鄂霍次克海冷泉沉积物真核生物多样性的初步研究

从鄂霍次克海沉积物样品中提取总基因组DNA,进行核糖体rRNA基因内转录间隔区(ITS)的扩增,构建克隆文库并进行测序,对该环境下真核生物的多样性进行了初步研究。结果发现,该环境下的真核生物具有较高的多样性,主要为3大类,真核藻类、真菌和微型浮游动物。藻类和微型浮游动物的组成与前人在该海域浮游生物生态学的研究相吻合,而真菌群落具有较高的多样性,这为该区域真核生物多样性、所参与的生物地球化学过程及生态学意义的研究奠定了基础。     

藻类磷酸甘露糖异构酶基因的序列结构特点及系统进化分析

磷酸甘露糖异构酶基因(phosphomannose isomerase,PMI)编码磷酸甘露糖异构酶(PMI),可逆催化甘露糖-6-磷酸和果糖-6-磷酸之间的相互转化,在GDP-D-甘露糖的合成中起重要的作用,后者是生物体合成糖蛋白和糖脂必需的前体物质。本文根据在Genbank中已经登录的部分藻类PMI基因序列,与部分细菌、真菌、植物和动物的PMI基因序列做比较,研究其进化趋势和规律及其基因结构,为以后在大型藻类中研究该基因奠定基础。系统进化分析表明,藻类的PMI基因有2个进化方向,绿藻类的PMI基因与高等植物的进化趋势一致;而杂色藻类(硅藻和褐藻)则单独形成一个进化分支。多序列比对表明,磷酸甘露糖异构酶蛋白有3个保守区,其中有4个氨基酸残基位点是金属离子结合位点,分别为2个Glu和2个His。对部分藻类的PMI基因进行结构分析表明:在比较低等的藻类中,PMI基因没有内含子插入,而较高等的藻类中则有不同数目和长度的内含子插入。对部分藻类PMI基因的生物信息学分析结果显示,PMI基因编码的蛋白为酸性蛋白,分子量在40到60kDa之间;二级结构中均以α-螺旋和无规则卷曲为主;三级结构与二级结构相吻合。     

病毒感染海洋球石藻Emiliania huxleyi的转录组分析

海洋球石藻Emiliania huxleyi及其特异性裂解病毒E. huxleyi virus (EhVs)在调节海洋碳、硫循环及全球气候变化中起着重要作用,也是开展真核生物病毒–宿主相互作用研究的良好模型系统之一。为了探究病毒感染条件下E. huxleyi基因表达水平的变化,以海洋球石藻E. huxley–BOF 92及其专一性裂解病毒EhV-99B1为研究对象,利用Illumina HiSeq 2000高通量测序技术,分别对E. huxleyi病毒感染组(Exp)和非感染对照组(Con)6 h和45 h的藻细胞样品进行转录组测序分析。共得到32 909条平均长度为1 153 bp的基因。病毒感染6 h和45 h分别得到2 617和5 229个差异表达基因,其中共差异表达基因465个。随机选取10条差异表达基因,采用qRT-PCR进行实验验证,结果证实转录组分析可靠。GO功能注释和KEGG通路富集,发现大量基因与氧化应激反应、脂类代谢、碳水化合物代谢及信号转导等代谢过程相关,其中变化最显著的是谷胱甘肽代谢途径。从病毒感染球石藻转录组中筛选出部分与氧化应激反应相关的基因,其中9个基因显著上调,11个基因显著下调,表明宿主能够通过体内的氧化应激反应响应病毒胁迫。     

栅藻全转录组测序与类胡萝卜素合成途径相关基因分析

栅藻(Desmodesmus sp.)是一种能产生重要次生代谢产物类胡萝卜素的海洋绿藻,为了深入了解栅藻类胡萝卜素代谢途径及关键酶基因,本研究通过Illumina高通量测序平台对栅藻进行转录组测序.利用Trinity软件对转录组数据进行从头组装,共获得37 634个Unigenes,经过与Nt、Nr、Swiss、Prot、KEGG、COG、GO数据库比对,共有23 235个Unigenes获得注释.GO分类中(level 2)注释最多的分别是代谢过程(metabolic process),细胞组分(cell part)和催化活性(catalytic activity),与KEGG数据库比对发现14 123个Unigenes与128条代谢途径相对应.根据组装和注释的转录组结果,鉴定了栅藻中与类胡萝卜素生物合成途径相关的基因,构建了栅藻类胡萝卜素代谢途径,获得的栅藻转录组数据有利于进一步研究类胡萝卜素代谢途径中相关基因的功能及调控.     

真核生物中蛋白质合成的位置

在广阔的海洋里,形形色色的真核生物(如鱼、虾、贝等),它们的蛋白质合成与原核生物(如海洋细菌和绿藻等)有所不同:一是真核生物的核蛋白体稍大于原核生物的核蛋白体。二是在原核生物中,蛋白质合成发生在游离于细胞质中的核蛋白体上。 无论是附着于粗糙内质网上的核蛋白体或是游离于细胞质中的核蛋白体,在进行蛋白质     

鳗草HSF基因家族的筛选与生物信息学分析

鳗草(Zostera marina)作为适应在海洋环境中生长和繁殖的多年生被子植物,是研究海洋高等植物分子进化的理想物种。热激转录因子(HSF)在植物细胞的修复、蛋白的转录修饰以及信号转导中具有重要的作用。为全面了解鳗草基因组中HSF基因家族信息,本文采用生物信息学手段,在鳗草基因组中鉴定了11个ZmHSFs基因,基因长度差异较大,但均不含有内含子。系统发育结果显示11个基因分为HSFA和HSFB两大分支。顺式作用元件分析表明ZmHSFs基因很可能同时受到温度和光照等多种非生物因素的调节。此外,鳗草HSF基因家族数目明显小于其他高等植物,二次入海过程可能导致部分ZmHSFs基因丢失。转录组数据表明HSF基因在3种不同器官中均有表达,且存在一定的器官表达差异。     

海带磷酸甘露糖变位酶(PMM)基因的克隆与表达分析

磷酸甘露糖变位酶(PMM)是褐藻胶和岩藻聚糖合成过程中的关键酶之一。本研究利用c DNA末端快速克隆(RACE)技术,获得2条海带PMM基因(Sjpmm1,Sjpmm2)序列。其中,Sjpmm1的开放阅读框(ORF)长759 bp,其编码的Sj PMM1为卤酸脱卤酶(HAD)超家族成员,含252个氨基酸,分子量约为28.51 k Da;而Sjpmm2的ORF长1866 bp,其编码的Sj PMM2属于磷酸己糖变位酶超家族的成员,含621个氨基酸,分子量约为66.49 k Da。海带PMM的二级结构均以?-螺旋为主。进化分析表明,Sjpmm1来自于原始真核生物,而Sjpmm2来源于质体的第一次内共生作用。实时定量PCR分析发现,海带受到高温或低温胁迫时,Sjpmm1和Sjpmm2转录水平上升,以合成岩藻聚糖抵抗环境影响。此外,利用p MAL-c5X载体对Sj PMM1进行体外表达,得到高浓度的可溶性融合蛋白,为后续的Sj PMM功能分析提供基础。     

基于玛氏骨条藻转录组的细胞死亡相关功能基因解析

本研究以玛氏骨条藻(Skeletonema marinoi)转录组信息为基础,发现玛氏骨条藻中存在26个与细胞死亡相关的酶以及37个编码这些酶的基因。这些编码基因的序列比对结果表明,其与假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)和大洋海链藻(Thalassiosira oceanica)的同源基因具有较高的一致性。对这些样品进行数字基因表达谱的差异基因分析,获得了不同生长时期时与细胞死亡过程有关的编码基因的差异表达数据。结果发现,在稳定期和衰亡期,与抗氧化胁迫作用相关的关键酶(如过氧化物酶5、铜锌超氧化物歧化酶)、与RNA的加工与降解过程有关的功能基因(如多核糖核苷酸核苷转移酶、5’~3’核糖核酸外切酶2)以及细胞死亡特异蛋白的基因表达量显著高于指数期。本论文主要是通过对转录组数据进行分析得到基因转录组水平差异表达结果,为蛋白水平研究提供一种可能性变化趋势和潜在数据依据,同时为以后研究提供数据基础及研究方向。本研究也为进一步探讨硅藻的细胞死亡机制奠定了基础,也为深入理解赤潮的消亡过程提供了新的视角。     

广西北部湾5株骨条藻的分子鉴定

骨条藻(Skeletonema)隶属于硅藻门(Bacillariophyta),是一种分布广泛的广温广盐性藻类,也是我国沿海常见的赤潮生物之一.为确定北部湾涠洲岛5株骨条藻的分类地位,采用PCR克隆了这5株骨条藻核糖体的大亚基基因(LSU)和内转录间隔区(ITS)序列.通过与GenBank数据库中骨条藻属的LSU、IT...     

大竹蛏和长竹蛏线粒体基因组的比较研究

大竹蛏(Solen grandis)和长竹蛏(Solen strictus)是2种重要的经济贝类。对大竹蛏和长竹蛏的线粒体全基因组进行比较分析。结果表明,2种竹蛏的线粒体基因组具有相似的组成结构、AT含量、基因大小和相同的基因排列顺序,然而两者的蛋白质编码基因的序列以及起始、终止密码子存在较大差异。非同义替换率与同义替换率的比值(Ka/Ks)显示,蛋白质编码基因cox1,cox2和cox3承受较强的选择压力,而nad2,nad3和nad6则承受较小的选择压力。2种竹蛏最长非编码区序列并不保守,但都含有发卡结构和(TA)12微卫星序列。长竹蛏最长非编码区中还存在另外一段串联重复序列。结果显示,2种竹蛏线粒体基因组存在明显差异,线粒体基因组可以做为区分大竹蛏和长竹蛏的重要分子标记。     

藻类逆境胁迫下信号传导途径的初步研究进展

对目前藻类逆境胁迫下信号传导途径的主要研究进展进行了综述:(1)钙信号系统,藻类通过细胞内Ca2+的变化产生钙信号,Ca2+与钙调素等钙信号受体结合,进而影响钙调素结合蛋白等靶蛋白的活性,从而调控基因表达和生理反应;(2)磷脂酰肌醇信号系统,磷脂酰肌醇在磷脂酶的作用下,水解产生第二信使IP3与DAG,它们可以进一步激活离子通道或蛋白激酶,调节藻类的各种生理反应过程;(3)蛋白质的可逆磷酸化,通过藻类中蛋白质的磷酸化和脱磷酸化,传递信号,并使信号级联放大;(4)蓝藻的二元信号传导系统,蓝藻既具有类似细菌的二元传导系统,又具有真核生物的Ser/Thr或Tyr蛋白质激酶来行使信号传导功能;(5)NO,cAMP等其他信号分子也参与藻类的信号传导途径。     

海洋细菌胞外蛋白酶PPC结构域序列特性与系统进化分析

PPC(Pre-Peptidase C-terminal)结构域广泛分布于分泌型海洋细菌蛋白酶的C末端,对蛋白酶的分泌,锚定及与底物相互吸附起到重要作用。对PPC结构域序列分析发现,PPC结构域存在两个较为保守序列区,且这两个保守区空间结构为β-折叠。尽管有的PPC结构域序列一致性较低,但不同结构域间存在相同的保守序列,且其三维结构相似。为了进一步对不同来源的PPC结构域的进化关系进行系统研究,本研究选取公开发表的PPC结构域,通过在NCBI数据库中搜索得到61条来自于39个细菌所分泌的不同蛋白酶的PPC的氨基酸序列进行系统发育分析。发现PPC结构域在生物进化过程中序列变异性大,保守性弱。其中,有些细菌PPC结构域可能来源于自身基因重复产生,有些细菌PPC结构域则可能由水平基因转移产生。     

海洋微微型真核生物分子多样性的研究方法

微微型真核生物在海洋中广泛存在,是初级生产力的重要贡献者,也是微食物环的重要组成部分.由于微微型真核生物形体微小且不同种类缺乏明显形态学特点,故而难以利用电镜等传统方法精确研究其系统发生关系和种类组成.运用分子生物学技术直接对微微型真核生物种类组成进行研究已成为微微型真核生物多样性研究的重要方法.本文概述了目前世界范围内的微微型真核生物分子多样性研究进展以及我国在该领域中的研究状况.综述了微微型真核生物分子多样性研究中常用的靶标基因,包括18S rDNA和ITS序列等真核生物保守基因及psbA和rbcL等功能基因;常用的分子生物学方法,如克隆文库构建、DGGE/TGGE、PCR-RFLP/T-RFLP、FISH、宏基因组等;以及目前研究方法中存在的一些问题.     

多物种混合转录组测序(msRNA-seq)及其在海洋生态学研究中的应用

转录组测序是细胞生理学过程和机制的解析手段之一。目前,主要应用在对特定物种或细胞类型在不同生长、发育阶段(时间序列)或不同组织、器官、生长环境(空间序列)中基因转录本丰度的定量和比较上。但是,这并不适用于多物种共存的自然生态系统和多细胞协同作用的生物体中。应运而生的混合多物种转录组分析技术则是可以同时针对两个或两个以上物种或细胞类型的转录组进行分析,以此来解析物种或细胞间的相互作用。其最大特点是靠后期拆分数据而不是通过前期的物理方法来拆分物种或细胞类型。目前,该技术在动物医学领域中使用较多,但在生态系统尤其是海洋生态系统的研究中应用较少。本文介绍了多物种混合转录组测序的概念、方法、研究历程和在海洋生态学研究中的应用及前景,以期为该领域研究者打开新思路,提供新方法。     

泥蚶(Tegillarca granosa)血细胞转录组序列中免疫相关基因的结构与mRNA表达量分析

贝类血细胞直接参与异物吞噬和包囊作用,还在伤口修复、炎症反应过程中发挥重要作用,是机体免疫防御的承担者。本研究采用RNA-seq测序技术研究了鳗弧菌感染前后泥蚶血细胞的转录组序列,通过序列组装,获得了α-葡萄糖苷酶(GAA)、α-甘露糖苷酶(LAMAN)、芳基硫酸酯酶B(ASB)、天冬酰胺氨基葡萄糖酶(AGA)、整合素β3亚基(ITB3)、热休克蛋白9(HSPA9)和Toll相互作用蛋白(TOLLIP)序列,利用Orffinder获得了其编码蛋白序列,并对蛋白序列进行了理化性质、二级结构、保守结构域和三级结构分析。结果表明:7种蛋白质二级结构均含有α螺旋、β折叠及无规则卷曲,泥蚶和人类ITB3和TOLLIP具有相同的保守结构域, Swiss-model同源建模获得的三级结构与模板同源性均超过35%(TOLLIP除外)。鳗弧菌刺激后,GAA、LAMAN、ASB、AGA和HSPA9的表达量显著增加,ITB3和TOLLIP表达量变化不明显。该研究补充和完善了对泥蚶免疫相关基因的认识,并为进一步开展泥蚶抗病机理研究提供了重要的理论依据。     

镉诱导孔石莼合成金属硫蛋白(metallothionein)的初步研究

金属硫蛋白是生物体中可由重金属诱导而产生的一种小分子蛋白质,与生物的重金属中毒现象密切相关,并可能参与锌和铜在生物体中的正常代谢过程。以往在海生哺乳类、鱼类、甲壳类和贝类等动物中曾发现此种蛋白质,其主要特征均与Margashe and Vallee首次在马肾皮质部发现的金属硫蛋白(metallo-thionein。以后简称MT。)相似。但在海洋以及淡水藻类中的情形如何,迄今仍无报道。     

浒苔光照和盐度胁迫响应基因UpMYB44的克隆与表达分析

为证明R2R3-MYB转录因子在浒苔响应非生物胁迫例如盐度和光照的过程中发挥的重要调控作用,利用实时荧光定量PCR、酵母双杂交系统、亚细胞定位等技术,研究获得了浒苔UpMYB44基因1 437 bp的开放阅读框(ORF)全长序列,编码478个氨基酸,属于典型的R2R3-MYB转录因子并通过烟草叶片转化确定其定位于细胞核,UpMYB44参与浒苔响应光照和盐度的胁迫过程,其中在低光和高盐胁迫下UpMYB44基因的相对表达量升高。筛选出了与UpMYB44互作的UpCPP5蛋白,该蛋白与浒苔的生长和细胞分裂有关,推测UpMYB44可能通过与UpCPP5互作,形成蛋白复合体参与浒苔的增殖过程。研究为日后深入探究MYB类转录因子家族调控藻类生长发育的过程奠定了基础,同时为研究浒苔快速繁殖的机制提供了思路。     

真核细胞蛋白质生物合成

海胆等海洋真核生物,在其细胞生长和分化的时候,均存在着一系列复杂的蛋白质生物合成过程。蛋白质在细胞中的合成是一个至今未搞清楚的问题。在蛋白生物合成中,需要多种     

环渤海沿岸海表温度资料的均一性检验与订正

本文对环渤海沿岸具有代表性且资料完整的6个海洋观测站的月均海表温度(SST)序列作均一性检验和订正。我国海洋观测站密集度低,难以选择参考序列,本文首先采用不依赖参考序列的惩罚最大F检验(PMFT)方法对SST序列检验,利用详尽的元数据对检验结果进行确认,再对不连续点订正,该方法适用于元数据详尽的海洋观测站。对于元数据不详尽的观测站,使用惩罚最大T检验(PMT)方法,选取与海洋台站距离近且相关显著的气象观测站的均一化地面气温序列来制作参考序列,对SST序列进行检验和订正。结果表明,环渤海地区SST序列都存在一定非均一性,观测站较大距离迁移和观测系统变更(从人工观测到自动化观测)是造成非均一性的重要原因。订正后的环渤海地区年平均SST增温趋势更加明显。本文使用不同方法来检验SST序列的均一性,该思路对沿海其他海区观测站SST均一性检验和订正有一定参考价值和应用前景,可为沿海气候变化研究提供科学准确的第一手资料。     

镉诱导孔石莼合成金属硫蛋白（metallothionein）的初步研究

金属硫蛋白是生物体中可由重金属诱导而产生的一种小分子蛋白质，与生物的重金属中毒现象密切相关，并可能参与锌和铜在生物体中的正常代谢过程。以往在海生哺乳类、鱼类、甲壳类和贝类等动物中曾发现此种蛋白质，其主要特征均与Margashe and Vallee首次在马肾皮质部发现的金属硫蛋白(metallo thionein。以后简称MT．)相似。但在海洋以及淡水藻类中的情形如何，迄今仍无报道。