晋阳湖丝状蓝藻的形态学分析与分子鉴定北大核心CSCD

蓝藻是地球上最古老的生物之一,其形态结构较为简单,为产氧型光合作用的原核生物。山西省晋阳湖为华北地区最大的人工湖,该研究以采自晋阳湖水体及岸边附着的蓝藻为材料,采用经典毛细管法分离纯化出5株丝状蓝藻,利用光学显微镜观察其形态结构特征(如细胞形状、藻丝体宽度、是否有鞘)和显微结构,并采用16S rRNA序列分析其系统发育关系,以明确晋阳湖的蓝藻种类,为预防湖泊蓝藻水华的发生、维护水资源环境稳定与生态平衡提供理论数据。结果显示:(1)所分离纯化的5株丝状蓝藻依形态特征归属于3个科,其中2株(JYH005和JYH012)为细鞘丝藻亚科(Leptolyngbyaceae),2株(JYH008和JYH022)为伪鱼腥藻科(Pseudanabaenaceae),1株(JYH010)为沙丝藻科(Desertifilaceae)。(2)基于16S rRNA序列构建的系统发育树显示,5株丝状蓝藻中JYH005为结丝藻属(Nodosilinea)的一种;JYH008可归为Arthronema,该株蓝藻在培养条件下观察到不同的形态特征,可能为新物种;JYH010为沙丝藻属(Desertifilum)的一种;JYH012可归为细鞘丝藻属(Leptolyngbya);JYH022与伪鱼腥藻科聚为一支,由于与该科其他藻相似度低于90%,且不能聚为一支,因此只能归为伪鱼腥藻科。研究表明,基于16S rRNA序列系统发育分析与形态学鉴定结果相一致。该研究结果丰富了山西省晋阳湖丝状蓝藻的多样性,为该湖的资源利用和环境保护提供了一定的科学依据。     

陕北黄土高原生物结皮中7种微藻的形态与分子生物学鉴定

陕北黄土高原实施退耕还林后,生物结皮成为其典型的地表覆盖类型,含有丰富的土生藻类,对固定土壤和促进养分循环具有极其重要的作用。该研究通过平板法与水滴稀释法对陕北黄土高原生物结皮土生藻类进行分离培养,采用光学显微镜观察结皮微藻的形态特征,并对单藻种进行分子鉴定,为黄土高原生物结皮藻类的研究奠定基础。结果显示:(1)共纯化获得7种结皮藻类,经光学显微镜初步确定,其中5株为绿藻、2株为蓝藻。(2)5株绿藻SM-2-1、DB-2-1、DB-2-2、SD-1和SD-2的序列长度分别为664 bp、663 bp、662 bp、589 bp和688 bp,GC含量分别为33.43%、49.47%、50.15%、50.76%和51.01%;2株蓝藻YJ-3、YJ-2的序列长度分别为570 bp和465 bp,GC含量分别为46.31%和49.03%。(3)序列比对并构建系统树分析发现,5株结皮绿藻可分为4个分支,分别为栅藻科(Scenedesmaceae)2株(DB-2-1和SM-2-1)、衣藻目(Chlamydomonadales)、环藻科(Sphaeropleaceae)、真眼点藻科(Eustigmataceae),但5株绿藻的5.8S+ITS2序列在属内差异小、非常保守,极易确定到属;2株蓝藻YJ-3和YJ-2聚在同一大类分支的伪鱼腥藻科(Pseudanabaenaceae)中,但分别归于不同的属。研究认为:5株结皮绿藻中DB-2-1藻株是Scotiellopsis属的一种、SM-2-1归于尖带藻属(Acutodesmus)、DB-2-2可能是红球藻属(Haematococcus)的一物种、SD-1是Ankyra属的一物种、SD-2归于真眼点藻属(Eustigmatos);2株生物结皮蓝藻中YJ-3可能是伪鱼腥藻科的一新物种、YJ-2可能是细鞘丝藻属(Leptolyngbya)亲缘关系较近的一新物种。     

Cyanovirin-N蓝藻的筛选及其分子鉴定

目的:从实验室培养的自牛蓝藻中筛选出含有能编码抗病毒蛋白(cyanovirin-N,CV-N)基因的藻株并对其进行分子鉴定.方法:应用PCR技术和自行设计的特异性引物从80株蓝藻中筛选目标藻株,通过克隆、测序后,进行blast比对,经在线生物信息学软件预测该抗病毒蛋白CV-N的一级,二级,三级结构,并推测该基因序列编码的蛋白的抗病毒潜能.结果:筛选出藻株RZHA4.其所含的CV-N基因与已报道的CV-N基因有97%的相似性.结论:经16S rRNA-PCR和序列分析,该藻株与蓝藻Nostocaceae有99%的相似性,为一在实验室常规培养条件下生长良好的念珠藻(Nostoc),有可能成为新的CV-N生产藻株.     

洱海鱼腥藻优势种的形态鉴定与16S rRNA 基因序列分析

分别在2004年、2005年和2006年洱海鱼腥藻水华暴发时期,分离优势种,获得藻株EH-A、EH-B和EH-C,通过形态学特征和16S rRNA基因序列分析鉴定了藻株的种类.选用藻丝的形态、气囊的存在与否、异形胞和孢子的位置、各种细胞的形状以及营养细胞、异形胞和孢子的大小等传统的分类特征描述藻株的形态.依据形态特征,初步判断这3个藻株可能为卷曲鱼腥藻(Anabaena circinalis)或 A.crassa株系成员.利用16S rRNA基因序列构建邻接树分析了藻株间的系统进化关系,分析表明:藻株EH-A、EH-B和EH-C序列的同源性达到100%,且与A.circicular 和A.crassa藻株组成一个群(cluster),其藻株间的序列相似度高达100%,进一步说明藻株EH-A、EH-B和EH-C为相同的物种,且均为卷曲鱼腥藻(A.circinalis)或A.crassa.     

别藻蓝蛋白的聚集态研究

为了研究鱼腥藻PCC7120（Anabaena sp．PCC7120）中别藻蓝蛋白（APC）α和β亚基（α-APC和β-APC）中藻蓝胆素（PCB）与脱辅基蛋白的生物合成,并在蓝藻体外对这两种色素蛋白PCB—ApcA和PCB-ApcB合成时聚集过程进行分析,通过多种组合的质粒在大肠杆菌体内共同表达进行重组。色素蛋白的吸收和荧光光谱以及Zn电泳表明,在大肠杆菌体内同时得到色素蛋白PCB—ApcA和PCB—ApcB,并且体内重组色素蛋白的细胞荧光光谱显示,色素蛋白以三聚体的形式存在,而破碎细胞后所得上清液所显示的光谱特征为单聚体的特征。     

人肝金属硫蛋白-I_A基因在鱼腥藻中的克隆与表达

将人工合成的人肝金属硫蛋白（ｍｅｔａｌｏｔｈｉｏｎｅｉｎ,简称ＭＴ）－ＩＡ基因插入至中间载体ｐＲＬ－４３９上强启动子ｐｓｂＡ后,再将其与穿梭载体ｐＫＴ－２１０相连,得到大肠杆菌－蓝藻穿梭表达载体ｐＫＴ－ＭＴ,用三亲接合转移法将ｐＫＴ－ＭＴ转入丝状体蓝藻－鱼腥藻７１２０,经链霉素筛选,得到了稳定的转人肝ＭＴ－ＩＡ基因鱼腥藻．纯化单藻落,液体扩大培养．从鱼腥藻中提取的质粒经Ｓｏｕｔｈｅｒｎ印迹分析,确定人肝ＭＴ－ＩＡ基因已转入鱼腥藻７１２０中,Ｗｅｓｔｅｒｎ印迹分析表明,金属硫蛋白在转人肝ＭＴ－ＩＡ基因鱼腥藻中得到了表达．经原子吸收光谱法测定表达量约为７００μｇＭＴ／ｇ鲜藻,重金属耐受性实验表明,得到了能耐受重金属－镉的转人肝ＭＴ－ＩＡ基因鱼腥藻,它将在清除水域中重金属污染和医药研究方面发挥重要作用．     

鱼腥藻II型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因的克隆及其在大肠杆菌中的高效表达

随着更多蓝藻全基因组序列测定完成,蓝藻基因工程研究现已进入后基因组时代。2001年Kaneko等人完成了鱼腥藻7120全基因组序列测定,随后人们利用生物信息学的方法对其中一些基因的功能进行了预测,包括II型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)基因,但该基因是否编码II型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶及该产物的相关酶学特性至今尚未见报道。本文通过PCR克隆到鱼腥藻7120中预测的II型FBA基因,插入到质粒pET-32a的相应位点,构建成原核表达载体pET-FBA-II。蛋白电泳结果显示,重组蛋白的表达量占总蛋白含量的23.4%,与蛋白分子标记相比,其分子量约为40 kDa。酶学活性测定结果表明,其蛋白粗提物的比活力为11.8 U (mg protein)-1,具有标准II型FBA活性。本研究不仅证实了Cyanobase中关于该基因功能的预测,也为进一步研究该基因表达产物的生理生化特性及功能提供了重要条件。     

鱼腥藻Ⅱ型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因的克隆及其在大肠杆菌中的高效表达

随着更多蓝藻全基因组序列测定完成,蓝藻基因工程研究现已进入后基因组时代。2001年Kaneko等完成了鱼腥藻7120全基因组序列测定,随后人们利用生物信息学的方法对其中一些基因的功能进行了预测,包括Ⅱ型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶（FBA）基因,但该基因是否编码Ⅱ型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶及该产物的相关酶学特性至今尚未见报道。通过PCR克隆到鱼腥藻7120中预测的Ⅱ型FBA基因,插入到质粒pET-32a的相应位点,构建成原核表达载体pET-FBA-Ⅱ。蛋白电泳结果显示,重组蛋白的表达量占总蛋白含量的23．4％,与蛋白分子标记相比,其分子量约为40kDa。酶学活性测定结果表明,其蛋白粗提物的比活力为11．8U（mgprotein）^-1,具有标准Ⅱ型FBA活性。证实了Cyanobase中关于该基因功能的预测,也为进一步研究该基因表达产物的生理生化特性及功能提供了重要资料。     

龙须菜及其色素突变体藻胆蛋白的光谱及分子特征的比较(英)

对龙须菜 (GracilarialemaneiformisGreville)及其色素突变体藻胆蛋白吸收光谱进行了比较研究 ,结果显示不同藻株藻红蛋白的吸收光谱有显著的变化 ,而藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白的基本相同。我们克隆了龙须菜及其色素突变体的藻红蛋白亚基的部分基因序列 ,用该基因序列推导出的氨基酸序列进行分析以揭示这一变化的分子机理 ,结果显示除几个氨基酸残基的替换外 ,几株藻间的藻红蛋白的氨基酸序列十分相似 ,一些氨基酸的替换发生在决定藻红蛋白二级结构及亚基间相互作用的区域 ,可能会影响藻胆蛋白的构型及相互作用 ,导致光谱性质的变化。     

龙须菜及其色素突变体藻胆蛋白的光谱及分子特征的比较

对龙须菜（Gracilaria lemaneiformis Greville）及其色素突变体藻胆蛋白吸收光谱进行了比较研究,结果显示不同藻株藻红蛋白的吸收光谱有显的变化,而藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白的基本相同。我们克隆了龙须菜及其色素突变体的藻红蛋白亚基的部分基因序列,用该基因序列推导出的氨基酸序列进行分析以揭示这一变化的分子机理,结果显示除几个氨基酸残基的替换外,几株藻间的藻红蛋白的氨基酸序列十分相似,一些氨基酸的替换发生在决定藻红蛋白二级结构及亚基间相互作用的区域,可能会影响藻胆蛋白的构型及相互作用,导致光谱性质的变化。     

我国鱼腥藻的新记录种——粘质鱼腥藻

蓝藻是淡水水体的重要组成类群,而鱼腥藻又是水华蓝藻的一个重要种属.但由于该属种类较多,国内文献报导的不到世界分布的四分之一.该文利用染色和显微镜镜检方法对采自广东省高州水库蓝藻水华的样品进行观察,经鉴定,确认一个我国鱼腥藻属的新记录种--粘质鱼腥藻Anabaena mucosa, J. Komarkova-Legnerova & P. Eloranta ,1992 .对该属及该属一个新记录种的主要形态学特征进行了描述,提供了相应的形态照片,并对相似种进行了形态学比较研究.     

龙须菜及其色素突变体藻胆蛋白的光谱及分子特征的比较

对龙须菜(Gracilaria lemaneiformis Greville)及其色素突变体藻胆蛋白吸收光谱进行了比较研究,结果显示不同藻株藻红蛋白的吸收光谱有显著的变化,而藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白的基本相同.我们克隆了龙须菜及其色素突变体的藻红蛋白亚基的部分基因序列,用该基因序列推导出的氨基酸序列进行分析以揭示这一变化的分子机理,结果显示除几个氨基酸残基的替换外,几株藻间的藻红蛋白的氨基酸序列十分相似,一些氨基酸的替换发生在决定藻红蛋白二级结构及亚基间相互作用的区域,可能会影响藻胆蛋白的构型及相互作用,导致光谱性质的变化.     

T7 RNA聚合酶基因表达系统在鱼腥藻7120中构建及hG-CSF的表达

外源基因的表达效率低是蓝藻基因工程发展的瓶颈之一,T7 RNA聚合酶表达系统实现了大肠杆菌中外源基因的高效表达,蓝藻与大肠杆菌同为革兰氏阴性菌,具有较高的遗传同源性,在蓝藻中构建T7 RNA聚合酶表达系统有可能提高外源基因在蓝藻中的表达效率。为了在鱼腥藻7120中构建T7 RNA聚合酶表达系统,采用重叠延伸PCR技术和酶切连接等方法构建能够表达T7 RNA聚合酶的定点整合载体pEASY-T1-F1-TacT7RNAPCmR-F2以及由T7启动子驱动hG-CSF基因表达的穿梭表达载体pRL-T7-hG-CSF;采用电击转化法将定点整合载体导入野生型鱼腥藻中,通过三亲接合的方法将穿梭表达载体转入已定点整合T7 RNA聚合酶的转基因鱼腥藻中。利用PCR技术鉴定外源基因在蓝藻中的存在;RT-PCR方法检测外源基因在蓝藻中的转录情况;Western blotting实验检测外源基因在蓝藻中的蛋白表达情况。结果表明两种载体构建成功,T7 RNA聚合酶基因和hG-CSF基因被转入鱼腥藻中,两个基因均在藻中表达,T7 RNA聚合酶表达系统在鱼腥藻中构建成功,与传统蓝藻表达系统相比,文中在鱼腥藻中构建的T7表达系统使hG-CSF基因的表达量提高2倍。该表达系统将为蓝藻基因工程的应用提供更优的工具,将促进蓝藻作为底盘细胞在合成生物学等领域的发展。     

水华鱼腥藻类菌胞素氨基酸的分子鉴定和化学检测

类菌胞素氨基酸 (MAAs) 是一类具有吸收紫外线能力的物质, 蓝藻MAAs的生物合成及其分子机制的揭示为MAAs基因的快速检测提供了可能。研究采用分子生物学方法扩增了一株分离自太湖的水华鱼腥藻(Dolichospermum flos-aquae CHAB1629)编码脱氢醌合成酶(DHQS)基因的部分片段, 系统树分析发现其与报道的Anabaena sp. 90核酸序列相似度达99%, 而与Anabaena variabilis ATCC 29413仅为53.6%; 同时运用HPLC检测发现, 该株水华鱼腥藻MAAs的类型为shinorine。研究结果可为后续浮游类鱼腥藻MAAs的分子鉴定及野外适应性研究提供依据。       

多变鱼腥藻ATCC 29413基因的一步插入失活

多变鱼腥藻ATCC 29413有潜力发展为异养生长产异形胞蓝藻的研究模式种, 但由于细胞内的限制-修饰系统等原因, 其基因转移效率极低。研究克隆了该藻株的两个甲基化酶(M. AvaⅠ和M. AvrⅡ)基因ava_3181和ava_4359, 构建了辅助质粒pHB6088, 对运载质粒进行甲基化保护以避免被细胞中的限制酶切割。以ava_1237和ava_4412基因为例, 研究证明利用该辅助质粒和接合转移系统可通过双交换对多变鱼腥藻ATCC 29413的基因实现一步插入失活。     

鱼腥藻7120响应NaCl胁迫的光合特性

NaCl胁迫处理丝状蓝藻鱼腥藻7120后光合特性的变化表明;鱼腥藻7120的净光合放氧速率和呼吸速率随NaCl浓度的程式高而降低,且浓度低于0.4mol/LNaCl时的降幅比高于0.4mol/LNaCl时的降幅小,加入0.4%(W?V)的蔗糖后可提高盐胁迫后的鱼腥藻7120的光合放氧速率,吸收光谱测定结果表明盐胁迫没有改变鱼腥藻7120的光合色素组成,但导致藻胆蛋白的总含量降低,类胡萝卜素含量增加。低温荧光发射光谱测定表明盐胁迫后改变了光能在两个光系统之间的分配。由藻胆蛋白吸收的光能向光Ⅱ传递受阻。荧光动力学分析表明光系统Ⅱ的光化学效率随盐浓度的增加而降低。表现出与光合放氧速率的一致性。     

全细胞PCR扩增用于鱼腥藻种类鉴定

传统鉴定藻种的方法主要是通过形态学观察的方法加以判断。蓝藻在自然条件和人工培养过程中 ,其形态、代谢能力等都可能发生变化 ,同时该过程需要的时间长 ,难以区分种或种以下的分类、单位 ,亦难以在水华暴发早期阶段准确鉴定。本文利用rDNA通用引物扩增 ,表明在 5 0 μL的反应体系中加入 2 0个鱼腥藻细胞能扩增出目的条带 ;对已知的鱼腥藻PC基因的分析设计引物 ,在BSA浓度为 0 2 %— 1% (w/v)下 ,全细胞扩增出实验室保存的四种鱼腥藻的部分PC以及PC IGS序列 ,序列分析结果表明PC IGS序列能用来作为鉴定种及种以下的分类依据     

大庆湿地可培养噬藻体的分离及其相关基因的系统进化分析

【目的】揭示大庆湿地可培养蓝藻噬菌体遗传基因多样性,分析其系统进化地位,为噬藻体生态学研究提供数据支持。【方法】以鱼腥藻(Anabaena PCC7120)为宿主,采用液体富集和双层平板法分离大庆湿地水体中可培养的噬藻体,提取噬藻体混合液的DNA,PCR扩增噬藻体编码衣壳组装蛋白的g20基因和编码T7型短尾病毒的核糖体聚合酶的pol基因,克隆测序,构建系统进化树,明确可培养噬藻体相关基因的系统进化地位。【结果】克隆测序获得1条g20基因序列,4条pol基因序列。系统进化分析表明,获得g20序列隶属于可培养噬藻体类群(Clusterδ)中。而3条pol基因与我国吉林碱性稻田水体噬藻体类群(PG-Pol-I和PG-Pol-II)更相近,另一条pol序列形成独立的进化分枝。【结论】这是首次调查大庆湿地水体侵染鱼腥藻的可培养噬藻体的g20和pol基因,初步确认以鱼腥藻(Anabaena PCC7120)为宿主的可培养噬藻体g20基因归属于Clusterδ中,而大庆湿地可培养噬藻体的pol基因与我国大安稻田水体pol基因相近。     

氮胁迫下共生蓝藻的分离纯化及生理响应机制

目的：揭示氮胁迫逆境下共生蓝藻的生理响应机制。方法：采用藻细胞分离纯化技术获得了一株共生蓝藻,测定其光合色素含量并分析了氮胁迫下的生理响应机制。结果：新分离藻株的细胞形态与其他念珠藻属相似,具有典型的营养细胞和异型胞;该藻室温吸收光谱中叶绿素蓝区相对含量减少,类胡萝卜素相对含量增加;氮胁迫时,藻细胞在pH8.4和160μmol·m-2·s-1光强组合下的细胞增长率最高,同时藻细胞叶绿素a含量增加值也最高,对共生藻生理响应机制有着显著性影响（P〈0.05）。结论：该共生蓝藻为念珠藻属蓝藻,在氮胁迫下有较强的叶绿素合成能力,对碱性条件及高光强有着显著的生理响应。     

硫酸铜强化固氮蓝藻生长的研究

培养基中添加0.005—0.03ppm 铜能强化固氮蓝藻生长。混合藻种(鱼腥藻属混合藻种)、固氮鱼腥藻 Anabaena azotica(水生686)和多变鱼腥藻 Anabaena variabslis(水生1058)最佳铜浓度分别为0.01ppm 和0.03ppm。池底铺土进行培养固氮蓝藻,铜浓度的范围略宽。