,3'非编码区长1078bp,开放阅读框(ORF)长1332bp,编码443个氨基酸;并且编码的蛋白序列具有典型的去饱和酶特性:3个组氨酸保守区,一个N端细胞色素b5结构域以及一个血红素结合的HPGG结构域。荧光定量PCR结果显示,Δ6脂肪酸去饱和酶基因在三疣梭子蟹多个组织中均有表达,在肝胰腺中表达量最高,其次是肠道和肌肉,心脏中表达最少。结果表明三疣梭子蟹具有△6去饱和酶。     

建鲤两种Δ6脂肪酸去饱和酶基因克隆与表达

利用逆转录PCR和RACE技术获得建鲤2种Δ6脂肪酸去饱和酶（FADs6-a,FADs6-b）的全长cDNA序列. FADs6-a基因的cDNA总长为1 966 bp,开放阅读框为1 335 bp,编码444个氨基酸;FADs6-b基因的cDNA总长为1 931 bp,开放阅读框为1 335 bp,编码444个氨基酸.FADs6-a和FADs6-b基因都包括N端细胞色素b5结构域、3个富含组氨酸的结构域和2个推测的跨膜区,具有典型的Δ6脂肪酸去饱和酶结构特点.氨基酸同源性分析显示,建鲤FADs6-a和FADs6-b与斑马鱼的相似性较高,而与海水鱼类的相似性较低,与人类FADs6的相似性高于与FADs5的相似性.通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测该基因在建鲤幼鱼不同组织中的表达量, 发现2种Δ6 脂肪酸去饱和酶基因在建鲤肝脏的表达量最高,其次是肠、脑、肌肉、心和肾,而前肠高于后肠,FADs6-a的表达量高于FADs6-b.得到的结论是,建鲤具有2种类型的合成高度不饱和脂肪酸(HUFA)的关键酶-Δ6脂肪酸去饱和酶,在肝脏和肠道中的含量较多,且FADs6-a和FADs6-b在结构和组织的表达方面都存在差异,这为进一步研究建鲤HUFA的合成途径及调控机理奠定了基础.     

盐藻小G蛋白基因(DsRab)的克隆及在高盐胁迫下的表达分析

采用RT-PCR和RACE技术扩增了杜氏盐藻小G蛋白基因cDNA全长序列(GenBank Accession No.JN989548),命名为DsRab,对其进行生物信息学分析,并通过实时荧光定量PCR方法检测盐胁迫下该基因的表达情况。结果表明,DsRab基因的cDNA全长为1 299 bp,开放阅读框(ORF)为612 bp,编码203个氨基酸,5’非编码区78 bp,3’非编码区609 bp;保守性结构域分析可知编码的小G蛋白有4个GTP/GDP保守结构域,1个效应区、1个羧基端的半胱氨酸结构域和5个Rab亚家族共有的结构域;二级结构预测表明该蛋白有32.02%的α-螺旋,23.65%的伸展片段,44.33%的自由卷曲,三维建模成功;比对分析发现DsRab蛋白与多种生物的Ypt/Rab的氨基酸序列具有较高的同源性。荧光定量PCR结果表明,盐藻在高盐(3.0 mol/L)胁迫下,DsRab基因表达量显著上调,1 h后表达量达到最大值,为正常培养下对照组(0 h)的4.9倍,差异极显著(P<0.01)。     

马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)Pm-Δ6FAD基因的克隆及其对温度胁迫的响应

本实验利用RACE技术克隆获得了马氏珠母贝Δ6-脂肪酸去饱和酶(Pm-Δ6FAD)基因,并对其进行生物信息学分析,同时采用荧光定量PCR技术分析了该基因在不同组织的表达模式及不同温度下的时序表达模式。序列分析表明,Pm-Δ6FAD c DNA序列全长为1 491 bp,其中开放式阅读框1 125 bp,5'UTR 225 bp,3'UTR 141 bp,编码374个氨基酸,理论蛋白分子量为42.72 kD,理论等电点为8.27。SMART软件分析显示Pm-Δ6FAD蛋白具有Δ6FAD典型的脂肪酸去饱和酶结构域FA_desaturase,以及3个组氨酸簇和6个跨膜区。多序列比对结果表明Pm-Δ6FAD与虾夷扇贝Δ6FAD同源性最高,为63%;系统进化分析发现,Pm-Δ6FAD与软体动物聚为一支。组织表达定量分析结果显示,Pm-Δ6FAD在马氏珠母贝多个组织中均有表达,在性腺中表达量最高;对不同温度下鳃组织中Pm-Δ6FAD的时序表达分析发现,在处理后各时间点低温组(17℃)基因表达水平最高,且均显著高于高温组(32℃)。以上结果表明Pm-Δ6FAD可能参与马氏珠母贝的低温胁迫响应。该研究为进一步探索Pm-Δ6FAD在马氏珠母贝在温度适应性中的作用提供了基础资料。     

三种絮凝剂对球等鞭金藻絮凝作用

以3种絮凝剂对等鞭金藻的采收效果及其对藻体的影响为研究目标,以分光光度法、重量法以及显微镜观测为主要研究方法,测定了絮凝剂对藻细胞的絮凝效率、藻体总脂含量的影响以及藻细胞形态变化。结果表明:氯化铁和明矾的絮凝速率最快(<4h);氯化铁浓度≥20mg.L-1,明矾浓度≥80mg.L-1时,可以絮凝沉淀90%以上藻体;比较藻体的损伤程度和总脂产率发现,明矾浓度为80mg.L-1时,藻体总脂产率的最高,达29.9%,并且对细胞伤害最小;可采用80mg.L-1明矾作为絮凝剂对球等鞭金藻进行采收,为生物柴油制备生产提供基础原料。     

富碳培养对海洋富油微藻油脂积累特性的影响

实验针对三株海洋富油微藻:球等鞭金藻（Isochrysis galbana CCMM5001）、一种等鞭金藻（Isochrysis sp. CCMM5002）和一种微拟球藻（Nannochloropsis sp. CCMM7001）,研究了它们在通入0.03%（空气）、5%、10%三个浓度CO2培养条件下的生长特性,同时考察了其总油脂及中性脂的累积情况。结果显示,富碳培养有利于这三株海洋微藻的生长,但最适生长的CO2浓度不同。球等鞭金藻（Isochrysis galbana CCMM5001）和等鞭金藻（Isochrysis sp. CCMM5002）在通入10% CO2时具有最大产率,分别达到（182.287.07） mg/（Ld）和（164.227.10） mg/（Ld）,而微拟球藻在通入5%时具有最大产率,达到（122.251.17） mg/（Ld）,随着CO2浓度的增加,三株海洋微藻的总脂含量和中性脂含量有明显提高。在通入10% CO2条件下,球等鞭金藻（Isochrysis galbana CCMM5001）、等鞭金藻（Isochrysis sp. CCMM5002）和微拟球藻（Nannochloropsis sp. CCMM7001）的总脂含量分别达到（45.154.03）%、（47.151.20）%和（41.201.69）%;从中性脂的累积规律来看,三株藻均在平台期的累积达到最大,脂肪酸分析结果表明三株藻种适合制备生物柴油的C14-C18系脂肪酸相对含量在不同CO2条件下基本保持不变,维持在90%左右。实验结果显示,研究的藻株作为富油高固碳优良藻株,具备用于海洋生物质能耦合CO2减排开发的潜力。       

苯并异噻唑啉酮类化合物的生物活性研究

对合成的5种苯并异噻唑啉酮类化合物进行了生物活性研究。抑菌试验结果表明,化合物a与化合物b对大肠杆菌最小抑菌浓度为12.5mg/L。对金黄色葡萄球菌都表现出良好的抑菌活性。对亚心形扁藻,蛋白核小球藻,球等鞭金藻,化合物都有抑制其生长的活性,亚心形扁藻耐受性最高,球等鞭金藻的耐受性最低,蛋白核小球藻的耐受性居中。     

大头金蝇酰基辅酶AΔ9去饱和酶cDNA克隆与原核表达

为深入研究大头金蝇Chrysomya megacephala (Fabricius)脂肪酸代谢关键功能基因酰基辅酶AΔ9去饱和酶(ACD9des),运用RT-PCR和RACE技术,获得其cDNA全长序列,并对其进行生物信息学分析。大头金蝇ACD9des基因cDNA (GenBank登录号为KF835695)全长1 429 bp,其中开放阅读框(ORF)为1 146 bp,编码381个氨基酸,5'UTR长度为138 bp,3'UTR约为114 bp。ORF编码的蛋白质分子量为43. 47 kD,等电点9. 06,氨基酸序列与其他昆虫酰基辅酶A去饱和酶一致性高达66%-93%,且含有由7个酰基辅酶A去饱和酶蛋白家族特有的保守模式(motif)所构成的指纹(IPR015876)。大头金蝇ACD9des在进化上与葱蝇Delia antiqua最趋于一致。将ACD9des的ORF克隆到原核表达载体p ET-44a(+),并利用Rosetta (DE3)感受态细胞进行ACD9des原核表达。Western Blot分析表明,IPTG诱导表达的特异性蛋白可以与anti-His抗体特异性结合,大小与预期理论值(43. 47 kDa)相符,为ACD9des。该蛋白主要存在于上清溶液中,为可溶性表达。最后利用含250 mM咪唑洗脱液和镍离子亲和层析柱对扩大培养获得的重组蛋白进行了纯化收集。本文的研究结果为大头金蝇功能基因的深入研究提供了坚实的基础。     

雅致枝霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因的克隆及在酿酒酵母中的表达

根据真菌Δ6-脂肪酸脱氢酶基因保守的组氨酸Ⅱ区和Ⅲ区附近保守序列设计兼并引物进行RT-PCR,得到雅致枝霉(Thamnidium elegans)As3.2806Δ6-脂肪酸脱氢酶基因459bp部分cDNA序列,然后通过快速扩增cDNA末端技术(RACE)向两端延伸得到1504bp的Δ6-脂肪酸脱氢酶基因全长cDNA序列。序列分析表明有一个1377bp、编码459个氨基酸的开放阅读框TED6。推测的氨基酸序列与已知其他真菌的Δ6-脂肪酸脱氢酶基因的氨基酸序列比对,具有3个组氨酸保守区、2个疏水区及N末端细胞色素b5融合区。将此编码区序列亚克隆到酿酒酵母缺陷型菌株INVSc1的表达载体pYES2.0中,构建表达载体pYTED6,并在酿酒酵母INVSc1中异源表达。通过气相色谱(GC)和气相色谱/质谱(GC-MS)分析表明,该序列在酿酒酵母中获得表达,产生γ-亚麻酸(GLA)的含量占酵母总脂肪酸的7.5%。证明此序列编码的蛋白能将外加的亚油酸转化为γ-亚麻酸,是一个新的有功能的Δ6-脂肪酸脱氢酶基因(GenBank,AY941161)。     

雨生红球藻己糖激酶基因的克隆和生物信息学分析

本研究以雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)为研究对象,利用同源克隆和cDNA末端快速扩增技术(RACE)相结合的方法获得了雨生红球藻己糖激酶(HaeHK)基因的cDNA全长序列,并进行了序列分析。结果表明,HaeHK的cDNA全长为2 047 bp,其中开放阅读框的长度为1 716 bp,编码571个氨基酸。该蛋白预测的等电点(pI)为6.49,理论分子量为60.61 kD。经在线BLAST同源比对分析发现,其与团藻(Volvox carteri)和莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)来源HKs的相似性分别达到50%和46%。通过序列比对和结构域分析可知,HaeHK蛋白存在与高等植物来源HKs相似的结构域,且具有HK家族的显著特征。高级结构同源建模表明其具有典型的“蝴蝶”结构。系统进化分析显示,高等植物和真核绿藻(Chlorophyta)来源HKs可能来自共同的祖先。本文首次从雨生红球藻中获得编码HaeHK的基因序列,为雨生红球藻中HK的表达和功能研究奠定基础,同时为解析雨生红球藻己糖利用及代谢的分子机制提供线索。     

包埋-玻璃化法冷冻保存湛江等鞭金藻的研究

采用包埋-玻璃化法冷冻保存湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis),探讨了装载液成分和浓度、装载时间、脱水时间、洗涤液浓度及洗涤时间对超低温保存后存活率的影响。结果表明在20℃50%PVS(PVS:30%甘油(GLY) 20%乙二醇(EG) 10%二甲基亚砜(DMSO),用f/2培养基定容)装载4.5h,0℃100%PVS脱水50min,冻存24h后取出冻存管并迅速投入40℃恒温水浴中快速化冻约3min,1.0mol/L山梨醇洗涤40min条件下,湛江等鞭金藻的存活率最高,为54%。与常规的两步法和包埋脱水法相比,包埋-玻璃化法简单、快速且存活率高,在藻类种质保存中有广阔的应用前景。     

叉鞭金藻固定化培养的初步研究

以海藻酸钙为载体,初步考察了CaCl2浓度、胶球大小、密度及初始细胞密度等条件：对叉鞭金藻固定化培养的影响,确定了该藻固定化生长的优化条件;当藻细胞密度大于10^6cells/ml,CaCl2浓度为0.15mol/L,在50ml培养液中加入150个微藻胶球时,藻细胞的生长量最大。与游离的叉鞭金藻相比,固定化叉鞭金藻生长速度慢,但生长周期长。     

哺乳动物细胞多不饱和脂肪酸合成酶系的重建将亚油酸代谢转变为二十二碳六烯酸

二十二碳六烯酸(DHA,22:6n-3)是一种长度为22个碳原子且含有6个双键的ω-3系多不饱和脂肪酸,在人体中具有重要生物学功能。人体及其他哺乳动物体内只能合成少量的DHA,更多的需求必须从食物中获取。然而,DHA的天然资源(主要是深海鱼类等海洋产品)日趋枯竭,开发新型资源以满足不断扩大的市场需求势在必行。本研究利用转基因技术,在哺乳动物细胞中使Δ6和Δ5脂肪酸去饱和酶以及Δ6和Δ5脂肪酸延长酶超表达,同时表达来源于秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans的Δ15去饱和酶和小眼虫Euglena gracilis的Δ4去饱和酶,结果表明,这6种酶的表达或超表达能将ω-6系的亚油酸(LA,18:2n-6)有效地转化为DHA(22:6n-3),后者的含量从对照组的16.74%提高到实验组的25.3%。本研究的策略及技术路线为将来利用遗传改造的哺乳动物生产珍稀的DHA(22:6n-3)等长链多不饱和脂肪酸产品提供了重要的启示。     

花群珊瑚对两种微藻的摄食

以花群珊瑚为材料,采用碳清除率测定、PCR分子营养标记和组织学观察的方法,研究花群珊瑚是否摄食亚心形扁藻和球等鞭金藻。结果表明: 花群珊瑚对球等鞭金藻的碳清除率显著高于亚心形扁藻,分别为0.44和0.11 pg·mL^-1·polyp^-1·h^-1。球等鞭金藻烯酰基载体蛋白还原酶基因片段作为分子标记在投喂组珊瑚组织中可扩增出目的片段。亚心形扁藻18S rRNA基因的引物在相应投喂组珊瑚组织中也可扩增出目的片段。组织学观察发现: 投喂组珊瑚水螅体内部隔膜较宽,隔膜与体壁的胃层都存在大量食物泡。亚心形扁藻投喂组在体壁胃层的食物泡中和口道沟处均发现未消化完全的亚心形扁藻。球等鞭金藻投喂组则在隔膜胃层和体壁胃层内的食物泡中发现所摄食金藻。因此,碳清除率、分子营养标记以及组织学观察均表明花群珊瑚对亚心形扁藻与球等鞭金藻存在摄食现象。     

高山被孢霉Δ5脱饱和酶基因的分离与验证

花生四烯酸(arachidonicacid)是人体的必需脂肪酸,具有独特的生物活性。Δ5脱饱和酶是花生四烯酸生物合成途径上的关键酶,以二高-γ-亚麻酸为底物,催化其第5位碳脱氢形成花生四烯酸。从花生四烯酸高产菌株高山被孢霉M6(Mortierellaalpina)中通过RT-PCR分离了可能的编码Δ5脱饱和酶完整的cDNA,其大小为1366bp,编码446个氨基酸。推导出的蛋白质含有Δ5脂酰脱饱和酶中保守的特征性结构域,包括该蛋白质N端典型的细胞色素b5结构域,以及3个保守的组氨酸盒。为验证该蛋白质的功能,将该基因片段克隆到穿梭表达载体pPIC9K中,获得的重组载体pPIC9K-D5通过电转化法转化到巴斯德毕赤酵母GS115中,利用G418耐受度筛选出高拷贝数的酵母转化子,在加入外源底物二高-γ-亚麻酸时,利用甲醇诱导酵母转化子表达外源基因。酵母转化子的油脂的气相色谱图谱中出现了一个花生四烯酸的特征峰,进一步对该峰进行气质联谱(GC-MS)分析,证实该峰是花生四烯酸。研究结果表明,从高山被孢霉M6中分离出Δ5脱饱和酶基因。     

13种微藻的脂肪酸组成分析

分析了13种微藻(包括7种绿藻,5种杂色藻和1种红藻)的总脂含量和脂肪酸组成,结果表明,不同门类微藻的脂肪酸组成差异较大:绿藻的脂肪酸组成以C16和C18为主;杂色藻类的脂肪酸组成相近,金藻门含有14:0、16:0、18:1、18:4等特征脂肪酸,三角褐指藻主要的脂肪酸为14:0、16:0、16:1、16:3和20:5,而粉核油球藻的脂肪酸以14:0、16:0、20:5为主;紫球藻的脂肪酸组成以16:0、20:4和20:5为主。在测试的13种微藻中,杜氏盐藻的亚麻酸含量最高,占总脂肪酸的60.9%;等鞭金藻的十八碳四烯酸含量最高,占总脂肪酸的19.6%;紫球藻和粉核油球藻中花生四烯酸与二十碳五烯酸(EPA)含量分别占总脂肪酸的17.1%和20.9%。     

球等鞭金藻对氟苯尼考胁迫的响应研究

研究以球等鞭金藻(Isochrysis galbana)为研究对象, 分析在不同浓度氟苯尼考暴露下, 球等鞭金藻的生长、叶绿素、类胡萝卜素和脂肪酸含量的变化。结果表明, 氟苯尼考对球等鞭金藻的生长呈“低促高抑”作用, 其72h-EC₅₀为17.12 mg/L; 随着暴露浓度(≥1 mg/L)增加, 细胞内叶绿素含量显著下降, 光合作用受到抑制, 而类胡萝卜素含量显著上升。脂肪酸和类胡萝卜素共同参与藻细胞的防御机制, 氟苯尼考(< 1 mg/L)暴露引起细胞内总脂肪酸含量显著降低。研究探究了水产养殖环境中抗生素残留的生态风险, 为水产养殖过程中抗生素的科学合理使用提供了理论依据。     

锦鲤Δ6脂肪酸去饱和酶基因克隆及表达研究北大核心CSCD

旨在揭示变温鱼类合成HUFAs过程中的关键酶及其功能,以锦鲤(Cyprinus carpiokoi)为材料,通过RT-PCR扩增获得了一段长度为854 bp的Δ6脂肪酸去饱和酶基因的c DNA序列片段,并对其进行了序列分析和蛋白产物结构预测。结果显示,该片段与南亚野鲮(Labeo rohita)Δ6脂肪酸去饱和酶基因有93.5%的同源性,编码的蛋白产物具有典型的Δ6脂肪酸去饱和酶结构特点,包含2个组氨酸保守区(HDFGH、HFQHH)和2个跨膜结构域。荧光定量PCR表明,Δ6脂肪酸去饱和酶在锦鲤肝脏中的表达量最高,在肠、脑和心脏中表达量依次降低,而在肌肉和鳃的表达量相对较低。幼鱼在不同培养水温下,各组织中该基因的表达量均随温度的下降而升高,以适应低温环境。     

起始生物量比对3种海洋微藻种间竞争的影响

为深入了解饵料微藻与赤潮微藻间的种间竞争关系,通过微藻共培养的方法,研究了起始生物量比(1:4、1:1和4:1)对3种海洋微藻(塔玛亚历山大藻、蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻)两两之间种间竞争的影响,并对其作用机制进行了探讨。结果表明:①3种海洋微藻表现出种间竞争的相互抑制效应;②在与塔玛亚历山大藻(简称A)的种间竞争中,蛋白核小球藻(简称C)和湛江等鞭金藻(简称I)均在竞争中占优势,蛋白核小球藻随自身起始生物量比的提高,其竞争优势越加明显,湛江等鞭金藻在A:I=1:1时竞争优势最为明显;在蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻的种间竞争中,当C:I=1:4时,湛江等鞭金藻在竞争中占优势,C:I=1:1时,初期湛江等鞭金藻占竞争优势,随蛋白核小球藻的迅速生长,后期蛋白核小球藻占竞争优势,C:I=4:1时,蛋白核小球藻占绝对竞争优势;③由种间竞争抑制参数比较得出:3种微藻的种间竞争强弱依次为蛋白核小球藻>湛江等鞭金藻>塔玛亚历山大藻。蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻在起始比例C:I=1:1时,可共培养利用,在海产经济动物育苗中可对其进行适时采收投喂;两种饵料藻对塔玛亚历山大藻具有明显的抑制作用,可为开发利用饵料藻进行赤潮生物防控提供一定的科学依据。     

盐生杜氏藻3-磷酸甘油脱氢酶基因克隆及其蛋白质结构预测

本文通过对盐生杜氏藻(Dunaliella salina) cDNA文库进行大规模EST测序并结合RACE实验克隆了盐生杜氏藻3-磷酸甘油脱氢酶基因, 并且通过Southern blotting实验确定了该基因在这个物种中拷贝数。通过生物信息学的方法, 预测该基因所编码的蛋白质结构, 验证了该蛋白质具有3-磷酸甘油脱氢酶完整的功能性结构域和磷酸水解酶类结构域。本实验为解释盐生杜氏藻在面临高渗胁迫下快速合成甘油的机制提供了帮助。