微拟球藻Ⅰ型脂酰辅酶A:二脂酰甘油酰基转移酶编码基因NoDGAT1A的功能分析

从微拟球藻高产油藻株IMET1的cDNA中,克隆出一个I型脂酰辅酶A:二脂酰甘油酰基转移酶的编码基因NoDGAT1A,该基因共编码437个氨基酸,与拟南芥I型DGAT的氨基酸序列相似度为38%,且含有至少9段高疏水区。随后,NoDGAT1A被转化入营养缺陷型酿酒酵母三脂酰甘油合成突变株H1246中进行诱导表达。结果表明,在外加二十碳五烯酸(EPA)时,表达No DGAT1A的H1246能够产生三脂酰甘油(TAG),针对其TAG的分析表明,与酵母DGAT相比,表达NoDGAT1A的H1246产生的TAG中含有更多的EPA,说明NoDGAT1A具有更强的合成含EPA的TAG之能力。此外,16:0(63.82%)和18:0(27.98%)是其TAG中主要的脂肪酸链成分,说明NoDGAT1A合成的TAG侧链仍以长链饱和脂肪酸为主。NoDGAT1A对微拟球藻中TAG的合成具有重要作用,也为以微拟球藻为模式的产油微藻TAG和EPA代谢网络提供参考。     

微拟球藻I 型脂酰辅酶A: 二脂酰甘油酰基转移酶编码基因NoDGAT1A的功能分析

从微拟球藻高产油藻株IMET1 的cDNA 中, 克隆出一个I 型脂酰辅酶A: 二脂酰甘油酰基转移酶的编码基因NoDGAT1A, 该基因共编码437 个氨基酸, 与拟南芥I 型DGAT 的氨基酸序列相似度为38%, 且含有至少9 段高疏水区。随后, NoDGAT1A被转化入营养缺陷型酿酒酵母三脂酰甘油合成突变株H1246 中进行诱导表达。结果表明, 在外加二十碳五烯酸(EPA)时, 表达NoDGAT1A 的H1246 能够产生三脂酰甘油(TAG), 针对其TAG 的分析表明, 与酵母DGAT 相比, 表达NoDGAT1A 的H1246 产生的TAG 中含有更多的EPA, 说明NoDGAT1A 具有更强的合成含EPA 的TAG 之能力。此外, 16: 0(63.82%)和18: 0(27.98%)是其TAG 中主要的脂肪酸链成分, 说明NoDGAT1A 合成的TAG 侧链仍以长链饱和脂肪酸为主。NoDGAT1A对微拟球藻中TAG 的合成具有重要作用, 也为以微拟球藻为模式的产油微藻TAG 和EPA 代谢网络提供参考。     

绿潮浒苔具有广泛底物特异性的二酰基甘油酰基转移酶1的功能研究

三酰基甘油(甘油三酯)是生物体内主要的碳和能量储存形式，也是细胞膜和信号分子的重要组成部分，它们在多种生理过程和环境胁迫响应中发挥重要作用。酰基辅酶A:二酰基甘油酰基转移酶(DGAT)催化真核生物甘油三酯合成途径中最后一步和唯一的酰基化步骤。本研究从绿潮浒苔中鉴定并获得了一个新的二酰基甘油酰基转移酶UpDGAT1基因，并在酿酒酵母甘油三酯缺失合成四重突变体中通过异源表达验证了该基因的功能。薄层色谱和BODIPY染色结果表明，浒苔UpDGAT1基因能够恢复酵母中甘油三酯的合成和脂质体的形成。酵母细胞的脂肪酸组成分析显示，浒苔UpDGAT1具有广泛的底物特异性，可接受饱和、单不饱和和多不饱和酰基辅酶A作为底物。高盐度和高温胁迫增加了浒苔UpDGAT1基因的表达和浒苔甘油三酯的积累。本研究为进一步解析UpDGAT1在浒苔甘油三酯积累和胁迫响应中的作用提供了基础。     

兼养小球藻在不同浓度Fe3+培养下的蛋白质组学研究

为研究小球藻(Chlorella vulgaris)对不同浓度Fe~(3+)的响应,测定了自养和乙酸兼养小球藻在不同浓度Fe~(3+)条件下的生长速率和油脂含量,比较分析了兼养小球藻在不同浓度Fe~(3+)下的蛋白质组表达差异。结果表明,兼养小球藻比自养小球藻生长速率快,积累的生物量多,在缺铁条件下中性脂含量高。蛋白质组分析显示:在缺铁条件下光合作用相关蛋白含量最低;在缺铁和高浓度铁条件下,热激蛋白、蛋白合成和糖代谢等过程相关蛋白表达都下调,表明缺铁和高浓度铁条件对小球藻的生长都是逆境条件;在缺铁条件下氨基酸代谢相关蛋白表达上调,这可能是由于NO_3~–同化下降,氨基酸合成减少,需要进行氮的回收利用。上述结果表明:在兼养条件下缺铁培养的小球藻可获得较高生物量和中性脂含量;而高浓度铁能促进小球藻生长,但不能提高中性脂含量,对藻细胞也有一定的胁迫效应。     

一株蹄形藻(Kirchneriella sp.)的生长和油脂积累潜力评价

优质产油藻种是实现微藻油脂产业化生产的基础,蹄形藻可以积累高含量的储藏性三酰甘油,但其是否具有微藻油脂开发潜力,目前仍然缺少系统的评价。利用形态学和分子技术对分离自暨南大学南湖的一株微藻进行鉴定,通过设置4种硝酸钠浓度(3.6、9.0、18.0和36.0 mmol/L),测定生物质浓度、总脂含量、脂肪酸组成、光合效率等指标,评价该藻株的产油能力,并利用现有模型,计算生物柴油的质量参数。经鉴定该藻株为蹄形藻JNU-3201 (Kirchneriella sp. JNU-3201),在整个培养周期内,其碳水化合物含量(干重)均低于20%,蛋白质含量呈降低趋势,总脂含量逐渐增加,说明脂类是该藻的主要储能物质;主要脂肪酸包括油酸(C18︰1)、棕榈酸(C16︰0)和亚油酸(C18︰2);该藻株的生长和油脂含量明显受氮素水平影响,在最低氮浓度条件下(3.6mmol/L),获得最高总脂含量(46.92%±1.52%,干重),在最高氮浓度条件下(36.0mmol/L),获得最高生物质浓度[(6.53±0.11)g/L],在18.0 mmol/L条件下,获得最高总脂产量[(2.43±0.06) g/L...     

黄海春季和秋季中华哲水蚤脂类含量及组成分析

脂类物质在哲水蚤的休眠、繁殖以及个体发育过程中发挥着重要作用,通过分析2010年11月(秋季)和2011年4月(春季)黄海中华哲水蚤Calanus sinicus的脂类组成,对脂类各组分的生理功能进行了初步探讨。结果表明,春季、秋季中华哲水蚤雌体脂类平均含量占干质量的10.6%和12%,C5期个体脂类含量偏高,占到干质量的17%。中华哲水蚤所含脂类主要由蜡脂和磷脂组成,两种脂类约占总脂的90%,三酰甘油含量约占总脂的6%。结合种群结构对脂类的生理作用进行了初步探讨,发现:(1)蜡脂作为主要的能量储存方式,其含量变化反映出不同发育期、不同季节中华哲水蚤的能量需求变化;(2)磷脂作为结构性脂类在中华哲水蚤个体生长与生殖过程中具有重要作用;(3)三脂酰甘油在中华哲水蚤中的含量不高,但是可能在脂类转化利用过程中发挥作用。     

莱茵衣藻FAB2 的原核表达以及不同胁迫条件下的表达模式

脂肪酸去饱和酶(fatty acid desaturase)是不饱和脂肪酸合成途径的关键酶,催化脂肪酸链的特定位置脱氢形成双键,其通过引入双键调节脂肪酸不饱和度,以适应周围环境的变化。莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)质体酰基-酰基载体蛋白去饱和酶(plastid acyl-ACP desaturase,FAB2)在Δ9位脱氢,催化脂肪酸中第1个双键的形成。本文首先在大肠杆菌中异源表达了FAB2,另外将其氨基酸序列与其他高等植物、微藻、真菌等进行了多序列比对以及系统进化分析,推测其与高等植物亲缘关系更近。利用定量RT-PCR技术研究了衣藻FAB2基因不同胁迫条件下的表达模式,结果表明4℃+0%NaCl,25℃+1%NaCl胁迫条件下FAB2基因表达量都有一定程度升高。     

海洋沉积物中一株铁还原细菌分离及Fe(Ⅲ)还原性质

以渤海(塘沽海域)沉积物为材料,富集异化铁还原混合菌群。采用三层平板方法,从混合菌群中纯化出一株异化铁还原细菌KB52。通过形态观察和16S r RNA基因序列分析,菌株命名为Klebsiella sp.KB52(Gene Bank号KM233642)。在葡萄糖为电子供体,Fe(OH)_3为电子受体条件下厌氧培养菌株KB52,其细胞生长和Fe(Ⅲ)还原具有明显耦合关系。碳源分别设置为葡萄糖、乳酸钠、丙酮酸钠、乙酸钠、甲酸钠和丙酸钠,在海水培养条件下菌株KB52以丙酮酸钠为碳源时,菌株培养液累积Fe(Ⅱ)浓度最高,为4.41 mmol/L±0.59 mmol/L。菌株KB52在设定NaCl浓度范围内,都能够生长并具有铁还原性质,菌株表现出较强的耐盐性。NaCl质量浓度为4 g/L时,菌株KB52还原Fe(Ⅲ)效率最高,Fe(Ⅱ)达到4.95 mmol/L±0.72 mmol/L。铁还原细菌KB52在淡水和海水条件下能够生长并具有铁还原性质,可用于近海沉积物中微生物介导异化Fe(Ⅲ)还原过程,进一步应用于治理海洋环境污染。     

镉对共培养赤潮微藻的急性毒性效应研究——基于流式细胞术的研究探讨

在实验条件下,利用流式细胞术探讨了重金属镉对赤潮异弯藻和微小原甲藻的种群增长和种间竞争的影响,实验结果如下:(1)共培养的条件下,Cd2+胁迫前后2种微藻的细胞体积和细胞内容物复杂程度没有一致的变化规律,但叶绿素a含量和存活率均呈下降趋势;(3)叶绿素a荧光值和存活率可以考虑作为Cd2+胁迫增强的微藻生物标志物系统的指标。     

缺氮培养条件对胶球藻C-169油脂积累及其脂肪酸组成的影响

随着石油资源短缺的加剧,利用微藻生产生物柴油获得了全世界范围的关注,其中筛选高含油藻种是微藻能源产业的基本环节。本文研究了缺氮培养对胶球藻C-169在生长速率、油脂含量以及脂肪酸组成等方面的影响,结果显示,氮缺乏条件下,C-169从第3天开始生长速率明显低于正常培养组,10d后细胞密度维持在大约1.6×107cells/mL,为初始细胞密度的约33倍。而根据尼罗红荧光显微观察其在培养的第12天油脂积累达到最高,此时总脂中脂肪酸的含量由开始的0.089ng/1 000cells增长到1.135ng/1 000cells,而三酰甘油(TAG)占总脂比例达到的74.6%,其中以C16或C18饱和或单不饱和脂肪酸为主,其中油酸(18:1)的量占据了中性脂TAG的一半以上,符合生产高品质生物柴油的要求。     

不同适温海洋富油微藻在富碳培养条件下的油脂积累特性研究

本实验分别针对3株低温藻株:微拟球藻Nannochloropsis sp.ZL-12、四爿藻Tetraselmis chui ZL-33和小球藻Chlorellasp.ZL-45,3株中温藻株:球等鞭金藻Isochrysis galbana CCMM5001、等鞭金藻Isochrysis sp.CCMM5002和微拟球藻Nannochloropsis sp.CCMM7001,3株高温藻株:微拟球藻Nannochloropsis sp.JN1、绿色巴夫藻Pavlova viridis JN2和海洋小球藻Chlorellasp.JN3,研究了在通入0.03%(空气)、5%、10%3个CO2浓度梯度条件下的生长特性,同时考察了其总酯及中性脂的累积情况。结果显示,富碳培养有利于不同温度条件下9株藻株的生长,除微拟球藻Nannochloropsis sp.CCMM7001最适生长的CO2浓度为5%外,其余8株藻株最适生长的CO2浓度均为10%。在低温和高温条件下,6株海洋富油微藻在通入10%CO2时具有最大生物量产率,在中温条件下球等鞭金藻和等鞭金藻在通入10%CO2时获得最大生物量产率,而微拟球藻在通入5%时获得最大生物量产率,随着CO2浓度的增加,9株藻株的总脂含量和中性脂含量有明显提高。低温和中温藻株的总脂含量高于高温藻株的总脂含量,从中性脂的累积规律来看,9株藻株均在平台期的累积达到最大值,GC-MS分析结果表明,9株微藻适合制备生物柴油的C14~C18系脂肪酸相对含量在不同CO2条件下基本保持不变,维持在90%左右。实验结果显示,所研究的藻株作为富油高固碳优良藻株,具备用于海洋生物质能耦合CO2减排开发的潜力。     

两株硅藻筒柱藻和纤细角毛藻的油脂生产

通过气泡柱光反应器评价了两株硅藻筒柱藻(Cylindrotheca fusiformis)和纤细角毛藻(Chaetoceros gracilis)的生物量、油脂及甘油三脂的积累.结果发现,其生物量与油脂产率相当,脂肪酸组成方面,也均以C16:0和C16:1为主,但是筒柱藻的油脂组成以甘油三酯为主,纤细角毛藻的油脂以单酰甘油酯、磷脂和糖脂为主.通过培养条件的优化,发现相比于降低初始氮元素与硅元素,降低培养液盐度,能够获得更高的生物量、油脂以及甘油三脂产率.通过筒柱藻批次培养最高获得了0.36 g/(L·d)的甘油三脂产率,且甘三酯占收获干物质的50%以上,具有相当好的应用潜力.     

富油微藻富碳培养下油脂积累及固碳研究

微藻固碳是一种新型节能减排技术，具有长期可持续发展的潜力。本文对两株富油微藻（球等鞭金藻和微拟球藻）进行了富碳培养下生长特性及中性脂积累特性的研究。两株富油微藻的最佳培养条件为10%CO₂浓度和f培养基。本研究对两株富油微藻的最大生物量产率、总脂含量、最大油脂产率、微藻的C含量和CO₂固定率进行了测定。球等鞭金藻的各参数指标分别为：142.42±4.58g/（m²·d），39.95%±0.77%，84.47±1.56g/（m²·d），45.98%±1.75%和33.74±1.65g/（m²·d）。微拟球藻的各参数指标分别为：149.92±1.80g/（m²·d），37.91%±0.58%，89.90±1.98g/（m²·d），46.88%±2.01%和34.08±1.32g/（m²·d）。实验结果显示，两株海洋微藻均属于高固碳优良藻株，适合应用于微藻烟气减排技术开发，具备用于海洋生物质能耦合CO₂减排开发的潜力。     

敌百虫对两种赤潮微藻生长的毒性效应研究

敌百虫是使用最为广泛的有机磷农药之一,在水产养殖中主要用于防治甲壳类寄生虫。本文研究了72 h的急性暴露以及25 d的亚慢性暴露下,敌百虫对两种赤潮微藻海洋卡盾藻和锥状斯氏藻生长的影响,以了解敌百虫对海洋微藻的毒性及海洋初级生产力的影响。在急性暴露下,高质量浓度敌百虫能明显抑制两种藻细胞的生长,而低质量浓度则对藻细胞的生长影响不明显,敌百虫对海洋卡盾藻和锥状斯氏藻生长的72 h EC50分别为32.1 mg/L和22.1 mg/L。在亚慢性暴露下,两种藻细胞对敌百虫的敏感性相近,高质量浓度组(25 mg/L)的藻细胞在暴露的第7~9天就全部死亡;1 mg/L的低质量浓度组,藻细胞的生长状况与对照组相近;5 mg/L和10 mg/L质量浓度组在暴露初期对藻细胞生长具有抑制作用,但在暴露后期则明显刺激了藻细胞的生长。本研究说明水环境背景质量浓度下的敌百虫不会抑制浮游植物的生长,但施药一段时间后,可刺激藻细胞的生长,从而增加了引发赤潮的风险。     

重金属锌对海洋微藻藻源氨基酸产出的影响

锌是海洋微藻生长必需的金属元素,低浓度时可促进微藻的生长,而在高浓度时则表现为抑制其生长。受人类活动的影响,海洋中锌有富集增加的趋势,从而会对海洋微藻的生长产生影响。本论文探究了锌离子以及纳米氧化锌对硅藻中肋骨条藻(Skeletonemacostatum)和新月菱形藻(Nitzschia closterium)生长的影响,特别是对藻源氨基酸产生的影响,结果发现:纳米金属颗粒会通过释放离子的形式抑制海洋浮游植物的生长,中肋骨条藻比新月菱形藻对锌的响应更敏感。锌离子和纳米氧化锌可通过抑制浮游植物的生长来减少氨基酸的释放量和改变藻源氨基酸的种类,从而可能会对海洋氮循环过程产生影响。     

防污剂Irgarol 1051对三角褐指藻生长及生理特性的影响

为研究防污剂Irgarol 1051对微藻生长及生理生化特性的影响,以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为材料,分析了Irgarol 1051对P.tricornutum生长、叶绿素a含量、可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活力及丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量等的影响。结果表明:Irgarol 1051可抑制P.tricornutum的生长,并诱导其产生耐受性;P.tricornutum中叶绿素a、可溶性蛋白质含量及SOD酶活力等均随Irgarol 1051质量浓度的增加而升高,以维持其生长和生理状态;随着Irgarol 1051质量浓度的升高,藻细胞中MDA含量显著增加,表明细胞中活性氧自由基(Reactive oxygen species,ROS)过量积累,这将破坏藻细胞的膜结构与功能。研究结果将为探讨Irgarol1051对微藻的效应机制及其环境风险评价提供数据资料和科学依据。     

多形微眼藻在不同氮源条件下固碳途径的转录组解析及与其他微藻的比对

本研究通过转录组技术对不同氮源培养下的多形微眼藻(Minutocellus polymorphus)固碳途径进行分析。通过对转录本进行NR、NT、Swiss-Prot和KOG富集分类及GO、KEGG相关代谢途径和基因差异表达分析,构建了多形微眼藻固碳途径。研究发现该藻除具有C_3固碳途径外,还具有较完整的C_4固碳通路。在注释到的164个固碳相关编码基因中,有33个出现明显表达差异。根据基因的差异表达情况可以发现,在有机氮源中多形微眼藻C_3固碳途径的核酮糖-1,5-二磷酸再生阶段和C_4固碳途径的磷酸烯醇式丙酮酸再生阶段相关编码基因均有上调表达, C_4固碳羧化阶段相关编码基因均有下调表达。研究对比了多形微眼藻与假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)、三角褐脂藻(Phaeodactylum tricornutum)和抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)固碳途径的异同点,发现多形微眼藻与抑食金球藻有相似的C_4固碳途径,与三角褐脂藻有相似的C_3固碳途径。进一步分析多形微眼藻碳氮代谢途径基因表达情况,发现两种代谢途径相互支撑,存在协同效应。研究结果可丰富微藻的固碳通路研究,也可为深入分析褐潮暴发原因提供依据。