節(jié)旋藻對(duì)溫度脅迫的生理響應(yīng)與差異表達(dá)基因分析.pdf

1、為了提高規(guī)?；B(yǎng)殖節(jié)旋藻(螺旋藻)的生物量，雖然眾多學(xué)者根據(jù)生理生化指標(biāo)變化報(bào)道了溫度影響節(jié)旋藻生長(zhǎng)的作用機(jī)制，但采用轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法進(jìn)行相關(guān)研究的報(bào)道很少。因此，本文以課題組分離純化的節(jié)旋藻藻株(Arthrospira sp.)TJSD091的單藻絲純培養(yǎng)物為對(duì)象，在45℃、15℃脅迫處理24 h后進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，經(jīng)過對(duì)差異表達(dá)基因的功能注釋，并采用qRT-PCR技術(shù)對(duì)顯著差異表達(dá)的基因進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)測(cè)定相關(guān)生理指標(biāo)的變化，試圖全面揭示不

2、同培養(yǎng)溫度對(duì)節(jié)旋藻代謝途徑的影響，為溫度脅迫下節(jié)旋藻生長(zhǎng)調(diào)控過程及抗逆機(jī)制的研究奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下：
　　1.受到溫度脅迫的藻株，細(xì)胞內(nèi)主要脂肪酸的含量發(fā)生明顯變化。45℃培養(yǎng)時(shí)，總飽和脂肪酸及硬脂酸含量升高，有助于維持膜的穩(wěn)定性；15℃培養(yǎng)時(shí)不飽和脂肪酸，尤其是主要成分α-亞麻酸的含量顯著提高，增強(qiáng)膜的流動(dòng)性以維持細(xì)胞正常生理代謝活動(dòng)。轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：45℃時(shí)，脂肪酸去飽和酶?9 des基因表達(dá)下調(diào)使得硬脂酸含量增

3、加；15℃時(shí)，3-酰基-[?；d體蛋白]-還原酶基因和脂肪酸去飽和酶?9 des和?12 des基因的表達(dá)上調(diào)，因此不飽和脂肪酸大量合成。
　　2.受到溫度脅迫的藻株，光合色素如Chl a、PC和APC的含量顯著下降，光合作用受影響，相對(duì)生長(zhǎng)速率降低；Car在45℃培養(yǎng)時(shí)含量持續(xù)上升，不僅有助于高溫環(huán)境中光合作用的進(jìn)行，同時(shí)能夠有效清除細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的活性氧自由基，防止發(fā)生過氧化反應(yīng)。
　　3.與35℃相比，45℃/15℃下差異

4、表達(dá)基因總數(shù)分別為366/614個(gè)，其中45℃培養(yǎng)時(shí)上/下調(diào)的分別有192/174個(gè)，15℃培養(yǎng)時(shí)上/下調(diào)的分別有365/249個(gè)。溫度脅迫時(shí)差異表達(dá)基因顯著富集途徑主要是光合磷酸化和氧化磷酸化。另外，45℃培養(yǎng)時(shí)顯著富集途徑還包括核糖體蛋白亞基和HIF-1信號(hào)；15℃培養(yǎng)時(shí)顯著富集途徑還包括氮代謝。
　　4.無論是45℃還是15℃培養(yǎng)，細(xì)胞內(nèi)一些基因表達(dá)水平的變化趨勢(shì)一致。如光合系統(tǒng)中PSⅡ的反應(yīng)中心D1蛋白(psbA)、D2蛋