南极冰藻Chlamydomonas sp. ICE-L过氧化氢酶的热胁迫响应

为了研究南极冰藻的热胁迫应答机制，本文根据转录组测序得到的冰藻Chlamydomonas sp. ICE-L过氧化氢酶CiCAT基因分析了其编码蛋白的特征，同时研究了CiCAT基因表达和过氧化氢酶活性在培养温度升高时的响应变化情况。结果表明:CiCAT基因序列全长为2 066 bp，编码492个氨基酸。在过氧化氢酶的系统进化树中，南极冰藻与其他绿藻聚类为一个分支。CiCAT编码的蛋白序列与盐藻和红球藻的过氧化氢酶序列相似性较高，分别为80.5%和78.9%。当南极冰藻处于热胁迫条件下，CiCAT基因的相对表达量和过氧化氢酶活均呈现出先上升后下降的趋势，但在胁迫24 h时CiCAT基因的表达量变化不明显，而实验组的酶活显著高于对照组。在胁迫72 h时，基因表达量和酶活均达到最高值。研究初步表明，与在常温藻类和高等植物中的功能相似，在经受热胁迫的情况下，南极冰藻中的抗氧化酶系统也发挥着重要作用。     

温度对南极衣藻ICE-L(Chlamydomonas sp. ICE-L)谷胱甘肽含量及其相关酶活性的影响

采用分光光度法研究了在不同温度下(包括最适温度、低于或高于最适温度)南极衣藻ICE-L(Chlamydomonassp.ICE-L)谷胱甘肽(GSH)含量、蛋白含量、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽还原酶(GR)和谷胱甘肽硫转移酶(GST)活性,同时分析了已适应高温(16℃)的衣藻重新适应低温(8℃)时这些指标的变化,以期阐明谷胱甘肽系统与南极冰藻低温适应性的关系。结果表明,当温度低于对照组(最适温度8℃)时,蛋白含量降低,而GSH含量、GPx、GST和GR活性上升,已适应高温的衣藻重新适应低温时也出现类似的结果。但当温度高于最适温度时,GSH含量、GST和GPx活性下降,而蛋白含量和GR活力有上升的趋势,GR活力增长幅度比低于最适温度时的变化小。由此可见谷胱甘肽系统在南极衣藻低温适应过程中,GSH、GPx、GR、GST与低温适应呈正相关,同时除GR外其他因子与南极衣藻高温适应呈负相关,GSH及其相关酶在南极冰藻低温适应中具有重要作用。     

4种南极冰藻的生化组成对UV - B辐射增强的响应

实验室人工模拟南极UV—B辐射环境，对南极冰藻的生化组成变化进行了测定和分析，结果表明．UV—B辐射增强(70μW／cm^2)后，4种南极冰藻的总蛋白含量显著减少，其中脯氨酸、羟脯氨酸等6种氨基酸增加，谷氨酸、缬氨酸等减少；总脂含量明显增加，绿藻增加30％以上，硅藻增加超过15％；饱和脂肪酸含量降低，不饱和脂肪酸含量增加，并且产生了一些新的不饱和脂肪酸；Mg、Na和Al元素的含量显著降低，而Fe、Ca、Zn、Mn等含量却明显增加。总体来说，4种南极冰藻的灰分含量显著下降，有机成分明显增加。表明了南极冰藻对UV—B增强的积极响应．能调整自身对强辐射环境的适应性，这为深入研究冰藻对南极强辐射环境的适应性提供了科学依据。     

南极冰藻谷胱甘肽相关因子的测定

谷胱甘肽系统在清除活性氧和生物保护中发挥重要作用,探讨了南极冰藻胞内谷胱甘肽含量及谷胱甘肽相关酶的活力.采用分光光度法,对24种南极冰藻胞内谷胱甘肽含量、谷胱甘肽合成能力(GPA)、谷胱甘肽还原酶活力等进行测定.测定结果表明,南极蓝藻B-1中谷胱甘肽含量最高;南极衣藻ICE-L和南极硅藻GJ01的谷胱甘肽总产量居前2位;南极冰藻GPA普遍高于常温藻的.南极硅藻GJ01和南极衣藻ICE-L GR活力高于对照组的.培养基的选择表明,f/2培养基适合南极硅藻GJ01的生长,而Provasoli培养基适合南极衣藻ICE-L的生长.可见,南极冰藻成为谷胱甘肽的新来源是有可能的,尤其是南极硅藻GJ01和南极衣藻ICE-L.     

南极冰鱼和伯氏肩孔南极鱼EPO基因预测及生物信息学分析

运用PCR、TA克隆及二代测序技术获得了独角雪冰鱼(Chionodraco hamatus)、伯氏肩孔南极鱼(Trematomus bernacchii)的EPO区域基因组DNA序列,并结合生物信息学方法进行了基因结构与保守功能域等生物学特性研究。结果表明:克隆获得的独角雪冰鱼、伯氏肩孔南极鱼EPO基因序列分别为2727 bp和2820 bp,包括5个外显子和4个内含子结构,编码区全长皆为558 bp,推定编码185个氨基酸。理化性质分析得到两者的EPO蛋白皆为相对稳定的酸性可溶性蛋白。其三级结构预测结果都显示出典型的4个反相平行的α螺旋结构特征,保持了其在生物体内发挥的原有作用。多重序列比对显示,独角雪冰鱼EPO与伯氏肩孔南极鱼的氨基酸同源性为95.2%,而与其它物种的同源性在53.9%—85.5%之间。系统发育树显示,独角雪冰鱼、伯氏肩孔南极鱼的EPO基因与鱼类的同源基因聚类,系统进化情况同亲缘关系一致,表明EPO基因在进化过程中具有较强保守性。本研究为揭示EPO基因在南极冰鱼内的遗传特性提供理论依据,并为进一步探讨EPO基因在极端低温高氧环境中的鱼类适应性进化研究奠定了基础。     

南极冰藻极端环境适应性的研究进展

南极冰藻对南极海冰生态系统初级生产力的直接贡献率超过20%,是地球上能够在海冰中旺盛生长的罕见的生物群落.单细胞的南极冰藻,在低温、低光照和高盐度的海冰盐囊中能够生存是其在生理、代谢和遗传上进行了复杂的适应性改变,通过产生特殊的冰活性物质、不饱和脂肪酸、色素蛋白复合物等来适应这种极端环境.同时,尽管南极臭氧层被破坏甚至出现巨大空洞,紫外线辐射显著增强,但对南极冰藻的影响并不明显.南极冰藻中的抗辐射活性物质可能起着重要作用,这些抗辐射物质往往结构新颖且活性强,能消除或减轻紫外线的伤害.     

淋巴囊肿病毒锌指蛋白基因lcn140的原核表达与结构分析

应用生物信息学分析方法,预测到中国牙鲆淋巴囊肿病毒分离株(LCDV-cn)的lcn140基因编码锌指蛋白.为了进一步研究lcn140基因的功能,本文对lcn140基因进行了原核表达与结构分析.首先将lcn140基因克隆到pET24a(+)原核载体,再以E.coli BL21(DE3)为宿主菌表达目的蛋白;通过生物信息学软件分析,了解其结构与序列特征.结果表明,lcn140基因在原核载体中得到成功表达,表达的his标签融合蛋白主要以包涵体形式存在;在结构和序列方面,lcn140基因编码C3H1型锌指蛋白,其含有4个C3H1锌指结构和4段简单重复序列.该结果为LCDV-cn的发生、发展提供了分子基础.     

南极冰藻Chlamydomonas L4的RPS5基因的获得及其在分类中的作用

通过对南极冰藻L4(Chlamydomonas L4)cDNA文库的筛选,克隆出一个具有5'和3'非编码区的40S核糖体蛋白S5(RPS5)全长基因序列.通过与GenBank中日本凋毛藻、拟南芥、果蝇、斑马鱼、非洲爪蟾、人等物种的同源基因或ESTs序列比对,得到了根据RPS5基因的序列相似性绘制的系统分类树,其符合传统的物种分类系统.证明了通过持家基因的一种--RPS5基因的序列相似性进行分子分类学研究具有可行性.     

海洋球石藻(Emiliania huxleyi)病毒硫氧还蛋白(TRX)基因的克隆及生物信息学分析

首次从海洋球石藻病毒(Emiliania huxleyi virus-EhV99B1)中克隆了硫氧还蛋白(Trx)基因(该序列已提交GenBank,登录号:GU109280)。系统进化关系分析表明:EhV99B1-Trx与GenBank中已报道的EhV86-Trx(NC_007346)有很高的同源性,核酸及其推导的氨基酸序列的同源性分别为98%和100%,而与其它物种的Trx序列同源性仅为9.8%-18.8%。采用生物信息学方法和工具分析了EhV99B1-Trx的生化参数,预测了该蛋白的高级结构。结果表明:(1)EhV99B1-Trx基因的开放阅读框全长591bp,编码196个氨基酸,蛋白的相对分子量为22.1kDa,理论等电点为5.27;(2)EhV-99B1-Trx N端蛋白结构域具有保守的Cys-Gly-Pro-Cys(CGPC)硫氧还蛋白氧化还原活性位点氨基酸基序;(3)对该蛋白二、三级结构分析预测结果进一步证实EhV99B1-Trx基因编码的为一种新型的硫氧还蛋白家族成员。     

小球藻△12脂肪酸去饱和酶基因的克隆与序列分析

利用已报道的△12脂肪酸去饱和酶基因序列的保守区域,设计简并引物,通过RT-PCR的方法获得了小球藻NJ-7的内质网型△12脂肪酸去饱和酶基因(CvFAD2)的部分序列,然后采用RACE的方法分别克隆到5'片段和3'片段,拼接后设计特异引物扩增到全长cDNA.该基因全长为2 032 bp,ORF为1158 bp,编码385个氨基酸,分子质量约为44 ku.根据已经得到的CvFAD2序列推导成氨基酸序列与一些已知物种的FAD2氨基酸序列相比较,同源性分别为普通小球藻(Chlorella vulgaris)75%,莱菌衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)57%,石榴(Punica granatum)57%,麻疯树(Jatropha curcas)52%.系统发育分析表明,南极小球藻CvFAD2基因与真核微藻(衣藻和普通小球藻)的FAD2基因聚在一起,介于真菌与高等植物之间,并且真核微藻FAD2基因与高等植物的同源性更高,推测其在进化上与高等植物的亲源关系更近.