鲢鱼可溶性谷胱甘肽S-转移酶(sGST)基因cDNA全序列与5′调控区的克隆与分析

淡水鱼类可溶性谷胱甘肽S-转移酶(sGST)在微囊藻毒素去毒代谢过程中具有独特的关键作用,因而也称为微囊藻毒素去毒酶.从淡水食毒藻鱼类鲢鱼(Hypophthalmichthysmolitrix)肝脏通过简并引物克隆微囊藻毒素去毒酶基因cDNA核心序列,应用5′RACE和3′RACE技术分别扩增该序列的5′末端和3′末端序列,最后通过序列拼接获得鲢鱼肝脏微囊藻毒素去毒酶基因cDNA全序列.序列分析结果表明,鲢鱼肝脏微囊藻毒素去毒酶基因cDNA全长920bp,其中5′-UTR长74bp,3′-UTR长174bp,编码区长672bp,编码223个氨基酸.应用基因组步行法,在鲢鱼克隆得到淡水鱼类微囊藻毒素去毒酶基因5′侧翼区878bp序列.与哺乳动物及海水鱼sGST基因不同,鲢鱼微囊藻毒素去毒酶基因的5′侧翼区,发现存在多个脂多糖反应元件(LPSRE),表明来源于毒藻的脂多糖可能对鲢鱼微囊藻毒素去毒酶基因表达有潜在调控作用.     

利用PCR方法研究广州市景观湖产毒微囊藻的季节分布特点

为研究景观水体中产毒微囊藻的季节性分布特点,利用针对蓝藻和微囊藻的16 srDNA、微囊藻毒素合成酶mcyB 基因的部分核苷酸序列设计和筛选的特异性引物,对广州市内8个景观湖108份水样进行了冬季、夏季和秋季的二重及套式PCR的检测.结果显示,在冬季能被检测出的产毒微囊藻的阳性水样为42份,夏季为102份,而秋季为100份;阳性率分别为38.9%、94.4%、92.5%,产毒微囊藻在夏季和秋季阳性率高.结果表明在冬季、夏季和秋季均有产毒微囊藻分布;夏、秋季是广州市景观水体微囊藻污染的高峰季节,值得引起水文部门足够的重视.     

南亚热带不同营养水平水库的蓝藻组成与动态

2004年调查了广东省境内的新丰江水库和契爷石水库的蓝藻分布特征.结果表明:共检测到蓝藻18属,绝大多数为丝状体和群体种类.常见属有假鱼腥藻(Pseudanabaena)、湖生蓝丝藻(Limnothrix)、微囊藻(Microcystis)和蓝纤维藻(Dactylococcopsis).新丰江水库和契爷石水库蓝藻细胞密度分别为4～249和1 911～114 228 cells·ml-1,富营养化的契爷石水库蓝藻细胞密度比贫营养型的新丰江水库高出3个数量级;2座水库最高蓝藻细胞密度均出现在夏季,温度是引起2座水库蓝藻细胞密度的季节性变化的主要因素;在新丰江水库,微囊藻是优势蓝藻种类之一,相对丰度35%～97%,夏季细胞密度高于其它季节;在契爷石水库,虽然微囊藻细胞密度比新丰江水库高出1个数量级,但其相对丰度不超过3%;假鱼腥藻和湖生蓝丝藻是契爷石水库的优势蓝藻种类,多数情况下相对丰度超过50%;水体稳定性和由透明度主导的水体光照条件的差别可能是导致两座水库蓝藻由不同生活类型的种类占优势的主要原因.     

拟柱孢藻N8全基因组测序及磷吸收转运通路的比较分析

为从分子水平解析热带特征性蓝藻-拉氏拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii, 简称拟柱孢藻)环境适应机制, 研究以广东省镇海水库中分离的拟柱孢藻藻株N8为材料, 采用PacBio单分子实时测序技术(Single Molecule Real-Time, SMRT)进行测序, 并初步进行全基因组特征的比较分析。结果显示拟柱孢藻N8全基因组大小为3.857 Mb, GC含量为40.13 %, 预测编码基因个数为3598个, 在COG、KEGG和GO数据库中注释到的基因数分别为2429、1664和2244个。N8藻株与美国国立生物技术信息中心(NCBI)上公布的27株拟柱孢藻基因组大小和GC含量基本一致, 但N8的编码基因数最多。基于拟柱孢藻全基因组单拷贝基因的系统进化树表明N8藻株与韩国藻株GIHE 2018的亲缘关系最近。N8藻株的基因组中未发现拟柱孢藻毒素(CYN)和石房蛤毒素(STX)合成酶基因簇, 表明该藻株不产蓝藻毒素CYN和STX。对N8藻株和其他7藻株的磷吸收转运通路比较分析表明, 这些藻株均拥有较为完整的磷吸收转运基因(双组分调节系统、低亲和力无机磷转运基因、高亲和力无机磷转运系统、有机磷酸盐转运复合体、C-P裂解酶和碱性磷酸酶), 表明拟柱孢藻具有灵活利用环境中不同形态磷源的潜能; 而不同藻株间的基因拷贝数和排列顺序存在差异, 如拟柱孢藻N8基因组中有2个C-P裂解酶复合体蛋白phnF和phnM, 其余7株拟柱孢藻则只有1个, 表明拟柱孢藻存在株系特异性。N8藻株为中国首株公开完成全基因组测序数据的拟柱孢藻, 对其基因组分析和磷吸收转运通路的解析将有助于阐明华南地区拟柱孢藻水华优势形成的分子机制。     

滇池水华蓝藻铜锈微囊藻和绿色微囊藻的生长生理特性及毒素分析

从滇池分离纯化了两种常见水华微囊藻即铜锈微囊藻和绿色微囊藻。在常规培养条件下,两种藻类在对数生长期的生长速率μ值分别为0.61和0.63;早期生长的抑制光强不大于100μmol m~(-2)s~(-1)。铜锈微囊藻主要产生3种微囊藻毒素:MYCST-RR,MYCST-YR和MYCST-LR,绿色微囊藻产生的主要微囊藻毒素为[Dha~7]-MYCST-RR,和[Dha~7]-MYCST-LR,另含有少量的[Dha~7]-MYCST-YR。在低光强15μE m~(-2)s~(-1)时,毒素含量每毫克干重细胞达到3.127μg微囊藻毒素,当光强达到100μE m~(-2)s~(-1)时,毒素含量降低到每毫克干重细胞1.971μg;光强对毒素形成的影响受到温度的调节,而温度对毒素形成的影响不大。探讨了两种微囊藻细胞在不同光照强度下叶绿素荧光比值Fv/Fm的变化,此比值的变化可以间接反映细胞受外界光照强度抑制程度。     

黄龙带水库甲藻水华的脂肪酸组成特征

浮游植物是水体颗粒物中最重要的组成,同时也是生态系统中物质和能量传递的重要物质基础。脂肪酸是浮游植物细胞内一种重要的生理构件,并具有重要和特殊的生理功能。由于不同浮游植物所含的颗粒脂肪酸不同,因此自然水体中的颗粒脂肪酸种类和数量的组成与变化反映了水体中浮游植物的群落结构及演替过程。在水体富营养化过程中,浮游植物的组成也随之变化,因此研究水体中颗粒脂肪酸的浓度和组成结构可以直接反映水体的富营养化水平和特征的生化指标,也能有利于掌握不同类型浮游植物水华的发生机制。2005 年 4 月,在中国广东一座处于北回归线中营养型水平的水库—黄龙带水库中发生了二角多甲藻水华,本研究主要研究了此次水华过程中的浮游植物群落结构的变化、水体中颗粒物的脂肪酸组成和浓度的变化,探讨了热带亚热带地区二角多甲藻水华过程中浮游植物群落与脂肪酸组成特征、脂肪酸组成特征与水体营养状态之间的关系。结果表明:黄龙带水库为中富营养水平水库,此次共鉴定出藻类 28 种,二角多甲藻(Peridinium bipes Stein)是这次水华的优势种。其生物量变化为 0～5138μg?L-1。在水华高峰期二角多甲藻生物量占总生物量的 80%以上,水华消退期占 30%以下。硅藻生物量在水华高峰期有下降趋势,水华消失期有上升趋势;蓝藻的增长趋势更加明显,绿藻在整个过程中生物量较低,波动不大。水华过程中脂肪酸的种类丰富,浓度很高。共检测出脂肪酸 21 种,包括各种饱和脂肪酸(SFA),单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA),含量变化为 0～74.593μg?L-1。在水华高峰期,偶碳数饱和脂肪酸占有非常明显的优势,而奇碳数脂肪酸相对浓度较少,总脂肪酸浓度为 85.5～192.2μg?L-1。与水华高峰期相比,水华消退期的总脂肪酸浓度仅有 16.5～45.5μg?L-1。水华消退期饱和脂肪酸的相对丰度要高于水华高峰期,而多不饱和脂肪酸的相对丰度则相反。C18:5 和 EPA、DHA 等甲藻标志脂肪酸的检出频率和浓度较高,颗粒物脂肪酸特征较好地反映了甲藻水华过程浮游植物群落结构的变化;并为淡水甲藻脂肪酸的研究提供一些基础资料。     

蛋白核小球藻光驯化的快速光曲线变化

通过测量快速光曲线研究了强光和弱光驯化对蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)光合作用的影响。弱光驯化后的初始斜率α高于强光驯化后,而半饱和光强Ik明显低于强光驯化后,表明弱光驯化提高了蛋白核小球藻的捕光能力。强光驯化后最大光合速率Pm高于弱光驯化后,而光抑制参数β小于弱光驯化后,表明强光驯化提高了蛋白核小球藻的光合能力和对强光的耐受性。     

来源于蓝藻、铜绿微囊藻的尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶基因的克隆和鉴定

以已知的尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶基因的保守区为基础,自行设计一对简并引物,该对引物从形成水华的蓝藻(Synechocystis PCC6803)铜绿微囊藻FACHB 905株(Microcystis aeruginosa FACHB 905)的基因组DNA中扩增到一个476 bp的DNA片段.通过TAIL-PCR和连接介导的PCR两种方法分离该片段的侧翼序列,最后得到大小约2.5 kb的DNA片段.序列分析揭示其中有一个编码462个氨基酸的开放阅读框,我们将此开放阅读框对应的蛋白命名为Mud.该Mud蛋白的氨基酸序列与蓝藻(73%相同,87%相似)和细菌(Bacillus subtilis)(51%相同,67%相似)的尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶氨基酸序列表现高度的同源性.将该mud基因克隆于p-GEX-4T-1融合表达载体并在大肠杆菌中表达GST-Mud融合蛋白,经过酶活力测定发现,GST-Mud蛋白具有一定的尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶活性.用抗GST-Mud蛋白的多抗对M.aeruginosa FACHB 905的胞质蛋白组分进行Western印迹分析,结果显示一条分子量大小约49 kD的专一条带,这个分子量与从基因推断出的蛋白分子量大小基本一致.综上所述,我们认为从微囊藻克隆到的Mud蛋白基因是尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶基因,该酶在其他生物如植物和细菌中参与多糖合成,是多糖合成的关键酶之一,而在藻类中对尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶开展研究却是首次报道.     

光照-温度交互作用及不同氮源对拟柱孢藻生长的影响

为探讨不同环境因子对拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)生长的影响,对从广东省镇海水库分离的2株拟柱孢藻在不同的温度和光照组合,及不同氮源条件下的生长进行了研究。结果表明,在3种光强下,拟柱孢藻N1和N8藻株的生长随温度的上升而增加,均在28℃高光强下达到最大比生长速率,而N8藻株对低温的适应能力要高于N1藻株。拟柱孢藻N1和N8在各硝态氮浓度下均能正常生长,但仅能在中低浓度的铵态氮和尿素氮中生长,高浓度(128~247 mg L–1)的铵态氮和尿素氮会显著抑制藻细胞生长;在3种氮源下,N1藻株的比生长速率均显著大于N8藻株,这说明N1藻株对不同氮源的利用能力要高于N8藻株。因此,广东省的拟柱孢藻具株系多样性,喜好高温,适应较宽的光照范围,并可利用多种氮源用于生长,这可能是该地区拟柱孢藻水华频发的原因。     

镇海水库拟柱孢藻的分离鉴定和氮磷对其生长的影响

以分离自广东省镇海水库的拟柱孢藻N8为对象,探究其在不同磷浓度及氮磷浓度组合下的生长情况。结果表明,拟柱孢藻N8对磷的适应范围很宽,在0.02—5.12 mg/L磷浓度下均能生长,最适生长磷浓度范围为0.16—5.12 mg/L,磷浓度的升高能显著延长拟柱孢藻的对数生长期和提高生物量。动力学分析表明,拟柱孢藻N8有较低的KSP值,对磷元素的亲和性较高,在磷营养贫乏的环境下更容易形成优势。在氮磷组合实验中,低氮(0.5 mg/L)显著抑制拟柱孢藻的生长,且这种生长抑制不受磷浓度的影响;而在低磷(0.04 mg/L)条件下,水体中氮浓度的增加会显著促进拟柱孢藻的生长,拟柱孢藻在高氮中磷和高氮高磷下的生长显著优于其他氮磷组合条件。研究表明,广东省水库拟柱孢藻的生长受磷的限制较弱,氮是其生长的决定因子。