集胞藻 PCC 6803中Sll0875蛋白参与调控光系统I活性的生物功能研究

叶绿醌是由1个萘醌环和1个半不饱和植基侧链组成的一类光系统Ⅰ（photosystem Ⅰ,PSⅠ）特有的辅因子。目前,在蓝藻中对其生物合成途径的研究主要集中在萘醌环的形成方面,而对其植基侧链的合成尚缺乏相关报道。本研究通过与近期在拟南芥中发现的1种催化植基单磷酸形成植基二磷酸的激酶（VTE6）进行同源序列比对,在集胞藻 PCC 6803中发现1个与之高度同源的蛋白质Sll0875。研究发现,在Sll0875缺失突变体中,叶绿醌和生育酚的含量缺失,叶绿素的含量降低（P<0.05）,且该突变体在无葡萄糖培养基中生长迟缓。进一步利用叶绿素荧光、P700氧化还原动力学、77K低温荧光光谱和免疫印迹分析等方法分析了该蛋白质的缺失对PSⅠ功能的影响。研究表明,在突变体Δsll0875中, PSⅠ活性下降,PSⅠ亚基含量与野生型相比显著降低（P<0.01）。这一结果表明,叶绿醌的缺失影响了PSⅠ复合物的累积,导致PSⅠ功能受损,从而影响了蓝藻正常的生长和发育。本研究在蓝藻中证实植醇磷酸化途径对叶绿醌合成的重要性,为进一步研究蓝藻中叶绿醌在PSⅠ复合物的合成、组装和稳定等过程中的作用奠定基础。     

也西湖噬藻体的分离与鉴定

【背景】噬藻体是一类特异性侵染蓝藻的病毒,广泛存在于淡水和海水水体中,参与调控宿主蓝藻的丰度和种群密度,被认为是潜在的蓝藻水华生物防控工具。但目前的研究多集中于海洋噬藻体,对淡水噬藻体的生物学特性和结构生物学等研究较少。【目的】分离更多种类的淡水噬藻体,为研究淡水噬藻体的三维结构、侵染机制、与宿主的共进化关系,及其在蓝藻水华防治中的应用提供理论基础。【方法】采集中国科学技术大学西校区内景观湖也西湖水华暴发水域的水样,利用液体培养基和双层固体平板法对17种宿主蓝藻进行筛选,通过NaCl-PEG沉淀法和氯化铯密度梯度离心分离和纯化噬藻体,并利用负染电镜观察噬藻体的形态,同时采用梯度稀释法测定裂解液的效价。【结果】发现也西湖的水样可特异性侵染本实验室分离自巢湖的一株拟鱼腥藻Pan。侵染后的裂解液中存在4株形态各异的噬藻体,包括1株短尾噬藻体和3株长尾噬藻体,其中包括首次发现的1株含有非典型长轴状头部结构的淡水噬藻体。【结论】也西湖作为巢湖流域的一个小型水体,具有与巢湖类似的水华蓝藻及其噬藻体分布谱,因此可以用于模拟大型湖泊进行相关分子生态学和生物防控的研究。     

亲土苔蛾成虫复眼超微结构

【目的】重叠型眼在昆虫复眼演化中起着重要作用。本研究旨在阐明夜出型亲土苔蛾Manulea affineola复眼类型及结构特征,以期填补灯蛾亚科昆虫复眼研究的空白,扩充夜出型昆虫复眼的特征数据,为探讨重叠型眼的变异趋势及复眼演化提供依据。【方法】运用光学和透射电子显微技术观察亲土苔蛾成虫复眼的超微结构。【结果】亲土苔蛾成虫复眼具有一个透明区,由6个次级色素细胞的透明胞质构成。小眼具8个视网膜细胞,其中1个视网膜细胞较短,仅位于小眼基部。在透明区内,7个视网膜细胞聚集成一束,其远端与晶体束末端相接,但并不形成视杆。在透明区下方,这7个视网膜细胞形成一个中心融合的视杆。在复眼背缘区的小眼的视杆具有近似矩形的横截面,而其余小眼的视杆具多分支状截面。【结论】亲土苔蛾成虫复眼属于重叠型眼;复眼背缘区的矩形视杆很可能与昆虫的偏振敏感性有关。     

啃食性端足类强壮藻钩虾对筼筜湖三种大型海藻的摄食选择性

为了评估啃食性端足类强壮藻钩虾Ampithoe valida对筼筜湖大型海藻群落的影响,作者在实验室内开展了强壮藻钩虾对筼筜湖三种大型海藻(绿藻石莼Ulva lactuca和根枝藻Rhizoclonium sp.、红藻细基江蓠繁枝变种Gracilaria tenuistipitata var. liui)的摄食实验,并分析了大型海藻的营养价值是否对强壮藻钩虾的摄食选择产生影响。结果显示,在无选择性摄食实验中,强壮藻钩虾的摄食率与海藻的干湿比和鲜藻总有机碳含量有着明显的负相关关系,这表明强壮藻钩虾有明显的补偿摄食行为,能通过增加低营养价值藻类的摄食量来满足自身代谢的需求。强壮藻钩虾对绿藻石莼和根枝藻有明显的摄食偏好,对它们的摄食率分别占总摄食率的40.6%和57.1%,而红藻细基江蓠繁枝变种则属于偶然性摄食的种类,海藻的营养价值并没有对强壮藻钩虾的摄食选择产生影响。不过,强壮藻钩虾对绿藻的摄食偏好并没有在筼筜湖形成一个以红藻占主导的大型海藻群落,这可能是由于筼筜湖超富营养化的水体使得来自强壮藻钩虾的下行控制已经无法抑制来自超富营养化的水体通过上行控制对绿藻生长的促进作用。     

链状亚历山大藻赤潮衰亡的生理调控

研究了链状亚历山大藻在对数生长期、衰亡期、高氮、低氮条件下,藻细胞中可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量、光合速率和呼吸速率、DNA降解、端粒酶活性的变化。结果表明:在衰亡期、高氮、低氮条件下链状亚历山大藻细胞中可溶性蛋白、GSH含量、光合速率和呼吸速率下降;SOD活性(低氮条件除外)、H2O2、MDA含量上升;端粒酶活性和DNA Ladder随着藻细胞生长而变化,并在衰亡时期,出现了明显的DNALadder。研究结果显示链状亚历山大藻衰亡过程的反应表现为:蛋白质合成受阻或降解,产生大量氧化中间产物(MDA,H2O2等),抗氧化系统被激活,GSH等非酶抗氧化物质被大量消耗,SOD等酶抗氧化物被激活;另外表现为光合速率和呼吸速率下降;同时活性氧自由基(Reactive Oxygen Species,ROS)的积累诱发了细胞凋亡,核酸内切酶被激活,选择性降解染色质DNA。推测低氮、高氮条件均可以加快藻细胞的衰亡的生理过程,链状亚历山大藻的赤潮衰亡是一种有序的死亡过程。     

集胞藻PCC6803高效基因表达平台的构建与评价

针对蓝细菌代谢工程改造的需求,成功构建了可以在模式蓝细菌菌株集胞藻PCC6803中高效表达外源基因的3个基因组整合表达平台,以及1个可以在多株蓝细菌中表达的广宿主穿梭表达平台。该表达平台通过选用集胞藻PCC6803中1,5-二磷酸核酮糖缩化酶/氧化酶的启动子驱动外源基因的表达,应用“SD-AUG”翻译融合的策略提高外源蛋白翻译效率,以及加入终止子序列Trbc以提高转录终止效率,实现了对外源基因的高效表达。利用lacZ作为报告基因,检测了所构建表达平台pFQ20在集胞藻中的基因表达效率,结果显示β-半乳糖苷酶的活性为109 Miller。同时,基于pFQ20表达平台在集胞藻PCC6803中表达了来自大肠杆菌的硫酯酶基因tesA’,蛋白印迹实验结果显示了硫酯酶的成功表达。该表达平台为在蓝细菌中开展遗传研究及基因工程改造提供了有用的遗传工具,其构建策略为在蓝细菌中构建高效稳定的外源基因表达元件提供了借鉴。     

布朗葡萄藻脂质含量的荧光光谱检测方法的改进

布朗葡萄藻是一种含脂量高、开发潜力大的能源微藻,但因其细胞呈集落态且胞壁较坚厚,应用传统的尼罗红荧光光谱法测定其脂质含量时,通常因灵敏度低、重复性差而难以获得可靠结果.本研究通过超声波分散集落、二甲基亚砜辅助尼罗红进入细胞、优化染色条件,有效地解决了上述问题.具体方法为:藻液先经频率为20 kHz、发射功率为100 W的超声波按1 s/1 s(开/关)间歇处理20 s使细胞分散,而后依次加入与藻液等体积的15％二甲基亚砜溶液和3μg/mL尼罗红溶液,充分混匀后于黑暗中40℃染色10min,再于490nm激发光下进行荧光光谱检测.上述改进方法与传统方法相比,检测灵敏度提高了196.6％,反映检测重复性的相对标准偏差(RSD)由10.91％降至1.84％.该方法为布朗葡萄藻育种与培养等研究提供了快速、灵敏的脂质含量检测技术.     

基于SSU序列的串珠藻目植物系统发育分析

通过18S rDNA基因(SSU)序列,构建了串珠藻目植物的系统发育关系.结果显示:SSU基因序列片段长度为1 871 bp,核苷酸变异位点有709个,占序列长度的38％;其中简约信息位点有169个,占序列长度的9％.用最大似然法、邻接法和贝叶斯法构建的系统树拓扑结构基本一致,都显示红索藻目的2个属独立于串珠藻目成单独分支,支持红索藻目的建立;胶串珠藻独立于其他串珠藻组植物,支持将其单独分组;数据同时支持将扭曲组和杂生组合并,建立Kumanoa属;但多芒组、绿色组、沼生组等因分子序列数据涉及的种类较少,其系统关系的确定还需要更多的证据.     

桥弯藻科和异极藻科（硅藻门）植物中国7种新记录

对采自黑龙江省东南部兴凯湖湿地的100余号硅藻标本进行分类研究,共发现桥弯藻科、异极藻科（硅藻门）中国新记录植物5种2变种,分别为亚粗糙桥弯藻（Cymbella peraspera Krammer）、尖头弯肋藻［Cymbopleura cuspidata (Kützing) Krammer］、不显内丝藻高山变种（Encyonema obscurum var.alpina Krammer）、西里西亚内丝藻翼形变种（Encyonema silesiacum var.lata Krammer）、耳状异极藻（Gomphonema auritum Braun & Kützing）、棍棒异极藻（Gomphonema clava Reichardt）、极细异极藻［Gomphonema exilissimum (Grunow) Lange-Bertalot & Reichardt］。对其分类学特征进行了详细的描述,与同属中相似的种类进行了比较与讨论,为今后该区域的藻类研究提供了基础的资料。     

越南苦苣苔科植物四新记录种

报道了4个苦苣苔科(Gesneriaceae)植物在越南的分布新记录,其中1种为半蒴苣苔属(Hemiboea)的红苞半蒴苣苔(H.rubribracteata),2种为报春苣苔属(Primulina Hance)的文采报春苣苔(P.wentsaii)和疏花报春苣苔(P.laxi flora),还有1种为吊石苣苔属(Lysionotus)的桂黔吊石苣苔(L.aesch ynanthoides)。文中列出了每个种的标本引证和地理分布情况。