圆紫菜(Pyropia suborbiculata)减数分裂时期的遗传分析与叶状体形态建成

本文以圆紫菜的绿色突变体(LT)和红色突变体(HT)进行杂交实验,证实了圆紫菜减数分裂发生的时期,并观察了圆紫菜的早期发育和形态建成过程。杂交F1叶状体中,出现了2种亲本色和2种重组色,它们分别为绿色(G,母本色)、红色(R,父本色)、野生色(W)和黄褐色(Y)。4种颜色在F1叶状体中形成了大量由2—4个色块组成的颜色嵌合体,色块出现了分离并呈线性排列。F1叶状体中嵌合体所占比例为82.9%,其中两嵌合最多,三嵌合次之,四嵌合最少。4种颜色在嵌合体的分离比为1G:0.97R:0.88W:0.69Y。上述结果证实圆紫菜的减数分裂发生在壳孢子萌发初期。减数分裂产生的四分子呈线形排列,随后继续发育成叶状体,叶状体发育至7—9个细胞时进行第一次纵向分裂,叶状体形态变宽。随后,圆紫菜梢部开始大量形成和放散单孢子,最终导致圆紫菜的形状为圆形或肾脏形。     

不同光质对坛紫菜果孢子和壳孢子萌发的影响

本研究探究了白、蓝、红、绿光4种光质对坛紫菜(Pyropia haitanensis)果孢子和壳孢子萌发的影响。结果表明,与白光相比,用绿光培养时,果孢子萌发管分枝形成速度、萌发管生长速度,以及壳孢子的细胞分裂速度均相对较快,用红光与蓝光培养时则相对较慢。不同光质对坛紫菜果孢子和壳孢子的存活率无显著影响,但能造成萌发体色泽呈现明显差异。刚从孢子囊释放出来的两种孢子均呈黄褐色,经白光培养的两种孢子以及蓝光培养的果孢子,其萌发体颜色加深至鲜红色,蓝光培养的壳孢子萌发体颜色加深尤为明显,最终呈深紫红色,而红光和绿光培养的两种孢子颜色变浅,最终呈浅黄褐色。研究表明,绿光培养可能不利于坛紫菜孢子萌发过程的色素积累,但有利于孢子萌发及萌发体的生长。     

紫菜色素突变体诱导的研究--Ⅰ.NG对紫菜壳孢子诱变的效果及遗传分析

用强诱变剂N－甲基－N‘－硝基－N－亚硝基胍（NG）处理条斑紫菜、坛紫菜和半叶紫菜的新放散壳孢子，进行色素突变体诱导。结果表明：（1）各实验对照组均未检出突变事例。（2）处于萌发状态的三种紫菜壳孢子个体，在NG的诱变作用下都出现了色素突变。在实验的最低剂量（10μg/mL）处理中，条斑紫菜的突变率为57.9%，坛紫菜为30.7%，半叶紫菜为51.7%，均达到了很高的突变水平；（3）增加诱变剂浓度或延长诱变处理时间，并不能使突变率得以提高。在实验范围内，三种紫菜析诱变结果基本相似，各处理组的结果相当接近，突变率趋于接近50％水平。实验结果表明，亚硝基胍（NG）浓度为10μg/mL、处理时间为30min是适宜的诱变条件。     

条斑紫菜壳孢子超微结构研究

应用戊二醛、锇酸固定,环氧树脂包埋,醋酸双氧铀-柠檬酸铅制作切片,以透射电镜观察条斑紫菜(Porphyra yezoensis)壳孢子的超微结构,结果表明:壳孢子外包被一层薄的细胞壁,中央为一个由同心片层结构的类囊体膜构成的轴生星状色素体,色素体中有一个无淀粉鞘包被的蛋白核,类囊体膜上附有嗜锇性的质体小球.壳孢子细胞核位于色素体的一侧,呈不规则的长圆形,核仁偏于核的一侧.在胞质中分布有线粒体、红藻淀粉、液泡等细胞器.与放散前的成熟壳孢子囊枝细胞超微结构比较,成熟壳孢子超微结构的变化主要有细胞壁变薄,色素体结构松散甚至退化,蛋白核分裂,液泡数量增多而红藻淀粉数量减少等,这些变化反映了成熟壳孢子基本细胞特征,同时反映了在壳孢子生长发育过程中温度下降、光照时间缩短和光照强度减弱等环境因素的变化.     

悬浮生长的条斑紫菜膨大藻丝无性系的培养及产生壳孢子的研究初报

１９９０年以来，采用多因子正交试验方法，对悬浮生长的条斑紫菜膨大藻丝即孢子囊技生长发育规律进行研究。通过细胞工程方法，建立悬浮培养的膨大藻丝无性系，并使该无性系长年大量繁殖。经过对膨大藻丝的生长发育调控，可使膨大藻丝适时，大量放散壳孢子。     

条斑紫菜(Porphyra yezoensis)选育品系壳孢子的放散量与耐高温性研究

模拟生产培育条件, 对条斑紫菜选育品系(T-17)和野生型品系(WT)的贝壳丝状体在不同温度下的壳孢子放散量及壳孢子萌发体的生长发育进行了研究。 结果表明, 在 18、 23、 24 和 25℃下, 连续放散16d的平均每壳的壳孢子量, T-17分别为8.6×10⁶、 3.4×10⁶、 5.4×10⁵和0个, WT分别为8.0×10⁶、2.8×10⁶     

温度和潮汐对条斑紫菜单孢子放散的影响

条斑紫菜(Porphyra/Pyropia yezoensis)可以产生单孢子,因其能快速直接萌发成叶状体,所以在生产上具有重要的应用价值。本实验主要研究了采样的潮汐周期和地理群体对条斑紫菜叶状体产生单孢子的影响,发现不同采样时间所造成的环境温度变化和潮汐的变化(即节律性的干出)以及不同采样地点所代表的遗传多样性都对单孢子的放散有显著影响。     

温度对不同地理种群萱藻孢子附着、萌发及幼配子体早期发育的影响

为比较中国南北方不同地理种群萱藻繁殖生物学特性的差异,本研究应用实验生态学方法,以实验室保存的野生萱藻种质为材料,比较了温度对中国北方(大连)、南方(温州)不同地理种群萱藻孢子附着、萌发及幼配子体早期发育的影响。结果显示,大连萱藻孢子附着的适宜温度范围为14～18℃,最适温度为16℃,而温州萱藻孢子附着的适宜温度范围为16～20℃,最适温度为18℃;大连萱藻孢子萌发的适宜温度范围为10～18℃,14℃下孢子萌发率最高,实验第9天萌发率达到(19.62±0.78)%,温州萱藻孢子萌发的适宜温度范围为12～18℃,16℃下孢子萌发率最高,实验第9天萌发率达到(19.94±1.45)%;大连萱藻幼配子体生长的适宜温度范围为10～16℃,最适温度为12℃,该温度下培养30 d幼配子体长度为(0.50±0.03) mm,温州萱藻幼配子体生长的适宜温度范围为12～16℃,最适温度为14℃,该温度下培养30 d幼配子体长度为(0.41±0.01) mm。     

条斑紫菜( Porphyra yezoensis) 耐高温品系的筛选及特性分析

采用60Co-γ射线诱变和高温胁迫处理条斑紫菜野生品系(WT),进行了耐高温品系的选育研究。结果表明,在18℃和22℃组,所选育的耐高温品系(TM-18)和WT品系的壳孢子存活率无显著差异,但在24℃和25℃组,TM-18与WT相比,壳孢子存活率分别提高了274%和296%,畸形苗率分别下降了286%和161%,假根发生率分别提高了151%和429%。将18℃培养50d的苗再分别在18℃、22℃和24℃下再培养30d,TM-18苗的绝对生长率分别为WT苗的3.82、3.16和4.95倍,特定生长率为WT苗的1.53、1.49、2.10倍。在24℃下培养15d或25℃下培养10d,WT苗停止生长,出现了卷曲和严重腐烂,而TM-18苗仍然生长良好,不腐烂。另外,TM-18的三种主要光合色素(Chl.a、PE和PC)含量明显比WT高。上述结果说明,TM-18是一个颜色好、生长快和耐高温的优良品系。     

条斑紫菜壳孢子幼苗非基部假根的生长

用条斑紫菜壳孢子作材料,对室内（１０～２５℃,８～４５μｍｏｌｐｈｏｔｏｎｍ－２ｓ－１,１２Ｌ∶１２Ｄ）萌发的壳孢子苗进行观察,结果是：１０～２０℃,壳孢子苗形态正常,只有最靠近基部的细胞长出假根;而２５℃的不同光强下,相当比例的幼苗表现分段现象;每个藻段基部细胞有一个较大的液泡,细胞的长宽比接近１,从这一细胞长出假根的现象较普遍。假根长出的方向多数向着藻体的基部,个别向着藻体端部。非基部假根的产生有两个必要的条件：（ａ）壳孢子苗是形态嵌合体;（ｂ）培养温度是２５℃。这一现象在紫菜中首次报道,并对其出现的普遍性和产生机理进行了讨论。     

坛紫菜耐低盐品系的选育与特性分析

本实验室采用人工诱变技术获得一个坛紫菜耐低盐品系(YZ-7),为了验证该品系的耐低盐性状能否遗传,本文对其壳孢子和F1叶状体的低盐耐受性分别进行了测试,并以坛紫菜野生品系(WT)作为对照,结果表明:在不同盐度下培养2周的YZ-7和WT的壳孢子,在26盐度组存活率无显著差异;在15盐度组,YZ-7的壳孢子存活率和假根发生率分别比WT提高了34%和35%;在8和5盐度组,YZ-7的壳孢子存活率、分裂率及假根发生率分别比WT提高了65%、32%和62%,以及137%、80%和154%;在3盐度组,YZ-7的壳孢子存活率和分裂率分别比WT提高了458%和171%,其中约44.9%的YZ-7壳孢子萌发体能形成假根,而WT的壳孢子萌发体基本上不长假根。在26盐度中培养35d后的F1叶状体再分别在26、15、8、5和3盐度下培养30d,YZ-7叶状体的特定生长率分别为WT的1.7、1.9、1.5、1.6和1.6倍,绝对生长率分别是WT的3.4、4.1、1.8、2.0和1.6倍。此外,YZ-7叶状体的叶绿素荧光活性(PSⅡ最大光量子产量、实际光量子产量)及三种主要光合色素(叶绿素a、藻红蛋白和藻蓝蛋白)的含量也明显高于WT。上述结果证实,坛紫菜选育品系YZ-7是一个耐低盐且生长快的优良品系,其优良性状可稳定传递给下一代,有望被培育成适宜栽培的新品种。     

不同氮浓度下盐胁迫对坛紫菜(Pyropia haitanensis)生长和光合作用的影响

为了探讨在不同氮浓度条件下盐度胁迫对坛紫菜(Pyropia haitanensis)生长和光合生理的影响,设置高(500μmol/L)、低(50μmol/L)2个氮浓度和15、30和45三个盐度水平,将坛紫菜叶状体在不同的氮和盐度条件下适应培养7d后,测定藻体的生长、色素含量、光合放氧和快速光反应曲线等生理指标。结果显示:在低氮条件下,坛紫菜的生长速率随盐度增加而递减;在高氮下,30盐度水平培养的藻体具有最大生长速率。低氮条件下,叶绿素a(Chl a)、类胡萝卜素(Car)、藻红蛋白(PE)和藻蓝蛋白(PC)的含量在盐度15中较高,而在盐度30和45之间没有显著差异;高氮条件下,盐度对藻体Chl a和Car的含量没有显著影响,但相对于盐度30的处理,盐度15和45都显著降低了PE和PC的含量,虽然这两种色素含量在两个盐度处理间没有显著差异。不同的氮和盐度处理对藻体的光合放氧速率几乎没有影响,除了高氮条件下,单位湿重的放氧速率在盐度30中较低而单位Chl a的放氧速率在盐度45中稍高。从快速光反应曲线的结果看出,盐度虽然对光饱和点(Ik)、电子传递效率(α)和最大相对电子传递速率(r ETRmax)没有显著影响,但高盐胁迫显著提高了光抑制项的值(a)。综上所述,高盐度胁迫能够抑制坛紫菜的生长和光合作用,氮的浓度对这种抑制作用没有显著影响;低盐度胁迫对藻体的生长和光合没有抑制,甚至在低氮条件下表现出对生长的促进。这些结果为坛紫菜的栽培和对富营养化海水的修复提供了一定的理论参考。     

盐度对浒苔(Ulva prolifera)微观繁殖体萌发生长及藻体繁殖的影响

黄海绿潮起源于苏北浅滩,每年夏天漂移到青岛沿岸泛滥成灾,对生态环境造成严重破坏。苏北浅滩受沿岸径流输入影响,盐度变化范围大,青岛海域盐度较稳定,稍高于苏北浅滩。盐度对浒苔微观繁殖体萌发、藻体生长及繁殖过程具有重要作用,通过室内连续受控实验,系统研究了固定盐度(5、10、15、20、25、30、33、35)和变化盐度(盐度逐渐降低)对浒苔微观繁殖体固着、萌发、藻体生长和繁殖不同阶段的影响,主要结论如下:固着阶段,盐度5不利于浒苔微观繁殖体的固着,盐度10～35对微观繁殖体固着的影响不显著,相同盐度下,孢子的固着量显著高于配子。萌发阶段,不同盐度(5～35)及不同盐度变化形式对微观繁殖体(孢子和配子)的萌发没有显著影响,孢子的萌发速度快于配子,最终均能完全萌发。生长阶段,低盐(5～15)不利于浒苔幼苗的生长。繁殖阶段,当盐度≤10时,浒苔不进行生殖活动;盐度15～35范围内,浒苔可以产生微观繁殖体,完成一个完整的生活史;在绿潮形成过程中,孢子的生殖策略为K对策,配子的生殖策略为R对策。上述结论表明,在苏北浅滩和青岛海域,盐度不是限制浒苔发生发展及繁殖过程的关键环境因子,明确了盐度在绿潮发生...     

条斑紫菜Tubulin和Kinesin基因家族鉴定及失水胁迫表达模式分析

微管是细胞骨架的主要成分,其结构及动力学机制对提高生物体耐受性具有重要作用。微管网络如何通过结构的动态变化调控适应环境变化已成为胁迫生物学领域的研究热点之一。条斑紫菜(Pyropiayezoensis)能够适应潮间带复杂多变的环境,是研究潮间带大型海藻抗逆机制的良好材料。目前对紫菜微管相关基因家族构成及其生物学功能的研究较少。本研究利用生物信息学方法,在条斑紫菜基因组中共鉴定出4个Tubulin基因(Pyα-tubulin 1、Pyα-tubulin 2、Pyβ-tubulin和Pyγ-tubulin)和11个Kinesin基因(PyKinesin1—PyKinesin11),并对其理化性质、基因结构、蛋白特征、染色体定位、系统进化和失水胁迫下的表达模式进行了系统分析。结果显示:条斑紫菜中有3种微管蛋白(Tubulin)亚型;该家族成员散布于1号和2号染色体上, Pyα-tubulin 1和Pyα-tubulin 2为串联重复基因;PyTubulin家族成员在基因结构和蛋白特征方面均较为保守,且在转录水平对失水胁迫不敏感。条斑紫菜中有5种驱动蛋白(Kinesin)亚型,亚家族种类和基因数量均少于高等植物;该家族基因散布于1号、2号和3号染色体上,无串联重复基因; PyKinesin家族成员在基因结构和蛋白特征方面存在一定差异,PyKinesin1在中高度失水胁迫下表达量显著上调。本研究为进一步理解Tubulin和Kinesin基因家族的进化和功能、解析微管在条斑紫菜响应失水胁迫中的作用奠定了基础。     

条斑紫菜酵母双杂交文库的构建及PyMAPK5互作蛋白的筛选

为进一步研究条斑紫菜促分裂原活化激酶家族PyMAPK5的下游互作蛋白,理解其生物学功能,本研究通过酵母双杂交的方法进行其相互作用蛋白的筛选。提取不同温度和失水逆境胁迫下的RNA,利用Invitrogen体系构建条斑紫菜酵母双杂交cDNA文库,其库容为1.44×107CFU,重组率为91.8%。以pGBKT7-PyMAPK5为诱饵蛋白载体,利用共转化方法,从文库中筛选得到26个与PyMAPK5互作的候选蛋白。候选蛋白集中在光系统II相关蛋白、捕光蛋白、微管蛋白、ATP酶、GTP结合蛋白及假设蛋白等。微管蛋白、捕光蛋白、光系统II蛋白一对一验证结果为阳性,表明在酵母体内存在互作。本研究为阐明条斑紫菜PyMAPK5与其互作蛋白的关系及解析PyMAPK5下游作用机制奠定了基础。     

条斑紫菜丝裂原活化蛋白激酶PyMAPK3基因的克隆及胁迫条件下的功能分析

本研究从条斑紫菜中克隆了一个丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase)基因,命名为PyMAPK3。该基因全长2155bp,开放阅读框(ORF)1401bp,编码466个氨基酸,含有两个内含子。氨基酸序列分析表明,PyMAPK3磷酸化位点的氨基酸基序为TDY,其等电点为7.17,蛋白分子量为51.6KDa,亚细胞定位于叶绿体。荧光定量PCR技术对该基因在不同非生物胁迫条件下的转录差异分析结果显示,极端胁迫条件下基因表达量显著增加。蛋白免疫印迹技术对蛋白在不同胁迫条件下的表达量分析结果显示,在不同的胁迫条件下其翻译水平的表达模式表现出与转录水平的不一致性。本研究为深入了解条斑紫菜在逆境适应机制中MAPK蛋白的作用奠定基础,同时为条斑紫菜抗逆品系的选育提供理论指导。     

温度对海刺猬(Glyptocidaris crenularis)和中间球海胆(Strongylocentrotus intermedius)遮蔽行为的影响

本文以贝壳作为遮蔽材料,研究不同温度水平和温度变化下海刺猬(Glyptocidaris crenularis)和中间球海胆(Strongylocentrotus intermedius)的遮蔽行为。温度实验结果表明:海刺猬在5°C条件下具有遮蔽行为的个体数以及利用的贝壳数显著少于15°C和25°C两组(P0.05),而后两组没有显著差异(P0.05);中间球海胆在25°C下具有遮蔽行为的个体数以及利用的贝壳数要显著少于15°C和5°C两组(P0.05),而后两组没有显著差异(P0.05)。温度变化的结果表明:5°C→20°C组海刺猬遮蔽行为所利用的贝壳数最少(P0.05),另外两组没有显著差异(P0.05);25°C→20°C组中间球海胆遮蔽行为所利用的贝壳数最少(P0.05),另外两组差异不显著(P0.05)。本研究为海胆行为生态学提供了新的思路和信息。     

低盐、高温诱导的条斑紫菜(Pyropia yezoensis)病烂机制研究

条斑紫菜(Pyropia yezoensis)是中国北方沿海大面积栽培的一种重要大型经济海藻。近些年,因高温等环境因子导致的烂菜时有发生,严重制约了产业的可持续发展。测定分析了不同温度(15°C和20°C)、不同盐度(20,25和30)条件对条斑紫菜叶状体光合作用参数、抗氧化酶系统活性及相关分子表达量变化的影响。发现高温(20°C)和低盐(盐度20)胁迫下会导致潜在最大量子产额(Fv/Fm)下降、非光化学淬灭Y(NO)值上升;同时,高温低盐(20°C,盐度20)条件下丙二醛(MDA)含量显著提高,表明条斑紫菜叶状体光合作用系统已受到一定的损伤。另外,过氧化氢酶(CAT)与抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性随盐度降低而下降,在盐度20和高温(20°C)时其酶活显著降低,而超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著上升。而荧光定量结果显示,在20°C高温条件下, SOD转录出现轻微上调。随着盐度的降低, POD转录水平显著下调。此外, 20°C高温胁迫下,低盐盐度20条件下,相关抗氧化酶系统关键基因的表达均出现显著下调,表明在高温、低盐胁迫下,藻体内氧自由基清除能力受到抑制,最终导致细胞受到氧化损伤。因此,本实验表明,在高温条件下、盐度降低导致的抗氧化系统酶活及相关基因表达受到抑制,这是紫菜病烂发生的诱因之一。