集胞藻Synechocystissp.PCC6803利用葡萄糖生长与光合能量转化的关系

用PAM叶绿素荧光仪测定了饥饿细胞、光自养细胞和混合营养细胞的叶绿素荧光 ,并对 3种类型细胞的荧光参数 :PSⅡ实际光化学效率 φⅡ和还原型质醌Q-A 进行了比较。用双重转盘磷光机测定了光自养细胞和混合营养细胞的毫秒延迟发光。根据叶绿素荧光动力学分析和毫秒延迟发光的结果及光合电子传递抑制剂 3,4_二氯苯基二甲脲 (DCMU)、二溴百里香醌 (DBMIB)对集胞藻 6 80 3(Synechocystissp .PCC 6 80 3)混合营养生长影响进行了分析 ,集胞藻 6 80 3混合营养培养的生长速率显著高于光自养培养的原因可能在于一是外源葡萄糖没有抑制反而是促进了混合营养细胞的光自养生长 ,二是呼吸基质向质醌库提供电子 ,使光合机构的能量转化加强 ,从而促进了集胞藻6 80 3细胞的利用葡萄糖的合成代谢。     

集胞藻PCC 6803高产精氨酸藻株的紫外诱变选育

精氨酸在医药和食品工业上具有广泛用途。集胞藻PCC 6803是单细胞蓝藻, 能利用工业废气(主要成分是氮氧化物NO_x)与水反应生成的硝酸盐和亚硝酸盐合成氨基酸等化合物, 因而选育高产精氨酸藻株, 不仅能提高精氨酸产量, 而且能去除工业废气中的NO_x, 具有潜在的应用前景。研究在集胞藻PCC 6803中利用紫外诱变, 筛选抗0.8 g/L D-精氨酸和抗0.2 g/L 6-氮尿嘧啶的突变株, 选育到了一株精氨酸产量显著提高的突变株#13807-111-55, 它每OD₇₃₀值细胞的胞外精氨酸产量相比出发株提高了62.3倍, 达到(0.76±0.1) mg/(L·OD₇₃₀), 总精氨酸产量相比出发株提高了6.0倍, 达到(0.82±0.08) mg/(L·OD₇₃₀)。该突变株每OD₇₃₀值细胞的胞外精氨酸产量明显高于胞内, 表明该突变藻株是精氨酸分泌型, 因而具有潜在的应用前景。     

增强型绿色荧光蛋白在集胞藻6803中的表达

利用聚球藻7942热休克基因groESL的启动子和报告基因egfp,构建了表达载体pUC-Tegfp并转化集胞藻6803,并通过所制备抗体对转基因藻进行蛋白免疫印迹检测.结果发现,在转基因藻株T-egfp的细胞粗提液中含有能与eGFP抗体特异结合的蛋白质,表明外源增强型绿色荧光蛋白基因(egfp)在集胞藻6803中成功表达.     

集胞藻PCC6803中ORF sll0260对于维持基本生命活动的必要作用

集胞藻(Synechocystis sp.)6803的未知功能基因中有很多是细胞的基本生命活动所需要的,这些基因插入失活往往会导致细胞死亡,因而得不到分离完全的突变株,难以进行遗传学研究.构建突变株以铜离子调控的启动子PpetE来控制此类未知功能基因的表达则可能获得完全分离.构建PPpetE-sll0260突变株并对sll0260必要作用进行研究.在完全分离的突变株中,去除铜离子可关闭sll0260的表达.此时,突变株生长受到严重抑制,色素含量大为降低,类囊体膜结构破坏,光合作用消失,呼吸能力下降.这些结果表明该基因对于维持集胞藻6803的基本生命活动来说是必需的.亚细胞定位研究显示sll0260编码一个膜蛋白,位于质膜和外膜混合物中.sll0260可能作为某些离子的转运蛋白起作用,或者直接与类囊体膜的发生过程相关.     

集胞藻6803藻胆体别藻蓝蛋白多克隆抗体的制备

藻胆体是蓝藻细胞主要的捕光天线色素超分子复合体,主要由核心体和外围的杆两部分组成,核心体主要由别藻蓝蛋白组装而成,参与光能向光合作用反应中心的传递.该研究通过PCR扩增出集胞藻6803别藻蓝蛋白α亚基(ApcA)编码基因apcA,构建表达质粒pET-32a(+)-apcA,并将其转入大肠杆菌BL21(DE3)pLysS菌株中;通过IPTG诱导表达重组蛋白,并利用组氨酸标签将可溶性目的蛋白进行亲和纯化后,免疫日本大耳白兔,从而获得多克隆抗体.间接ELISA法揭示ApcA抗体效价可高达1∶1 025 000;蛋白免疫印迹确定该抗体具有高度特异性.表明该研究成功制备了集胞藻6803藻胆体别藻蓝蛋白多克隆抗体,为进一步研究藻胆体的核心体在光能传递过程中所承担的重要生理角色奠定了生化基础.     

集胞藻PCC6803中基因slr1761突变体的构建

PCR扩增了集胞藻PCC6803的slr1761基因,进一步以PGEM-T为载体将其克隆到大肠杆菌中,构建了P1761质粒。通过DNA体外重组,以卡那霉素抗性基因插入目的基因片段,构建了既含目的基因上游及下游序列、又携带选择性标记卡那霉素抗性的PK1761质粒。该质粒转化野生型集胞藻PCC6803细胞,利用同源重组原理获得了能在含卡那霉素的培养基上正常生长的基因敲除突变株。对该突变株基因组DNA进行PCR扩增,验证了其基因结构的正确性。     

RNA解旋酶基因crhR对于集胞藻PCC6803低温适应的作用

蓝藻对低温胁迫的适应涉及许多基因的表达调控,RNA解旋酶基因crhR即是其中之一。研究检查了该基因在集胞藻PCC6803从30℃转到15℃后的转录情况,观察到在2h内有瞬时诱导表达。该基因失活导致集胞藻在15℃下几乎不能生长,光合作用和呼吸速率大幅下降,脂质过氧化物不能被有效清除。以PrbcL过量表达crhR基因可互补突变株表型,并且在低温下生长略优于野生型。在野生型中,低温诱导脂肪酸脱饱和酶基因desA、desB、desD表达上调,膜脂不饱和度增加;而在crhR突变株中,低温诱导的desB基因的上调表达显著削弱,同时多不饱和脂肪酸含量没有显著增加。推测crhR基因可能影响蓝藻在低温胁迫下的蛋白合成或通过伴侣蛋白发挥影响。       

集胞藻6803NdhO蛋白多克隆抗体制备及其初步应用

蓝藻NADPH脱氢酶(NDH-1)是一种重要的光合膜蛋白复合体,参与CO2吸收、围绕光系统I的循环电子传递和细胞呼吸.迄今为止,人们在蓝藻细胞中已鉴定出17种NDH-1复合体亚基(NdhA-NdhQ).最近,人们还获得了NdhO亚基的缺失突变株.然而,人们对NdhO亚基的研究还不充份,至今仍不清楚它的功能角色.通过PC...     

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。     

ClpP2蛋白失活对集胞藻PCC6803生长、光合作用和蛋白质组的影响

【背景】蛋白酶能够降解细胞中错误折叠或是无功能的蛋白,Clp家族蛋白就是一类重要的蛋白酶复合物。Clp蛋白酶复合物的水解核心是ClpP,集胞藻PCC6803中存在4种不同的ClpP蛋白,分别为ClpP1-ClpP4。作为重要的蛋白水解复合物的功能组分,目前对集胞藻ClpP的研究十分有限,对其生理功能与调控底物的研究甚少。【目的】选择集胞藻为研究对象探究ClpP2蛋白的功能,鉴定其潜在底物,为集胞藻ClpP2作用机制提供实验支撑。【方法】构建集胞藻ClpP2突变株(ΔClpP2),进行其生长实验和光合生理功能研究。通过标记定量蛋白质组学技术(isobaric tag for relative absolute quantitation, iTRAQ)鉴定ClpP2调控的靶标蛋白,生物信息学分析底物蛋白参与的代谢通路,最后利用平行反应监测(parallel reaction monitoring, PRM)技术对部分定量数据进行验证。【结果】ΔClpP2可以在自然条件下光合自养生长至对数生长期,但高光或高温胁迫下则无法正常生长。相较于野生型,ΔClpP2有着显著降低的PSⅡ电子传递效率及P...     

Relationship Between the Growth of Synechocystis sp. PCC 6803 on Medium with Glucose and the Photosynthetic Energy Transformation

Measurements of chlorophyll fluorescence kinetics from dark-starved cells, light-grown cells and mixotrophic cells of Synechocystis sp. PCC 6803 were obtained using a pulse amplitude modulation (PAM) fluorometer. Photosystem Ⅱ photochemical efficiency Ⅱand the extent of reduction of Q－A in the three kinds of cells described above were compared. The millisecond delayed light emission (MDLE) of light-grown cells and mixotrophic cells were also detected. On the basis of the analysis of fluorescence kinetic parameters, comparison of the slow phase of MDLE and the influence of inhibitors of photosynthetic electron transport3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea(DCMU), 2,5-dibromo-3-methyl-6-isopropyl-p-benzoquinone (DBMIB) on the mixotrophic growth of Synechocystis sp. PCC 6803, it was concluded that the reasons for higher growth rate under mixotrophic than that under photoautotrophic might be that glucose promoted the photoautotrophic growth of mixotrephic cells and the donation of eletrons to the plastoquinone pool from the respiratory substance and the transform of energy was promoted by photosynthetic system, which provided the energy needed by anabolism of cells caused by the glucose added to the medium.      

硫代硫酸钠对蓝细菌Synechocystis sp. PCC 6803生长在含葡萄糖培养基中所产生的一种新糖脂的影响

当蓝细菌Synechocystis sp. PCC 6803在添加葡萄糖的BG-11培养基中培养时,细胞出现了一种新脂.这种脂经浓硫酸/α-萘酚染色反应证实为糖脂,记为糖脂-x.这一糖脂的出现伴随着其他脂、尤其是双半乳糖甘油二酯含量的下降.此外,在添加果糖、麦芽糖、乳糖等其他碳源的培养基中生长的细胞中也检测到这一糖脂.活性氧猝灭剂硫代硫酸钠加入到培养基中能有效地抑制糖脂x的出现.当在BG-11培养基中加入0.3%硫代硫酸钠后,糖脂x仅能在培养基中添加高浓度(100 mmol/L)的葡萄糖且细胞生长处于后指数期时检测到.这些结果表明蓝细菌Synechocystis sp. PCC 6803细胞在含葡萄糖的培养基中生长出现的一种新糖脂可能与活性氧有关.     

硫代硫酸钠和葡萄糖对Synechocystis sp.PCC 6803细胞甘油酯及其脂肪酸组成的影响

对生长在添加有不同浓度的葡萄糖、硫代硫酸钠培养基中的蓝细菌Synechocystis sp.PCC 6803中的甘油酯及其脂肪酸组成进行比较.结果表明:硫代硫酸钠能有效地增加膜脂中硫代异鼠李糖二酰基甘油(SQDG)和磷脂酰甘油(PG)的百分含量,培养基中同时添加葡萄糖时能抵消硫代硫酸钠的这一效应.此外,硫代硫酸钠能显著增加单半乳糖甘油二酯(MGDG)、双半乳糖甘油二酯(DGDG)中十六碳酸(C16:0)的百分含量,这一效应也能为葡萄糖消除.硫代硫酸钠不能显著地改变SQDG中C16:0的百分含量,加入葡萄糖时能降低C16:0的百分含量.这些结果说明硫代硫酸钠可能充当一种还原剂使膜脂处于一种低的不饱和状态,同时加入葡萄糖时能降低硫代硫酸钠的还原力.此外,硫代硫酸钠还可作为SQDG合成中的硫供体.     

硫代硫酸钠对蓝细菌Synechocystis sp．PCC 6803生长在含葡萄糖培养基中所产生的一种新糖脂的影响

当蓝细菌Synechocystis sp.PCC 6803在添加葡萄糖的BG—11培养基中培养时,细胞出现了一种新脂。这种脂经浓硫酸／α—萘酚染色反应证实为糖脂,记为糖脂—x。这一糖脂的出现伴随着其他脂、尤其是双半乳糖甘油二酯含量的下降。此外,在添加果糖、麦芽糖、乳糖等其他碳源的培养基中生长的细胞中也检测到这一糖脂。活性氧猝灭剂硫代硫酸钠加入到培养基中能有效地抑制糖脂x的出现。当在BG—11培养基中加入0．3％硫代硫酸钠后,糖脂x仅能在培养基中添加高浓度(100mmol／L)的葡萄糖且细胞生长处于后指数期时检测到。这些结果表明蓝细菌Synechocystis sp．PCC 6803细胞在含葡萄糖的培养基中生长出现的一种新糖脂可能与活性氧有关。     

硫代硫酸钠和葡萄糖对Synechocystis sp．PCC6803细胞甘油酯及其脂肪酸组成的影响

对生长在添加有不同浓度的葡萄糖、硫代硫酸钠培养基中的蓝细菌Synechocystis sp.PCC 6803中的甘油酯及其脂肪酸组成进行比较。结果表明：硫代硫酸钠能有效地增加膜脂中硫代异鼠李糖二酰基甘油(SQDG)和磷脂酰甘油(PG)的百分含量,培养基中同时添加葡萄糖时能抵消硫代硫酸钠的这一效应。此外,硫代硫酸钠能显著增加单半乳糖甘油二酯(MGDG)、双半乳糖甘油二酯(DGDG)中十六碳酸(C16：0)的百分含量,这一效应也能为葡萄糖消除。硫代硫酸钠不能显著地改变SQDG中C16：0的百分含量,加入葡萄糖时能降低C16：0的百分含量。这些结果说明硫代硫酸钠可能充当一种还原剂使膜脂处于一种低的不饱和状态,同时加入葡萄糖时能降低硫代硫酸钠的还原力。此外,硫代硫酸钠还可作为SQDG合成中的硫供体。     

Growth kinetics and mathematical modeling of Synechocystis sp. PCC 6803 under flashing light

In photobioreactors and natural systems, microalgae are subjected to rapidly changing light intensities (LI) due to light attenuation and mixing. A controlled way to study the effect of rapidly changing LI is to subject cultures to flashing light. In this study, series of flashing-light experiments were conducted using Synechocystis sp. PCC6803 with constant overall average LI of approximately 84 μmol·m⁻²·s⁻¹ and relative times in the light and dark varied. The results were also compared with simulated results using a mathematical model including an absorbed pool of light energy, photoacclimation, and photoinhibition. With equal time in light and dark, the specific growth rate (μ) systematically decreased with increasing light duration, and µ decreased further when the ratio of light to dark was decreased. The model captured both trends with the mechanistic explanation that when the light duration was very short the changes in the pool of absorbed LI were smoothed out across the light and dark periods, whereas longer durations caused the biomass to experience discrete light and dark conditions that lead to reduced light absorption, more energy loss to nonphotochemical quenching, and more photodamage. These growth effects were accentuated as the ratio of light to dark decreased.