高浓度钾抑制杜氏盐藻生长的生理机制

在含１ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ的杜氏盐藻（Ｄｕｎａｌｉｅｌａｓａｌｉｎａ（Ｄｕｎａｌ）Ｔｅｏｄ．）培养液中加入５０ｍｍｏｌ／Ｌ以上的ＫＣｌ可观察到Ｋ＋对杜氏盐藻生长有明显的抑制作用,而当ＫＣｌ达１００ｍｍｏｌ／Ｌ时,杜氏盐藻的生长被完全抑制。另一方面,当培养液中缺乏Ｋ＋时,杜氏盐藻的生长也被显著抑制。在正常培养条件下,伴随着杜氏盐藻的生长,培养液的ｐＨ由８左右升高至１０左右,而高浓度Ｋ＋则显著抑制杜氏盐藻培养液ｐＨ的升高;而在培养液ｐＨ为７．０至１０．０的范围内,不同ｐＨ对杜氏盐藻的生长无明显影响。将杜氏盐藻在高浓度Ｋ＋条件下预处理１２ｈ以上,杜氏盐藻的光合放氧速率显著下降,光合速率下降的程度与Ｋ＋浓度的高低和预处理的时间长短呈正相关。高浓度Ｋ＋处理也引起杜氏盐藻叶绿素含量的显著下降。对经高浓度Ｋ＋预处理的杜氏盐藻的光合放氧速率与培养液中ｐＨ变化同时进行测定的结果表明,Ｋ＋抑制杜氏盐藻光合速率的同时也显著抑制了光照条件引起的培养液ｐＨ的上升。实验结果表明,Ｋ＋抑制杜氏盐藻光合作用以及抑制杜氏盐藻生长与Ｋ＋影响跨盐藻质膜的质子运输之间可能存在一定关系。     

丁草胺对杜氏盐藻生理生化的影响

采用室内模拟培养试验方法,研究了酰胺类除草剂丁草胺对杜氏盐藻(Dunaliella salina)生长和生理生化的影响。结果表明,低浓度的丁草胺对杜氏盐藻生长速率有促进作用,而高浓度的丁草胺对杜氏盐藻生长速率有显著的抑制作用,且随着浓度的加大,杜氏盐藻生长速率逐渐降低。丁草胺对杜氏盐藻藻细胞的光合色素含量、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性等也有影响。     

杜氏盐藻分子生物学最新进展及展望

杜氏盐藻是一种无细胞壁的单细胞双鞭毛真核藻类,是一种十分重要的藻类资源。过去对杜氏盐藻的研究多集中在形态学、耐盐机理及β-胡萝卜素等方面,近年来,随着藻类基因工程的快速发展,本研究课题组及国内外在杜藻盐藻分子生物学方面做了大量工作,现就杜氏盐藻在这一领域的研究进展进行综述,主要是重要功能基因的克隆与分析、杜氏盐藻调控序列的研究以及杜氏盐藻作为宿主表达外源基因等。     

SOEing 法构建EGFP真核表达载体及其在杜氏盐藻中的表达

通过重叠区扩增基因拼接法（Gene splicing by overlap extension,SOEing）构建含有杜氏盐藻（Dunaliella salina）硝酸盐还原酶（NR）基因5′-上游序列（Pnr）and 3′-端序列（Tnr）的EGFP真核表达载体,并将其转化杜氏盐藻。利用改进的SOEing法,将杜氏盐藻NR基因Pnr与报告基因EGFP cDNA融合,并与pEGM-7zf克隆载体连接,顺序将盐藻NR基因Tnr序列与融合片段相连,构建含Pnr-EGFP-Tnr表达盒的盐藻真核表达载体p7NET。电击法转化杜氏盐藻,在盐藻转化株中观察到了EGFP的瞬时表达。此研究为转基因杜氏盐藻研究和成功建立杜氏盐藻生物反应器奠定了实验基础。     

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。     

不同盐度胁迫下杜氏盐藻全转录组测序及注释

【目的】通过对杜氏盐藻的转录组进行测序和基因功能分析,阐明不同浓度盐胁迫对杜氏盐藻生长发育以及不同信号途径的影响。【方法】分别获取9%NaCl浓度和24%NaCl浓度培养下的杜氏盐藻转录组并通过Illumina平台进行测序。将所得的序列进行拼接、去冗余处理。【结果】获得40682个unigenes,其中注释到NR数据库的10905个,注释到NT数据库的2768个,注释到SWISS-PROT数据库的7261个,注释到COG/KOG数据库的6499个。受到高盐胁迫的杜氏盐藻细胞相比低盐环境下,有717个基因表达上调,1012个基因表达下调。进一步对60个显著差异基因进行了功能聚类,发现盐胁迫诱导了光合作用途径的基因表达。【结论】杜氏盐藻通过提高光合作用基因表达增强耐盐性。该研究最大范围上挖掘了杜氏盐藻在高盐和低盐环境的基因转录水平,为深入揭示杜氏盐藻盐胁迫下基因差异表达提供了平台,并为进一步研究杜氏盐藻耐盐机理提供理论依据。     

杜氏藻应用现状与展望

杜氏藻（Dunzliella）是一种无细胞壁的双鞭毛单细胞真核绿藻。综述了利用各种杜氏藻生产类胡萝卜素、高营养藻粉、多糖、甘油和生物制品,以及在提高植物耐盐性、废水处理、环境指示和石油地质方面的应用现状和前景,以期为更好地开发杜氏藻资源提供全面、系统的资料。     

培养耐盐的杜氏藻的生物技术

单胞藻杜氏藻(Dunaliella)在分类上属于团藻目(Volvocales),包括各种没有定名的单胞种。杜氏藻属的藻都是细胞体积为50～1000μm~3、具双鞭毛的卵园形细胞。杜氏藻横截面的电子显微镜图片表明了细胞器具有其它绿藻细胞器的特征。然而,与其它藻不同的是杜氏藻缺少坚硬的多糖细胞壁,细胞由一种粘液外衣覆盖的薄层弹性原生质膜所包围。缺乏这种坚硬的细胞壁可以使细胞的体积随着胞外渗透压的改变而迅速改变。杜氏藻存在于各种海水环境中如海洋、盐湖、盐滩和近海的盐水湖,主要在含10%以上盐分的水中。     

杜氏盐藻促生菌株的分离与鉴定

拟通过探究藻际微生物对微藻生长及代谢产物积累的影响,筛选出促进微藻生长的促生菌株。以杜氏盐藻(Dunaliella salina)Ds-SXYC-2为试材,分离鉴定盐藻藻际环境中的共生菌株,进一步构建藻菌(1∶1)共培养体系、测试盐藻生长及代谢产物积累等表型。结果显示,从杜氏盐藻藻际环境分离获得5株共生菌株,经16S rDNA分子鉴定,属于3个菌属。菌株B1与B2为涅斯捷连科氏菌(Nesterenkonia),菌株B3与B4为盐单胞菌(Halomonas),菌株B5为海杆菌(Marinobacter)。5株共生菌株对杜氏盐藻的生长均有促进作用,菌株B3能显著促进杜氏盐藻生长及代谢产物的积累。共培养15 d后,杜氏盐藻生物量达到2.3 g/L,比对照组增加了28.9%,叶绿素a的含量达到4.61 mg/L,比对照组增加了36.3%,β-胡萝卜素比对照组提高了56.4%。盐藻多糖、蛋白质、总脂含量分别比对照组增加了34.8%、71.2%和37.6%。菌株B3盐单胞菌可以作为促进杜氏盐藻生长及代谢产物累积的优势菌株,进一步构建共培养体系可应用于杜氏盐藻的商业生产。     

海洋经济微藻混合培养与单独培养下的生长比较

海洋微藻可以广泛应用在水产养殖、食品加工、医药保健、环境保护和生物制能等各种行业,具有非常好的开发利用前景.目前,如何突破海洋微藻培养过程中细胞生物量低下等瓶颈,提高微藻的细胞密度,以低成本、高效率开发利用海洋微藻资源成为了国内外学者关注的焦点.论文以三角褐指藻、亚心型扁藻和杜氏盐藻3 种典型经济海洋微藻为研究材料,在实验室条件下研究了它们两两混合培养与各自单独培养条件下的细胞生长情况,探讨海洋微藻混合培养在促进微藻整体细胞生长方面的可能性.结果显示,三角褐指藻和杜氏盐藻混合培养在生长前9 天的OD680 高于三角褐指藻或杜氏盐藻分别单独培养的OD680 ,而随着试验时间的延长,混合培养条件下的OD680 与单独培养三角褐指藻的OD680 相似;就三角褐指藻和亚心型扁藻混合培养的OD680而言,在整个生长时期均高于单独培养亚心型扁藻的OD680 ,但低于单独培养三角褐指藻的OD680 ;不同的是,杜氏盐藻和亚心型扁藻混合培养下的OD680 在生长第6 天后高于单独培养杜氏盐藻或单独培养亚心型扁藻的OD680 .研究结果表明,混合培养三角褐指藻和杜氏盐藻或混合培养杜氏盐藻和亚心型扁藻具有一定程度促进微藻细胞生长的潜力.研究结果将为经济海洋微藻的高密度培养及其高附加价值活性物质的开发利用提供一个崭新的研究方向.     

杜氏盐藻光系统Ⅰ反应中心psaB基因cDNA克隆及系统进化分析

杜氏盐藻是一种抗逆性很强的单细胞真核绿藻,能在010525mol/L 的盐水中生长,繁殖1。杜氏盐藻的突出优点在于培养条件简单,光合自养,抗逆性极佳,这些特性为利用其进行实验提供了便利。本研究通过比较现有已知物种的psaB 基因的氨基酸序列,利用 psaB 基因的氨基酸高度保守序列设计一对简并引物,采用 RT2PCR 从杜氏盐藻中克隆了psaB cDNA 片段,为进一步研究杜氏盐藻A2 亚基的结构与功能以及它的光合机理打下基础,同时通过 psaB 基因的进化分析可以更加深刻地了解杜氏盐藻与其他高等植物以及真核藻类之间的亲缘关系.       

静态荧光光谱法研究杜氏盐藻的生长规律

测量了杜氏盐藻不同生长期的静态荧光光谱,得出了杜氏盐藻生长规律曲线。通过与传统的分光光度计法和血球计数板法研究盐藻生长规律的比较发现,该方法反映的是活盐藻细胞浓度的变化情况,更能反映盐藻实际生长规律;不仅操作简便,灵敏度高,而且可以实现远距离非接触测量。     

不同浓度NaCl和光照强度对杜氏藻体内β-胡萝卜素含量的影响

以2种杜氏藻即巴氏杜氏藻和盐生杜氏藻为实验材料,在不同NaCl胁迫和光照(紫外线和高光照强度)进行培养的结果表明,细胞生长的最适盐度是2.0mol·L-1,高产β-胡萝卜素的最适盐度是3.5mol·L-1;紫外线下诱导的藻株环境适应能力较强,β-胡萝卜素含量较高;高光照强度(1080μmol·m-2·s-1)下诱导的杜氏藻β-胡萝卜素含量高;二步法培养的β-胡萝卜素含量比正常培养的提高2倍以上。     

不同营养条件对极端嗜盐杜氏藻生长的影响研究

探讨了不同浓度碳源、氮源(N/P)、无机磷源、脲及卤虫干粉(或发酵液)卤水培养基对极端嗜盐杜氏藻生长的影响, 以期为更好地开发杜氏藻资源提供全面、系统的资料。结果表明: 通过物理方式直接通入CO2 补充极端嗜盐杜氏藻培养基, 能有效的保障极端嗜盐杜氏藻生长所需的碳源; 采用尿素作为藻培养基氮源效果较好, 无机磷浓度应维持较低水平; 卤虫发酵液较卤虫干粉能有效延长藻细胞高密度生长期, 极端嗜盐杜氏藻适宜培育浓度范围: 尿素浓度为30.00 mg·L–1-90.00 mg·L–1, N/P 维持在25 左右, NaH2PO4 浓度为2.71 mg·L–1-12.00 mg·L–1, 3.50 mg·L–1 最优; 卤虫发酵液浓度应在250.00 mg·L–1 以上。     

全氟辛酸和全氟壬酸对两种海洋微藻的联合毒性效应

全氟化合物(perfluorinated compounds, PFCs)是目前最难降解的有机污染物之一, 广泛存在于自然水体中, 威胁着水生生态系统的平衡。以全氟辛酸(perfluorooctanoic acid, PFOA)和全氟壬酸(perfluorononanoic acid, PFNA)作用于杜氏盐藻(Dunaliella salina)和三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum), 研究该两种物质对微藻生长的影响; 并且以单一毒性为背景, 按毒性单位比 1:1 水平分别对两种藻进行联合毒性实验。 结果表明: (1)PFOA 对杜氏盐藻和三角褐指藻的 96 h EC50 分别为 668.671 mg·L–1 和 351.775 mg·L–1; PFNA 对杜氏盐藻和三角褐指藻的 96 h EC50 分别为 156.585mg·L–1 和 65.127 mg·L–1。 (2)PFOA 和 PFNA 对杜氏盐藻的联合毒性表现为相加效应, 对三角褐指藻为协同效应。实验范围内, PFOA 和 PFNA 对两种藻均表现出显著的抑制作用, PFNA 比 PFOA 对两种藻的毒性更大; 对于 PFOA 和 PFNA的单一及联合胁迫, 三角褐指藻比杜氏盐藻更敏感。     

盐生杜氏藻生长及β-胡萝卜素累积的动力学过程

国内外学者多注重研究环境因子对盐生杜氏藻生长和β-胡萝卜素累积的影响,为此,作者从温度和盐浓度对盐生杜氏藻生长的动力学及盐度与β-胡萝卜素累积的关系作了初步探讨。       

邻苯二甲酸二乙酯和壬基酚联合暴露对杜氏盐藻生长的影响

为了探讨环境激素类物质邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和壬基酚(NP)对海洋微藻的联合毒性效应,选取杜氏盐藻(Dunaliella salina)为受试生物,以环境激素对杜氏盐藻单一暴露的96h EC₅₀的毒性效应作为一个毒性单位(IU),采用毒性单位法比较研究了DEP和NP单一暴露以及两者以三种不同混合比例(毒性单位比:1:1、1:4和4:1)暴露对杜氏盐藻的细胞生长、叶绿体色素含量、可溶性蛋白含量、SOD活性以及最大光能转化效率(Fv/Fm)的影响.实验结果表明:DEP和NP单一暴露对杜氏盐藻的96h EC₅₀分别为69.54 mg/L和1.47 mg/L,两种环境激素对杜氏盐藻均有抑制作用,且NP较DEP对杜氏盐藻的毒性更强.DEP和NP联合暴露较单一暴露对杜氏盐藻的细胞生长、叶绿体色素和可溶性蛋白的合成有较强的抑制作用,两种环境激素在毒性单位比为1:1、1:4、4:1三个比例水平上的联合毒性效应均表现为协同效应,其中比例为1:1的协同效应最强.     

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。     

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。     

高浓度钾对杜氏盐藻叶绿体超微结构的影响

在观察到高浓度K 对杜氏盐藻 (DunaliellasalinaTeod .)生长有显著抑制现象 ,以及初步证明高浓度钾通过抑制杜氏盐藻的光合作用而抑制其生长的基础上 ,探讨了高浓度K 对杜氏盐藻叶绿体超微结构的可能影响。电镜观察表明 ,培养液中加入 10 0mmol/LKCl使叶绿体膨胀 ,类囊体膨大并解体 ,叶绿体中同时大量形成及积累淀粉粒。高pH对盐藻叶绿体超微结构有类似影响。高钾引起的叶绿体超微结构的改变及叶绿体中淀粉粒的积累可能是高K 抑制盐藻光合作用及生长的原因之一。