莱茵衣藻E2泛素结合酶CrUBC23调控油脂积累

【目的】为研究莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)泛素结合酶(ubiquitin-conjugating enzymes,E2)CrUBC23在莱茵衣藻油脂代谢中的作用,为高产油微藻基因工程改良和揭示藻类油脂合成及代谢调控机理奠定基础。【方法】qRT-PCR分析莱茵衣藻在低氮、低磷胁迫下泛素结合酶CrUBC23表达情况;克隆CrUBC23同源基因干涉片段和全长基因,构建RNAi干涉载体和过量表达载体,转化莱茵衣藻并检测生物量和油脂含量;构建CrUBC23-GFP融合表达载体,用农杆菌浸染洋葱表皮细胞进行亚细胞定位。【结果】莱茵衣藻在低氮、低磷胁迫下CrUBC23基因表达量显著增加,增加幅度分别为正常培养的4.98–5.80倍和1.85–5.20倍。RNAi干扰结果显示,转基因藻细胞中性脂含量降低5.5%,总脂含量降低3.16%–17.6%。过量表达结果显示,转基因藻细胞中性脂含量增加8.8%,总脂含量增加4.51%–14.03%。【结论】CrUBC23正向调控莱茵衣藻油脂代谢,该基因定位于细胞核。     

拟南芥WD40蛋白

拟南芥植物中已经鉴定出十几个WD40蛋白.本文介绍这些蛋白在拟南芥生长发育过程中的功能及其分子机制的研究进展.     

莱茵衣藻中Limp77基因干涉后油脂含量升高

随着能源危机问题日益严重,可再生能源的研究渐渐成为目前研究的热点.微藻生物能源又以众多的优点成为目前可再生能源的研究重点.我们发现,在减氮培养下的莱茵衣藻,其油脂含量增加,Limp77基因的表达量明显下降.Limp77基因编码的是一类CCCH型锌指蛋白,具有通过与DNA、RNA结合来实现转录的调控或通过调控其它基因转录的锌指蛋白来实现转录调控的功能,极可能参与到莱茵衣藻油脂代谢调控中.通过利用RNAi干涉技术构建Limp77基因的干涉载体,并通过玻璃珠法转入莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）2A38中,研究其与油脂相关的生理生化指标的变化.实验结果表明,Limp 77基因明显抑制莱茵衣藻油脂的积累.     

花青素合成中的WD40蛋白

本文着重概述了不同植物中花青素合成WD40类转录调控因子的研究进展。     

莱茵衣藻基因组文库的构建

以莱菌衣藻CC-849为材料,提取基因组DNA,利用BamHⅠ和BglⅡ对基因组DNA进行酶解,获得了可用于构建基因组文库的6-12 kb的基因组片段,并浓缩至200 ng/μL。该片段与λDNA载体连接,经噬菌体蛋白包装、侵染大肠杆菌XL1-blue后,获得了莱菌衣藻基因组文库。该文库的滴度为2.12×10~5 pfu/mL,共有转化子4.26×10~4个,插入片段的平均长度约为9kb,扩增后基因组文库滴度为9.5×10~6 pfu/mL。     

莱茵衣藻LZTFL1蛋白的多克隆抗体制备及应用

目的:亮氨酸拉链转录因子1(LZTFL1)是一种与纤毛信号转导相关的蛋白质,关于其如何在信号转导中发挥作用以及作用机制目前尚不清楚。莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)是研究纤毛信号传导的模式生物,而目前对莱茵衣藻LZTFL1蛋白的研究甚少,尚未有相应的检测抗体,因此制备LZTFL1多克隆抗体用于后续实验研究。方法:采用RT-PCR技术从C.reinhardtii CC125中提取总RNA,扩增981bp的目的基因Lztfl1,插入到p ET-28a(+)原核表达载体,成功构建p ET-28a(+)-Lztfl1重组质粒,转入E.coli BL21(DE3)经IPTG诱导后成功表达6×His-LZTFL1融合蛋白,融合蛋白经亲和纯化后免疫新西兰大白兔制备多克隆抗体,最后采用间接ELISA法测得抗血清效价达到1∶512 000,经Western blot对C.reinhardtii CC125检测具有较高特异性。结果:首次实现了莱茵衣藻LZTFL1蛋白的原核表达,制备出一支兔抗莱茵衣藻LZTFL1蛋白的多克隆抗体,为后续研究LZTFL1蛋白在莱茵衣藻中的结构功能及在纤毛信号转导中的相互作用奠定了基础。     

莱茵衣藻LZTFL1蛋白的多克隆抗体制备及应用

目的:亮氨酸拉链转录因子1(LZTFL1)是一种与纤毛信号转导相关的蛋白质,关于其如何在信号转导中发挥作用以及作用机制目前尚不清楚。莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)是研究纤毛信号传导的模式生物,而目前对莱茵衣藻LZTFL1蛋白的研究甚少,尚未有相应的检测抗体,因此制备LZTFL1多克隆抗体用于后续实验研究。方法:采用RT-PCR技术从C.reinhardtii CC125中提取总RNA,扩增981bp的目的基因Lztfl1,插入到p ET-28a(+)原核表达载体,成功构建p ET-28a(+)-Lztfl1重组质粒,转入E.coli BL21(DE3)经IPTG诱导后成功表达6×His-LZTFL1融合蛋白,融合蛋白经亲和纯化后免疫新西兰大白兔制备多克隆抗体,最后采用间接ELISA法测得抗血清效价达到1∶512 000,经Western blot对C.reinhardtii CC125检测具有较高特异性。结果:首次实现了莱茵衣藻LZTFL1蛋白的原核表达,制备出一支兔抗莱茵衣藻LZTFL1蛋白的多克隆抗体,为后续研究LZTFL1蛋白在莱茵衣藻中的结构功能及在纤毛信号转导中的相互作用奠定了基础。     

莱茵衣藻和斜生栅藻蛋白核的染色方法优化

蛋白核（pyrenoid）作为真核藻类重要的、相对独立的固碳结构,在CO2高效浓缩和固定过程中发挥中重要作用,可为开发高效生物固碳技术提供理论支持。染色法是快速观察蛋白核的最佳方法之一,有助于深入研究蛋白核的结构和功能,但目前对染色法仍缺乏系统研究。本文以较易染色的莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）和较难染色的斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）为材料,探讨了碘染和溴酚蓝（BPB）染色观察蛋白核的方法。结果表明,碘染法最适用于蛋白核外周淀粉观察,最适染色液浓度和时间分别是0．1％～0．2％（w／v）和5min。热激预处理和溴酚蓝染色相结合的蛋白核染色效果更好,优化条件为：70℃水浴热激40s,0．05％（w／v）BPB染色15min。本方法为研究微藻蛋白核提供了一种快速有效的直接观察方法。     

小球藻和莱茵衣藻原生质体的电转化研究

以小球藻及莱茵衣藻原生质体为受体细胞,利用电击法将质粒p CAMBIA1301转入小球藻和莱茵衣藻,摸索电击转化条件并进行分子检测。结果表明:两类藻都对潮霉素敏感,小球藻及莱茵衣藻分别在含25 mg/L和100 mg/L潮霉素的固体培养基上的生长被完全抑制;小球藻和莱茵衣藻原生质体电击转化的最佳电击场强分别为0.8 k V/cm和0.6 k V/cm,最佳脉冲时间均为10 ms;制备原生质体和通过2-脱氧-D-葡萄糖处理可明显提高转化效率;分子检测说明GUS报告基因成功转入两种藻并可稳定遗传。     

WD40重复蛋白家族基因Atlg65030调控拟南芥种子的重量与体积

植物中WD40-repeat蛋白在细胞周期调控等方面具有重要作用。本研究鉴定了一株拟南芥WD40-repeat蛋白基因突变体atlg65030。与野生型植株相比种子重量增重体积变大,营养生长长势较弱,角果种子结实率较低。以突变体作为母本／父本与野生型父本／．母本杂交,前者杂交后代未显示有母本的突变表型,后者部分杂交后代显示出父本的突变表型,统计突变体后代分离比符合l：1。用苯胺兰（DAB）、4,6．二氨基．2．苯基吲哚（DAPI）、2,3,5．氯化三苯基四氮唑（TTc）、碘．碘化钾花粉染色,发现花粉部分败育且主要为核败育。爱氏苏木精花粉染色结果显示可观察到正常减数分裂各时期形态。采取热不对称交错PCR（thermal asymmetric interlaced PCR,TAIL—PcR）方法确认突变基因位于第一条染色体65030位置,生物信息学分析表明该基因含有DWD基序。半定量RT-PCR分析发现在拟南芥发育晚期该基因在花器官中大量表达,过表达该基因使种子重量减轻。推测Atlg65030影响了拟南芥花粉发育细胞核有丝分裂过程,该研究增加了人们对调控拟南芥花粉发育分子机制的认识。     

代谢调控在微藻油脂积累中的作用

矿物能源的无节制使用,引起了日益严重的环境问题.随着全球石油耗竭及其价格的上涨,大力发展生物质能源、寻求可再生性新能源,对经济的可持续发展、缓解能源压力、控制环境污染具有重要的战略意义.微藻以其生长周期短,含油量高而引起了人们的广泛关注.但由于对藻类脂肪代谢中的调节机制了解不多,以及微藻基因组研究的相对滞后,极大的限制了微藻生物质能源的大规模开发利用.随着现代生物技术的发展,通过基因工程、代谢工程的方法,调控微藻脂类代谢,提高藻类含油量和生物量已成为可能.该文综述了影响微藻生长和油脂积累的生理生态因素及其调控的研究进展,探讨了代谢调控在微藻油脂积累中的作用及其在生物质能开发中的应用前景.     

莱茵衣藻叶绿素暗合成突变体y-1类囊体膜形成过程中PSI核心色素蛋白复合物CPI的积累

主要运用温和电泳和蛋白印迹技术检测了暗培养4天脱绿的衣藻y-1细胞以及转绿后y-1细胞光系统Ⅰ的核心色素蛋白复合物(CPⅠ)和核心叶绿素脱辅基蛋白PsaA/B。暗培养衣藻细胞中,PSⅠ中主要的色素蛋白复合物-CPⅠ完全缺失,然而核心多肽PsaA/B仍有一定量的积累,同时检测不到P700的含量。当脱绿的y-1细胞转移至光照下(50 μmol Photons/m2·s)时,伴随着叶绿素的合成,色素蛋白复合物CPⅠ和PsaA/B脱辅基蛋白的合成也逐渐达到正常水平,叶绿素和PsaA/B蛋白进行组装并形成了具有功能的PSⅠ反应中心, 同时P700的含量也得到恢复。实验证明了光照是形成光合系统色素蛋白复合物的重要前提,叶绿素的合成能够稳定并促进PsaA/B的积累。同时发现,叶绿体基因组编码的PSⅠ核心多肽PsaA/B能够在暗条件下合成,而在高等植物如豌豆、大麦的黄化体中不能合成PsaA/B蛋白,这可能是由于在脱绿的y-1细胞中叶绿体的量并没有发生明显的减少,且仍具有相对完整的大小和形状,而在叶绿体的被膜上具有许多参与光合作用的酶系统。     

缺氮介导的莱茵衣藻油脂合成过程的内参及标志物蛋白质的筛选鉴定

微藻被认为是最有潜力的生物能源原料之一,了解油脂合成机理、提升油脂合成的效率是重要的生物学问题.莱茵衣藻缺氮胁迫是油脂合成机理研究的模式系统,组学研究已经积累了大量的数据,但针对莱茵衣藻缺氮介导的油脂合成过程的内参及标志物蛋白质还鲜有报道.本研究对莱茵衣藻进行了对照和缺氮胁迫培养,比较了多个时间点(0、1、2、4和6d)在2种处理条件下的培养物表型、细胞密度、油脂含量以及总蛋白质含量的变化等特征.结果显示:莱茵衣藻细胞在受到缺氮胁迫后表现为培养物颜色由绿变黄;A750和细胞计数结果显示细胞生长趋于停滞;尼罗红染色定量实验鉴定到油脂含量的显著升高;考马斯亮蓝染色实验检测到总蛋白质含量降低.以20个莱茵衣藻蛋白质为候选,利用蛋白质印迹技术(Western blot,WB)检测了其在不同处理和不同时间点的表达特征变化,通过计算总蛋白质和候选蛋白质含量的皮尔森相关系数(Pearson’s correlation coefficient, PCC)筛选了莱茵衣藻缺氮胁迫的内参蛋白质,发现Histone H3、 RBCL(ribulose-1, 5-bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunit)和BCR1(biotin carboxylase,ACCase complex 1)在对照和缺氮胁迫条件下均与总蛋白质含量变化呈现极显著或显著正相关,所以被选作内参蛋白质.进而通过比较候选蛋白质的平均相对倍率变化(average relative fold change, ARF),鉴定了莱茵衣藻缺氮胁迫的标志物蛋白质,发现ATPs-β(ATP synthase CF1beta subunit)、 GAP2(glyceraldehyde 3-phosphate dehydratase 2)和RMT1(rubisco large subunit N-methyltransferase 1)蛋白质的ARF值分别为180.59、52.90和12.48,明显高出其他蛋白质,由此把它们选做缺氮胁迫的标志物蛋白质.接下来,对缺氮胁迫早期(0、2、4、8、12、18、24和48 h)的样品进行蛋白质印迹法分析,发现可检测的ATPs-β、GAP2和RMT1的缺氮诱导条带出现的时间分别是8、18和12 h.综上可以认为,在所有候选蛋白质中,ATPs-β是出现最早且变化幅度最大的缺氮处理标志物蛋白质.本研究鉴定的内参和标志物蛋白质对了解缺氮应答及油脂合成机理会有所帮助,所积累的蛋白质表达信息可供研究同行参考.     

农杆菌介导转化莱茵衣藻体系的优化

[目的]为建立根癌农杆菌介导的莱茵衣藻快速简便高效的遗传转化体系,本研究以模式生物莱茵衣藻为受体材料,从转化方法和转化子快速鉴定两个方面进行了优化.[方法]比较了固体培养基共培养转化方法和液体培养基共培养转化方法对根癌农杆菌LBA 4404介导的莱茵衣藻CC425转化效率的影响;研究并比较了(1)首先经过TE裂解再进行...     

谷氨酸废液培养莱茵衣藻的产氢研究

通过在一般培养基中添加尿素、谷氨酸、葡萄糖等有机物,考察了菜茵衣藻混合营养培养的产氢效果。结果表明,含尿素混合营养培养菜茵衣藻产氢是含铵氮的培养基培养的6倍,无硫含尿素的混合营养培养具有最佳的产氢效果,是有硫含铵氮的培养基的10倍。谷氨酸及葡萄糖的添加对其生长和产氢也有促进作用,对菜茵衣藻生长和产氢促进作用的尿素的最佳添加量为0．25g/L,谷氨酸的最佳添加量为0．7g/L,葡萄糖的添加量为0．2g/L。     

Hsp70A-RBCS2融合启动子调控PHB合成酶基因在莱茵衣藻中的表达

利用Hsp70A-RBCS2融合启动子构建了新型的莱茵衣藻表达载体,并获得了聚-β-羟基丁酸（PHB）合成酶基因（phbC）的衣藻表达载体p105C124和pH105C124.通过＂珠磨法＂分别将上述两个衣藻表达载体导入细胞壁缺陷的莱茵衣藻CC-849（Chlamydomonas reinhardtii CC-849）中,得到了具有Zeomycin抗性的转基因藻株.Hsp70A-RBCS2启动子介导的外源基因遗传转化效率明显高于RBCS2启动子,Southern杂交结果显示,phbC基因以低拷贝数整合进莱茵衣藻的基因组DNA中.在光照下,Hsp70A-RBCS2融合启动子能够有效调控phbC基因在莱茵衣藻中的转录和翻译,得到的蛋白产物具有PHB合成酶活性,40℃热激诱导可使PHB合成酶的酶活性提高到1.8倍.因此,Hsp70A-RBCS2融合启动子可使phbC基因在莱茵衣藻中实现可诱导的表达,该研究对利用衣藻合成PHB具有重要的学术意义,进一步的研究将通过＂共转化＂法获得二价或三价的转基因藻,最终实现在转基因藻中合成PHB.     

内源性超氧阴离子自由基介导的莱茵衣藻光系统Ⅱ蛋白组分损伤

选取野生型莱茵衣藻CC-125和过氧化氢酶缺失突变体CC-2913为研究对象,采用spintrapping-ESR方法通过光照莱茵衣藻类囊体膜捕获到了O2·-,并且在同样条件下也检测到了来源于O2·-歧化产生的H2O2。另据类囊体膜电泳实验结果:莱茵衣藻在生长过程中添加内源SOD抑制剂TCNE后,CC-2913类囊体膜光系统蛋白组分的损伤要比野生型CC-125更为严重。通过对上述O2·-与H2O2信号的对比分析可知,虽然O2·-不是造成类囊体膜光系统Ⅱ蛋白组分损伤的直接因素,但它可借助歧化产物H2O2造成光系统蛋白组分的损伤。     

WD40重复蛋白家族基因At1g65030调控拟南芥种子的重量与体积

植物中WD40-repeat蛋白在细胞周期调控等方面具有重要作用。本研究鉴定了一株拟南芥WD40-repeat蛋白基因突变体at1g65030,与野生型植株相比种子重量增重体积变大,营养生长长势较弱,角果种子结实率较低。以突变体作为母本/父本与野生型父本/母本杂交,前者杂交后代未显示有母本的突变表型,后者部分杂交后代显示出父本的突变表型,统计突变体后代分离比符合1:1。用苯胺兰(DAB)、4,6-二氨基-2-苯基吲哚(DAPI)、2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)、碘-碘化钾花粉染色,发现花粉部分败育且主要为核败育。爱氏苏木精花粉染色结果显示可观察到正常减数分裂各时期形态。采取热不对称交错PCR(thermal asymmetric interlaced PCR,TAIL-PCR)方法确认突变基因位于第一条染色体65030位置,生物信息学分析表明该基因含有DWD基序。半定量RT-PCR分析发现在拟南芥发育晚期该基因在花器官中大量表达,过表达该基因使种子重量减轻。推测At1g65030影响了拟南芥花粉发育细胞核有丝分裂过程,该研究增加了人们对调控拟南芥花粉发育分子机制的认识。     

莱茵衣藻IFT22蛋白的原核表达、纯化及其多克隆抗体的制备

纤毛内运输蛋白IFT22是IFT复合物B中(IFT-B)的一个重要组分,但对其功能研究存在很大的争议,为深入研究IFT22功能,制备一支特异性好的IFT22抗体是必不可少的。该研究首先用纯度为93%的6×His标签IFT22抗原免疫新西兰大白兔,采集3次免疫后血清,间接ELISA法测定效价为1?64 000。抗血清经Protein A和抗原抗体纯化后, Western blot检测结果表明,以Chlamydomonas reinhardtii CC125全细胞为抗原时,孵育IFT22抗体后,只有一条带出现,说明anti-IFT22特异性非常好,是研究IFT22蛋白功能的绝佳材料。     

莱茵衣藻BBS8蛋白的原核表达、纯化及多克隆抗体的制备

为制备一支高特异性的莱茵衣藻BBS8兔源多克隆抗体, 研究首先在大肠杆菌中表达N-端6×His标签标记的BBS8融合蛋白(6×His::BBS8)并对其进行镍柱纯化, 而后将纯化所得6×His::BBS8蛋白免疫新西兰大白兔。免疫3次后采集少量抗血清, 利用间接ELISA法测定其效价为1﹕102400。然后, 利用protein A纯化珠对所得BBS8抗血清进行IgG亚型抗体富集, 接着利用大肠杆菌表达和纯化所得N-端MBP标签标记的BBS8(MBP::BBS8)对IgG抗血清进行抗原抗体亲和纯化。利用纯化后的anti-BBS8多克隆抗体对莱茵衣藻野生型CC-125和bbs8突变体藻种的全细胞蛋白提取物进行免疫印迹鉴定, 所得anti-BBS8多克隆抗体特异性较高, 适合用于后续莱茵衣藻BBS8蛋白功能的研究。