Effect of Osmotic Shock on Protein Phosphorylation in Dunaliella salina Cells

Protein phosphorylation and dephosphorylation are considered as important regulatory mechanisms by which the activity of key enzymes and receptor molecules is altered within cells in response to a wide variety of external stimuli. Previous work is mainly on the purification and characteristics of protein kinase, but the role in stimulus-coupled responses in plants is not very clear. Experiments of in vitro protein phosphorylation demonstrated that in the extract of soluble protein of Dunaliella salina (Dunal) Teed. the activity of some protein kinases was, to some extent, dependent on the calcium concentration. The effects of calcium, verapamil, EGTA and A23187 on the in vivo protein phosphorylation also showed that calcium was important. In comparison, the autoradiograph of the in vivo phosphorylation was different from that of the in vitro phosphorylation. Addition of calcium or molybdate, an inhibitor of phosphatase, increased the extent of protein phesphorylation to a much higher level in hypoosmotic shocked samples (OSS), whereas as in hyperosmotic shocked samples(ESS) ,the extent of protein phosphorylation was lower than the control. In the absence of calcium or molybdate, the stimulation of protein phosphorylation by osmotic shock was hardly observed. The reason for this could be that the osmotic shock inhibited calcium uptake and/or activated protein phosphatase. The response of the intensely labelled 24 kD protein to osmotic shock was further studied. In the absence of calcium, the protein in OSS was more highly phesphorylated than the control and ESS. An increase of the eytosol calcium concentration stimulated phosphorylation of this protein in OSS, but had little effect on ESS. Such differences of calcium effects on protein phosphorylation indicated that the respective mechanisms of signal transduction mediated by protein phosphorylation may not be alike.     

杜氏盐藻细胞质膜氧化还原系统

杜氏盐藻细胞质膜具有氧化ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ、还原Ｆｅ（ＣＮ）和Ｏ２的氧化还原系统。当Ｆｅ（ＣＮ）浓度为０．６ｍｍｏｌ／Ｌ时,氧化ＮＡＤＨ的Ｋｍ为９６μｍｏｌ／Ｌ,Ｔｍａｘ为１５９ｎｍｏｌ１０－８ｃｅｌｌｓｍｉｎ－１,最适ｐＨ为８．５。ＴｒｉｔｏｎＸ－１００可促进ＮＡＤＨ和Ｆｅ（ＣＮ）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,细胞质电子供体提供的电子使Ｆｅ（ＣＮ）还原。培养液ＰＨ影响正常呼吸链、交替氧化酶途径和质膜电子传递链的耗氧比例;当有外源ＮＡＤＨ存在时,ＳＨＡＭ明显促进细胞的氧吸收,并且质膜电子传递链的耗氧比例增加。     

杜氏盐藻电击转化方法的系统优化

本研究系统分析了盐藻生长状态、电击条件、电击缓冲液成分和质粒浓度等条件对电击转化效率的影响。实验结果表明:正常接种后培养7d对数生长中期的盐藻细胞,在25μF、0.8kV的电击条件下加入终浓度为10μg/mL的质粒可使盐藻电击转化效率达到1.85‰;电击缓冲液中加入0.4mol/L的甘油可使转化效率显著提高至2.03‰(P<0.05)。在上述优化电击体系下,运用3种不同质粒分别转化盐藻细胞后获得的转化效率无显著差异。通过对电击转化中相关因素的优化,本研究建立了一种适用于杜氏盐藻的高效稳定的电击转化体系,为杜氏盐藻的转基因研究提供有效方法。     

盐生杜氏藻对盐度改变的生理响应

以盐生杜氏藻为实验材料,采用f/2培养基,设置了8个盐度(15、20、25、30、50、70、90、110)处理,分盐度改变前(A)和盐度改变后(B)两个实验阶段,研究了盐生杜氏藻在不同盐度处理下的生长情况,测定了藻液的OD值、叶绿素a、β-胡萝卜素、可溶性蛋白质和可溶性糖含量等指标。结果表明,A阶段,几个较低盐度(15、20、25和30)处理生长状况较好,其中又以盐度20的处理最好;余下的处理,盐度越高,其生长所受的影响越大。B阶段,盐生杜氏藻的生长进入平台期后,50、70、90、110几个盐度较高处理的细胞密度、叶绿素a、β-胡萝卜素含量均显著超过了作为对照的盐度20的处理。且B阶段末期,先前盐度15的处理蛋白质、糖的积累量,与A阶段末期相比都有了不同程度的增加,而其余盐度处理组的蛋白质、糖含量则分别产生了不同程度的下降。     

盐藻基因组DNA文库的构建(英文)

以ＬａｍｂｄａＦＩＸ○ＲⅡ为载体,构建了盐藻（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａｓａｌｉｎａ）的基因组文库。该文库包含了１．１×１０６个重组子,插入片段平均大小为１８ｋｂ左右,含插入片段的频率为１００％。该文库的容量约为盐藻单倍体基因组的２００倍。     

盐藻蛋白质组的研究进展

盐藻是一种公认的能耐受高盐度的海藻,是研究植物高盐适应的模式生物.高通量的蛋白质组学为人们深入探讨盐藻的耐盐机制提供了强有力的工具.就蛋白质组及其主要技术、盐藻蛋白质组的研究概况和研究展望作一简要综述.     

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。     

邻苯二甲酸酯联合暴露对杜氏盐藻生长的影响

联合毒性效应是指两种或两种以上的化学物质同时或短时期内先后作用于机体所产生的综合毒性作用.论文探讨了典型环境激素邻苯二甲酸二甲酯(DMP)与邻苯二甲酸二乙酯(DEP)对杜氏盐藻(Dunaliella salina )的联合毒性效应.实验以96h的单一毒性效应EC₅₀为一个毒性单位(TU),将上述两种环境激素按照毒性单位比1:1、1:4和4:1的三种比例水平两两组合进行联合毒性试验,研究不同处理下,两种典型环境激素对杜氏盐藻生长的影响.结果表明:两种环境激素对杜氏盐藻生长均有抑制作用,且联合暴露较单一暴露对杜氏盐藻的细胞生长和光合作用抑制更强;DMP和DEP单一暴露对杜氏盐藻的96h EC₅₀分别为317.49mg·L^-1、和69.54mg·L^-1.两者在1:1、1:4和4:1三个比例水平上的联合毒性效应均表现为相加或协同效应,其中比例为1:1的协同效应最强.     

Cr3+对盐藻(Dunaliella salina)生长及营养品质的影响

以盐藻Dunaliella salina为材料,设定0ìg·L^-1、3ìg·L^-1、12ìg·L^-1、50ìg·L^-1、200ìg·L^-1和800ìg·L^-16个添加Cr³⁺浓度处理,分析测定了不同铬浓度下盐藻的生物量(细胞密度).蛋白质、â胡萝卜素和可溶性糖含量.研究结果表明,中低量添加Cr³⁺对盐藻的生长有一定的促进作用,在50ìg·L^-1和200ìg·L^-1Cr³⁺条件下,盐藻的生物量高于对照,中低量添加Cr³⁺对盐藻的生长有一定的促进作用,盐藻蛋白质含量比对照分别提高3.06%和6.55%,Cr³⁺浓度在200ìg·L^-1时,盐藻的â胡萝卜素和可溶性糖含量比对照分别提高3.93%和2.38%,适当添加Cr³⁺可提高盐藻蛋白质、â胡萝卜素和可溶性糖含量,有效改善盐藻的营养品质.     

Transient Decrease of Light-harvesting Complex Ⅱ Phosphorylation Level by Hypoosmotic Shock in Dark-adapted Dunaliella salina

This study investigated the regulation of major light harvesting chlorophyll a/b protein （LHCⅡ） phosphorylation by hypoosmotic shock in dark-adapted Dunaliella salina cells. When the external NaCI concentration decreased in darkness, D. salina LHCⅡ phosphorylation levels transiently dropped within 20 min and then restored gradually to basal levels. The transient decrease in LHCII phosphorylation levels was insensitive to NaF, a phosphatase inhibitor. Inhibition of intracellular ATP production by addition of an uncoupler or an ATP synthase inhibitor increased LHCⅡ phosphorylation levels in D. salina cells exposed to hypoosmotic shock. Taken together, these results indicate that hypoosmotic shock inhibits the LHCⅡ phosphorylation process. The related mechanism and physiological significance are discussed.     

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。     

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。     

磷酸盐对盐藻生长与物质积累的调控作用

实验研究了不同浓度的磷酸盐对盐藻细胞生长与物质积累的调控作用。结果表明,培养液中供给磷过多或过少都不利于盐藻细胞的生长与物质积累。以培养基中30mg/L的磷浓度对盐藻细胞生长、蛋白质合成与β-胡萝卜素积累的促进作用最大。培养液中磷浓度提高会使盐藻细胞生长与物质积累受到抑制。在培养液中的磷浓度为0mg/L时,单个盐藻细胞中的蛋白质含量最高。     

锌对盐藻生长与物质积累的调控作用

实验研究了不同浓度的锌对盐藻细胞生长与物质积累的调控作用。结果表明,培养液中供给锌过多或过少都不利于盐藻细胞的生长与物质积累。以培养基中6 mg/L的锌浓度对盐藻细胞生长、蛋白质合成与β-胡萝卜素积累的促进作用最大。这一锌浓度可用于盐藻的生产性培养。当培养液中锌浓度较高(8 mg/L)或较低(2 mg/L)时,单个盐藻细胞中的蛋白质与β-胡萝卜素含量较高。但此时,因培养液中细胞密度较低,盐藻细胞积累的物质总量仍然较少。在锌浓度较高或较低的逆境条件下,盐藻可能通过适应性反应形成了逆境蛋白质与胡萝卜素等。     

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。     

杜氏盐藻的耐盐机制研究进展和基因工程研究的展望

概述了杜氏盐藻 (Dunaliellasalina)的耐盐机制和基因工程的研究进展。盐藻的耐盐机制十分复杂 ,短时间内通过细胞体积的改变来调节渗透压平衡 ,之后通过甘油的合成与转化恢复细胞正常形态和大小。渗透调节过程中 ,还涉及到蛋白质的合成。cDNA文库和基因组文库已经建立 ;几种基因已被克隆 ,如碳酸酐酶基因和硝酸还原酶基因等 ;GUS(β_葡糖苷酸酶 )基因已成功地转入盐藻细胞内。另外 ,对盐藻的基因工程作了简单的展望     

不同启动子驱动下转基因盐藻外源基因的稳定表达

摘要：为了探讨外源性与内源性启动子对转基因盐藻外源基因表达的影响,将含外源性启动子CMV35S的表达载体CMV35S-bar（G12）和含内源双拷贝碳酸酐酶启动子DCA1的表达载体DCA1-bar（D-B）分别转化盐藻,筛选稳定转化株后,观察在不同启动子驱动下外源基因的表达情况及对转基因盐藻生长的影响。 通过电击法分别将表达载体G12 和D-B转化盐藻,经PPT筛选后,各得到了3株PPT抗性藻株,经PCR及测序分析证实外源基因bar已经整合到盐藻的基因组中,半定量RT-PCR结果显示,在内源性启动子DCA1驱动下,bar基因的表达强度明显高于在外源性启动子驱动下bar的表达,并且D-B转化株的bar基因表达在盐诱导下其表达明显提高,而G12转化株中bar基因的表达对盐诱导无反应。Southern blot 分析显示,外源基因的拷贝数与不同启动子间无相关性。转化株的生长特性分析显示,D-B转化株的生长速度明显高于G12转化株。本研究的结果指出,内源诱导型启动子在驱动转基因盐藻外源基因的高效稳定表达中比外源组成型启动子更具有优势。     

盐生杜氏藻(Dunaliella salina)cDNA文库构建及功能基因筛选

采用Qiagen公司的植物总RNA提取技术、Clontech公司的CreatorTM技术平台以及SMARTTM技术进行cDNA文库构建.从杜氏藻中提取出了高质量的总RNA,通过PowerScript反转录酶反转录杜氏藻的总RNA,采用LD-PCR、酶处理等方法对cDNA进行等比例扩增、纯化,同时使用CHROMA SPIN-400柱子将cDNA分段化,最后将长片段连入pDNR-LIB质粒,1.5 kV,25 μ F电转化大肠杆菌JM109,得到含1.5×106个克隆子的原始文库,滴度为1.5×106cfu ml-1.结合酶切和PCR,对该文库的质量进行了鉴定和统计,文库的平均片段插入长度为1.5kb.采用烯醇酶和UDP葡萄糖脱氢酶的EST作为同源探针,对文库中的功能基因进行筛选,并采用放射性原位杂交法,对扩增文库进行了初筛和复筛,得到了含这两条基因全编码序列的cDNA,烯醇酶为1.8kb,UDP葡萄糖脱氢酶为1.9kb,为今后对该种进行大规模功能基因组学研究奠定基础.     

杜氏盐藻叶绿体atpA基因片段的克隆及序列分析

根据莱因衣藻、卵形肾藻、普通小球藻等10种藻类的atpA全基因氨基酸高度保守序列,设计简并引物,利用PCR方法从盐藻叶绿体DNA中扩增出约400bp的片段,将该片段连接到T-vector上进行序列测定。结果表明,核苷酸长度为405bp,编码135个氨基酸。推导的氨基酸序列与莱因衣藻的同源性为92%,普通小球藻88%,Mesostigmaviride87%,卵形肾藻86%,Cyanidioschyzonmerolae85%。以所克隆的DNA片段为探针,与盐藻叶绿体基因组进行SouthernBlot杂交结果有明显的杂交信号。据此可推断本实验中所克隆的序列为杜氏盐藻叶绿体atpA基因片段。该基因序列已被GenBank收录,接受号为AY435096。     

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。