转基因聚球藻7942中vp28基因表达效率及其光合特性分析

背景:对虾白斑综合征病毒(white spot syndrome virus,WSSV)是对虾养殖业中危害最严重的病毒之一,至今尚无规模应用的有效药物防治方法。但近年来在WSSV免疫防治上进展较大。Vp28蛋白是WSSV囊膜上的主要结构蛋白,2004年以来其编码基因已在8种宿主中表达成功,在实验室试验中对WSSV的防治疗效显著,但目前尚未见到其在对虾产业中的应用。目的:利用对虾的天然饵料聚球藻表达Vp28重组蛋白,这种药食同源可简化操作,降低成本,有助其在生产中应用。方法:用荧光定量PCR方法检测转vp28基因聚球藻7942中vp28基因的表达效率。通过氧电极的方法测得转vp28基因型聚球藻在不同温度、光照、pH和盐度下的光合活性变化,找到它的最适生长条件。结果:检测了vp28基因表达效率为9.52%,是在鱼腥藻7120表达效率的3倍。最适采收时间是对数生长后期(15d左右)。转基因型蓝藻7 942的最适生长条件是:温度为40℃,盐度为0~0.1mol/L NaCl,pH为7.5,光强为450μmol/(m~2·s)。结论:确定了vp28基因在聚球藻中的表达效率及该转基因藻的最适培养条件,这些研究结果为用转vp28基因型聚球藻7942规模制备药食同源的口服剂提供了依据。     

不同光质对黍子(Panicum miliaceum)叶绿体光系统发育及psbA基因转录物稳态含量的影响

本文以一种C4植物——黍子(Panicum miliaceum)为材料,在白光、红光、蓝光、远红光和黑暗5种不同条件下培养黍子幼苗,叶片采收后用于叶绿素积累、叶绿体吸收光谱、叶绿体低温荧光发射光谱和高分子量cpRNA积累的测定以及psbA基因的Northern Blot分析。结果表明:白光、红光和蓝光下生长的黍子,它们的叶绿体都有功能完善的光合系统;而远红光下生长的黍子,已有光系统Ⅱ的发射峰,只是强度和波长都与白光、红光和蓝光下的有所不同;不同光质促进叶绿素积累和高分子量cpRNA积累的效率是平行的,其中红光较蓝光和远红光有效,而复合光(白光)的作用效果最好。当以白光诱导的积累量为100％时,可以分别求出不同光质诱导叶绿素积累和高分子量cpRNA积累的相对量,结果表明,高分子量cpRNA的积累对光的依赖性要比叶绿素积累对光的依赖性大得多。psbA基因的Northern Blot分析表明,不同光质下psbA转录物的积累与高分子量cpRNA的积累是一致的。据此我们推测,在黍子叶绿体的光诱导发育过程中,psbA的转录过程可能不受光信号的直接调控,而是受叶绿体整体发育状态的控制。     

不同光强光质对艾草生长及挥发油成分积累的影响

为探究光照对艾(Artemisia argyi)的产量及主要挥发油成分积累的影响,以蕲艾组培苗为试材,采用高光强、红光、蓝光等进行不同光强光质处理实验。结果表明,高光强及蓝光处理可促进艾生物量积累,红光和蓝光处理可促进植株伸长。高光强、红光及蓝光均可提高艾叶挥发油中1,8-桉油素、β-萜品醇含量。高光强还能促进龙脑积累,而蓝光处理下可检测到较多在其他光照条件下未检测到的化合物,如萜烯和蓝桉醇等物质。对不同光强光质处理下光受体及光响应转录因子基因表达量进行分析,在高光强处理下,所有光受体的表达量均显著升高;而响应不同光质的对应光受体基因表达量增加。光受体基因表达与艾生物量及主要挥发油的相关性分析表明,光受体基因表达对艾草生物量的影响起重要作用,且不同光处理调控可通过光受体响应并级联调控相关基因表达,调控艾叶生长及挥发油的合成。高光强和蓝光处理下,艾草的生物量及有效挥发油代谢物增加,可在艾草栽培中加以应用。     

groESL启动子提高集胞藻6803外源egfp基因表达效率的研究

利用聚球藻7942中热激蛋白基因groESL的启动子(PgroESL)驱动外源egfp基因在集胞藻6803(Syn-echocystis sp.PCC6803)中的表达,通过蛋白免疫印迹技术研究不同温度条件下该外源基因的表达情况。结果表明,42℃诱导30min后,PgroESL启动子能显著提高转基因藻Pg中外源egfp基因的表达,使外源基因的表达量比正常温度条件下提高3.4倍。研究表明,聚球藻7942中groESL操纵子的启动子区域是一类可以受温度诱导的强启动子,能够显著提高宿主细胞中外源基因的表达效率。     

人表皮生长因子（hEGF）基因在蓝藻中的表达

人表皮生长因子（hEGF)是由53个氨基酸组成的蛋白,在临床上内服与外敷可促进内外表皮细胞的生长。将人工合成的hEGF基因连接到质粒pRL-489上,位于启动子psb下游。验证连接成功后,用三亲接合转移方法将载体pRL-hEGF导入聚球藻Synechococcus sp.PCC7002和鱼腥藻Anabeana sp.PCC7120。由于pRL-hEGF没有能在单细胞蓝藻中自主复制的复制子,通过筛选,hEGF在聚球藻7002中是整合到蓝藻染色体上进行表达的。用PCR扩增的方法在两种转基因藻中均检测到hEGF基因的存在。放射免疫分析证明,hEGF基因在两种转基因藻中均得到了表达。而且,在聚球藻7002中是采用分泌形式将表达产物分泌到培养液中。     

不同光质对黍子叶绿体光系统发育及psbA基因转录物稳态含量的影响

本文以一种Ｃ４植物－黍子为材料,在白光、红光、蓝光、远红光和黑暗５种不同条件下培养黍子幼苗,叶片采收后用于叶绿素积累、叶绿体吸收光谱、叶绿体低温荧光发射光谱和高分子量ｃｐＲＮＡ积累的测定以及ｐｓｂＡ基因的Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｂｌｏｔ分析。结果表明：白光、红光和蓝光下生长的黍子,它们的叶绿体都有功能完善的光合系统;而远红光下生长的黍子,已有光系统Ⅱ的发射峰,只是强度和波长都与白光、红光和蓝光下的有所不     

LED光质对乌饭树组培苗茎段增殖和生根的影响

采用发光二极管（LED）调制光质,以荧光灯为对照,研究LED不同红蓝光质比对乌饭树茎段增殖及生根的影响,为利用光质调控技术提高乌饭树组培效率和品质提供科学依据。结果表明,红光有利于新梢伸长及叶面积增加,但显著抑制叶绿素合成;蓝光抑制茎段新梢的诱导,但能促进组培苗不定根形成。红蓝复合光最有利于乌饭树组培苗茎段增殖、生物量积累以及根系发育,其中,在70% R（红光）+30% B（蓝光）处理下,带芽茎段的新梢诱导率、新梢数、叶片数、鲜重和干重均达到最大;而在生根阶段,组培苗的生根率、根数和根长在50% R+50% B处理下达到最大。此外,在单色蓝光处理下叶绿素a/b比值最大,是红光处理下的1.46倍;红蓝复合光促进乌饭树组培苗类胡萝卜素的合成。与荧光灯相比,适宜的LED光质能显著促进乌饭树茎段增殖和生根,是替代荧光灯的理想光源。     

转小鼠金属硫蛋白-Ⅰ基因聚球藻7002的生长潜力分析

以野生聚球藻7002为对照,从室温吸收光谱、光合放氧速率、生长动力学参数以及气升式光生物反应器中的生长特性阐述了转小鼠金属硫蛋白-Ⅰ基因聚球藻7002的生长优势和培养潜力.结果表明:转MT聚球藻室温可见光光谱吸收峰比野生藻略高;最大净光合速率和饱和光强比野生藻高,呼吸速率和补偿光强比野生藻低;转MT聚球藻摇瓶培养的最大细胞浓度为野生藻的1.74倍,具有较高的细胞生长速率;气升式光生物反应器有利于转MT基因聚球藻生长潜力的发挥.     

转小鼠金属硫蛋白-Ⅰ基因聚球藻7002的生长潜力分析

以野生聚球藻7002为对照, 从室温吸收光谱、光合放氧速率、生长动力学参数以及气升式光生物反应器中的生长特性阐述了转小鼠金属硫蛋白-Ⅰ基因聚球藻7002的生长优势和培养潜力。结果表明: 转MT聚球藻室温可见光光谱吸收峰比野生藻略高; 最大净光合速率和饱和光强比野生藻高, 呼吸速率和补偿光强比野生藻低; 转MT聚球藻摇瓶培养的最大细胞浓度为野生藻的1.74倍, 具有较高的细胞生长速率; 气升式光生物反应器有利于转MT基因聚球藻生长潜力的发挥。     

拟南芥PRRs基因在红光和蓝光信号转导中的作用初探

以拟南芥为材料,在红光和蓝光下对PRRs(pseudo-response regulators)突变体prr5p、rr7、prr9和toc1及其野生型的下胚轴表型进行比较观察,并采用实时定量PCR方法对突变体中光信号通路相关基因ZTL(zeitlupe)和CO(constans)的节律表达进行分析.结果表明:在红光下,prr5和toc1的下胚轴长度比野生型显著增长,在蓝光下,prr7p、rr9和toc1较野生型短,表明突变体降低了拟南芥对红光的敏感性,却增强了对蓝光的敏感性.红光和蓝光下,PRRs突变体中ZTL和CO的mRNA节律表达与野生型明显不同,其中红光下prr5和prr7、蓝光下prr5和toc1中的ZTLmRNA的表达显著下降且节律消失;红光下prr7和prr9以及蓝光下prr5突变体中的COmRNA表现基本无节律.因此推测,PRRs与ZTL的相互作用很可能在红光和蓝光信号转导途径中发挥作用,且PRRs基因极有可能参与了红光和蓝光对CO的调控.     

Effects of different LED sources on the growth and nitrogen metabolism of lettuce

Using a light-emitting diode (LED) as the light source, the effects of eight different light treatments [white light (control, W), purple light (P), blue light (B), red light (R), green light (G), yellow light (Y), red–blue light in a 9:1 ratio (9R/1B), and red–blue light in a 4:1 ratio (4R/1B)] on the growth, quality and nitrogen metabolism of lettuce were studied. The results showed that compared with the white light, the purple light, blue light, red light, and the red-blue light combination could all increase the biomass of the aboveground part of lettuce to various degrees, while green light and yellow light inhibited lettuce growth. Under blue light, the contents of soluble protein and flavonoid in lettuce were the highest; under red light, the soluble sugar content was the highest, while the contents of soluble protein, free amino acids, and vitamin C (VC) were relatively higher under the 4R/1B light condition. Compared with white light, the sources of purple, blue, and red lights as well as the red–blue light combination all significantly reduced nitrate accumulation in lettuce, and the activities of the nitrogen (N) metabolism-related enzymes such as nitrate reductase, nitrite reductase, glutamine synthetase, glutamate synthase, and glutamate dehydrogenase were increased to varying degrees. In contrast, the contents of nitrate and ammonium N were significantly accumulated in lettuce under green light, and the activities of relative enzymes were significantly reduced. Therefore, the purple light, blue light, and red–blue combination light sources could promote N assimilation and improve the aboveground biomass accumulation in lettuce by improving the activity of the N metabolism-related enzymes in lettuce. Particularly under the 4R/1B light source, the biomass, soluble protein, VC, and total amino acid content were rather high in lettuce, which indicated that the 4R/1B light source could better effectively improve the nutritional quality and promote the growth of lettuce, while yellow light and green light are not suitable to serve as direct sources in a plant factory. These results provide a certain theoretical basis for the regulation of the light environment in cultivation facilities.     

Novel cyanophage photosynthetic gene psbA in the floodwater of a Japanese rice field

The gene psbA , encoding the D1 protein involved in photosynthesis, was recently found in a number of cultured cyanophages infecting marine Synechococcus and Prochlorococcus and in environmental samples from marine and freshwaters. In this study, viral concentrates were prepared by sampling the floodwaters from each of four plots in a Japanese rice field: (1) no fertilizer; (2) P and K chemical fertilizers; (3) N, P and K chemical fertilizers; and (4) chemical fertilizers with compost. Fragments of the cyanophage psbA gene were amplified by PCR from DNA in the viral concentrates, with primers psbA -F and psbA -R. Double denaturing gradient gel electrophoresis was conducted to obtain different psbA clones. Phylogenetic analyses indicated that the majority of the psbA sequences in the floodwater formed two unique groups, with their sequences being more closely related to those from freshwater samples than the sequences obtained from marine waters, suggesting that psbA genes in terrestrial aquatic environments are different from those in marine environments.     

光质对植物光合作用的调控及其机理

光合作用是植物生长发育的基础.光质对植物光合作用的调控主要包括可见光对植物气孔器运动、叶片生长、叶绿体结构、光合色素、D1蛋白及其编码基因和光合碳同化等的调节,以及紫外光对植物光系统Ⅱ的影响.蓝光和红光能促进气孔的开张,而绿光能够逆转这种作用.蓝光有利于叶绿体的发育,红、蓝、绿复合光有利于叶面积的扩展,而红光更有利于光合产物的积累;不同光质对不同植物、不同组织器官叶绿素积累的影响不同.蓝光和远红光可以促进psbA基因转录物质的积累.大多数高等植物和绿藻在橙、红光下光合速率最高,蓝紫光其次,绿光最低.紫外光可以导致光系统Ⅱ的电子传递活性下降.此外,针对光质与光合作用研究领域中存在的问题,对今后的研究方向进行了讨论.