杜氏盐藻渗透调节过程中的甘油代谢途径

杜氏盐藻在适应外界盐浓度变化的过程中,甘油是其主要的渗透调节物质。低渗处理提高藻细胞的呼吸速率６０％以上;高渗处理对呼吸无明显影响,但大大刺激光合放氧速率。呼吸链的细胞色素电子传递链抑制剂ＫＣＮ和交替氧化酶抑制剂ＳＨＡＭ对杜氏藻渗透调节过程中的呼吸．胞内甘油、ＡＴＰ、淀粉会量的变化有不同的抑制效果。低渗情况下,胞内甘油转化为淀粉,所需能量由正常呼吸链和交替氧化酶途径同时提供;高渗情况下．淀粉则降解为甘油,光下甘油合成的能量主要由光合电子链提供,暗中则由正常呼吸链提供。     

甘油代谢对杜氏盐藻盐耐受性的调节

杜氏盐藻是迄今发现的世界上最耐盐的单细胞真核生物,能在0.05 mol/L至饱和NaCl浓度下正常生长,因此其耐盐机制倍受人们关注。研究发现,杜氏盐藻盐耐受性与甘油代谢密切相关。为此,我们综述其耐盐机制、甘油代谢调控、甘油代谢与盐耐受性关联性、甘油代谢重要酶的分子生物学研究等进展,希望对深入研究植物耐盐机制、培育耐盐作物新品种及开发甘油等高附加值次生代谢产物等研究提供有益帮助。     

二羟丙酮还原酶在杜氏盐藻渗透调节过程中的特性

从杜氏盐藻分离得到的二羟丙酮还原酶能专一性地催化二羟丙酮和甘油之间的可逆反应。酶催化二羟丙酮还原及甘油氧化的最适 PH分别为7.5和9.0;藻细胞经高渗处理,其甘油含量增加,酶催化甘油合成的活性比处理前提高120％,且大于其催化甘油转化的活性;藻细胞经低渗处理,其甘油含量减少,酶催化甘油转化的速率比处理前提高32％,暗示二羟丙酮还原酶在杜氏盐藻渗透调节过程中是甘油合成或转化的一个关键酶。     

杜氏盐藻质膜ATPase在渗透调节中的可能作用

杜氏盐藻是一种以甘油为渗透调节物质的单细胞海藻,能够在0.08～5.0mol/L NaGl的培养液中生长。当外界NaGl浓度从0.5mol/L上升到4.0mol/L时,藻细胞内的Na~+和K~+含量变化不大,甘油含量则从6.20Pg/cell上升到51.50pg/cell。当藻细胞承受2.0mol/L到3.0mol/L NaCl的高渗胁迫时,能通过增加细胞内甘油含量来恢复原有形态;同时,藻细胞的H~+分泌增加,ATP含量下降;20μmol/L Na_3VO_4抑制了这些变化。KGN处理虽降低藻细胞内的ATP含量,却增加K~+外流和Na~+内渗。     

甘油对杜氏盐藻电击转化的影响

通过在HEPES电击缓冲液中添加不同浓度的甘油,讨论了甘油对电转前细胞存活率的影响;通过在盐藻培养基中添加不同浓度的甘油,讨论了甘油对盐藻细胞生长的影响;使用含有不同浓度甘油的HEPES缓冲液介导质粒载体转入盐藻细胞,比较了甘油对于转化率的影响。实验结果表明,在电击缓冲液中添加0.5mol/L甘油能有效提高细胞存活率,促进转化细胞恢复生长,从而获得最佳转化效果。因此,0.5mol/L甘油可作为杜氏盐藻电击转化过程中一种良好的稳渗剂。     

杜氏盐藻(Dunalielle salina)盐适应相关蛋白

观察不同盐浓度培养液中生长的杜氏盐藻可溶性蛋白SDS-PAG图谱,发现高盐与低盐相比,其51kD和63kD蛋白含量高,而23kD的蛋白含量则低。高渗骤变后,51kD蛋白的含量减少,而23kD蛋白的含量增加两倍或两倍以上,骤变23h后含量增加已非常明显;低渗骤变后24h,51kD和23kD蛋白的含量变化不明显。另外,有一分子量约为26kD的蛋白在高盐下易降解。分析了这些蛋白与社氏盐藻渗透调节的可能关系。     

盐生杜氏藻甘油-3-磷酸脱氢酶的分离纯化及其特性的研究

利用ＰＥＧ分级,ＤＥＡＥ离子交换层析,ＢｌｕｅＳｅｐｈａｒｏｓｅ拟亲和层析,ＭｏｎｏＱ离子交换层析等手段,分离纯化盐生杜氏藻（Ｄｕｎａｌｉｅｌａｓａｌｉｎａ（Ｄｕｎａｌ）Ｔｅｏｄ．）甘油三磷酸（Ｇ３Ｐ）脱氢酶（ＥＣ１．１．１．８）,得到比活为１２．６Ｕ／ｍｇ的电泳纯的酶,并对此酶的生化特性进行了研究。４％～２０％非变性聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳测得全酶分子量约为２７０ｋＤ,ＳＤＳＰＡＧＥ表明该酶只有一种分子量约为６５ｋＤ的亚基,据此推测该酶应为同四聚体。酶催化磷酸二羟丙酮（ＤＨＡＰ）还原的最适ｐＨ值为７．５,催化Ｇ３Ｐ脱氢的最适ｐＨ值为１０。该酶对４个底物还原型辅酶Ⅰ（ＮＡＤＨ）,二磷酸吡啶核苷酸（ＤＨＡＰ）,辅酶Ⅰ（ＮＡＤ）,Ｇ３Ｐ的表观Ｋｍ值分别为６３μｍｏｌ／Ｌ,２７２μｍｏｌ／Ｌ,１．５３ｍｍｏｌ／Ｌ,６．５２ｍｍｏｌ／Ｌ。该酶在保存过程中易失活。ＮＡＤＨ能降低酶失活的速度,而ＮＡＤ则不然。低浓度ＮａＣｌ对酶略有保护作用,但高浓度ＮａＣｌ加快酶的失活,且浓度越高效应越明显。     

渗透胁迫对杜氏盐藻胞内甘油含量及相关酶活性影响

杜氏盐藻（Dunaliella salina）是一种抗渗透能力强的单细胞绿藻,甘油在其渗透调节过程中发挥重要作用。本实验对5种不同NaCl浓度条件下,盐藻的生长、细胞内甘油含量及甘油代谢相关酶的活性变化进行了测定。结果表明,NaCl浓度过高或过低均影响盐藻的生长;高渗胁迫条件下甘油含量迅速增加,3-磷酸甘油磷酸酶的活性和二羟丙酮还原酶催化二羟丙酮转化为甘油的活性明显增加;而低渗胁迫条件下的甘油含量会迅速降低,3-磷酸甘油磷酸酶的活性丧失,二羟丙酮还原酶催化甘油转化为二羟丙酮的活性增加。基于此实验结果,我们对盐藻渗透胁迫条件下细胞内的甘油代谢过程与其抗渗透胁迫能力的相关性进行了探讨。     

渗透胁迫对杜氏盐藻胞内甘油含量及相关酶活性影响

杜氏盐藻(Dunaliella salina)是一种抗渗透能力强的单细胞绿藻, 甘油在其渗透调节过程中发挥重要作用。本实验对5种不同NaCl浓度条件下, 盐藻的生长、细胞内甘油含量及甘油代谢相关酶的活性变化进行了测定。结果表明, NaCl浓度过高或过低均影响盐藻的生长; 高渗胁迫条件下甘油含量迅速增加,3-磷酸甘油磷酸酶的活性和二羟丙酮还原酶催化二羟丙酮转化为甘油的活性明显增加; 而低渗胁迫条件下的甘油含量会迅速降低, 3-磷酸甘油磷酸酶的活性丧失, 二羟丙酮还原酶催化甘油转化为二羟丙酮的活性增加。基于此实验结果, 我们对盐藻渗透胁迫条件下细胞内的甘油代谢过程与其抗渗透胁迫能力的相关性进行了探讨。     

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。     

渗透震扰对杜氏盐藻细胞蛋白质磷酸化的影响

杜氏盐藻（Ｄｕｎａｌｉｅｌａｓａｌｉｎａ（Ｄｕｎａｌ）Ｔｅｏｄ．）细胞可溶性蛋白提取液中含有对Ｃａ２＋有一定依赖性的蛋白激酶。体内磷酸化实验进一步说明细胞质Ｃａ２＋浓度对蛋白磷酸化有影响。加入Ｃａ２＋和ＭｏＯ－４显著促进低渗震扰细胞蛋白质磷酸化,而高渗震扰细胞中蛋白磷酸化程度仍低于对照;在没有Ｃａ２＋和ＭｏＯ－４存在时,观察不到渗透震扰对蛋白磷酸化的刺激作用。低渗震扰信号的传导机制可能不同于高渗震扰信号,它很可能通过蛋白磷酸化进一步将信号放大,２４ｋＤ蛋白是杜氏盐藻细胞蛋白激酶最有潜力的作用底物。     

杜氏盐藻（Dunaliellasalina）盐适应相关蛋白

观察不同盐浓度培养中生长的杜氏盐藻可溶性蛋白ＳＤＳ－ＰＡＧＥ图谱,发现高盐与低盐相比,其５１ＫＤ和６３ＫＤ蛋白含量高,而２３ＫＤ的蛋白含量则代。高渗骤变后,５１ＫＤ蛋白的含量减少,而２ＫＤ蛋白的含量增加两倍或两倍以上,骤变２３ｈ后含量增加已非常明显。     

酵母细胞渗透压调节与甘油代谢

酵母甘油代谢与调控的信息主要来自于酿酒酵母和酿酒酵母细胞对高渗应答的研究。本文综述了酵母细胞非胁迫条件下的甘油合成与分解代谢特征;甘油在酵母细胞渗透压调节过程中的作用与酵母耐高渗机理;增强甘油合成的外环境及其甘油合成的途径工程;以及酵母感受上高渗信息及控制在高渗协迫条件下甘油合成的高渗甘油应答途径。     

葡萄糖对杜氏盐藻3-磷酸甘油脱氢酶活性的影响

杜氏盐藻是一种抗渗透能力强的单细胞绿藻,甘油在其渗透调节过程中具有重要作用。葡萄糖对杜氏盐藻细胞数量的增加效果不明显,但对盐藻细胞内甘油积累有显著促进作用,在0～15g/L范围内葡萄糖的浓度与胞内甘油积累显著相关(R2=0.9604,P=0.01);葡萄糖浓度达到15g/L时,胞内甘油积累量达到最高值7.80pg/cell,是对照的1.88倍,胞内甘油积累量与葡萄糖的消耗量极显著相关(R2=0.9982,P=0.01)。葡萄糖对盐藻细胞内总蛋白、3-磷酸甘油脱氢酶(GPDH)酶活和比活都有显著影响,在15g/L葡萄糖时这3个值达到最大值,分别是对照的1.354、4.384、3.229倍。数据显示葡萄糖浓度在15g/L时细胞内蛋白质含量增加不多,但GPDH酶活和比活却大幅度增加;葡萄糖导致的渗透压的变化可能诱导新的同功酶的合成。     

杜氏盐藻基因工程选择标记的研究

研究了杜氏盐藻对链霉素,卡那霉素,潮霉素,G418和氯霉素5种常用抗生素的敏感性。结果表明,经4周培养,盐灌对链霉素,卡那霉素,潮霉素和G418不敏感,浓度高达600ug/ml时,也不能抑制盐藻生长,对氯霉素很敏感,60ug/ml即可完全抑制固体和液体培养中盐藻的生长,氯霉素合作为盐藻基因工程的筛选抗生素,CAT基因在其阳性筛选标记基因。     

杜氏盐藻细胞质膜氧化还原系统

杜氏盐藻细胞质膜具的氧化ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ,还原Ｆｅ（ＣＮ）＾３－６和Ｏ２的氧化还原系统。当Ｆｅ（ＣＮ）＾３－６浓度为０．６ｍｍｏｌ／Ｌ,氧化ＮＡＤＨ的Ｋｍ为９６μｍｏｌ／Ｌ,Ｖｍａｘ为１５９ｎｍｏｌ１０＾－８ｃｅｌｌｓｍｉｎ＾－１,最适ｐＨ为８．５。ＴｒｉｔｏｎＸ－１００可促进ＮＡＤＨ和Ｆｅ（ＣＮ）＾３－６的氧化还原活性。ＮＡＤＨ能促进藻细胞的氧吸收,最适ｐＨ为８．５。在无外源电子供体存在时,细胞质     

绿色杜氏藻转录组分析

为了深入了解绿色杜氏藻(Dunaliella viridis)基因信息及功能、耐盐相关通路(甘油脂代谢)及关键酶,本文首次通过Illumina HiSeq^TM 2000高通量测序技术对绿色杜氏藻转录组进行测序,利用Trinity软件将数据组装形成转录本,对所有转录本进行COG(Clusters of Orthologous Groups)、GO(Gene Ontology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分类和功能注释、Pathway注释以及蛋白编码区(Opening reading fragment,ORF)的预测,并对甘油脂代谢通路关键酶基因进行了分析。转录组测序共获得81 593个转录本,其中ORF共有77 117条,约占所有转录本的94.50%。COG分类结果表明,16 569条转录本被分为24个类别。GO分类结果表明,76 436条转录本被注释。在所有注释分类中,生物学过程转录本数量最多,为30 678条,占总转录本数的40.14%。KEGG分析结果表明,317个标准途径中包含26 428条转录本,含转录本最多的类别是代谢,为9949条(37.65%)。与代谢有关的途径为131条,占所有注释途径的41.32%。在甘油脂代谢通路中仅发现1条关键酶转录本(二羟丙酮激酶),该酶可能与绿色杜氏藻耐盐胁迫中甘油的合成有较大关系。本研究进一步完善了绿色杜氏藻的基因信息,为绿色杜氏藻代谢途径研究奠定了坚实的基础。