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C₃固碳途径外,还具有较完整的C₄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C₃固碳途径的核酮糖-1,5-二磷酸再生阶段和C₄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, C₄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C₄...     

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.     

不同氮源对海洋微藻氮同位素分馏作用的影响

以海链藻(Thalassiosira pseudonana)为研究对象,分别考察了以硝酸盐、铵盐和尿素为氮源的氮同位素分馏作用。在建立相应理论模型基础上,分别计算出各个实验体系的ε值。结果表明,在藻类生长初期,δ^15N均较低,其δ^15N的积累主要发生在指数增长期,在稳定期达到最高,与氮源的初始δ^15N相同;不同氮源的氮同位素分馏作用也不相同,其中以铵盐最强,硝酸盐次之,尿素最弱。考虑到实际情况下氮化合物并非单一存在,作者还进一步考察了上述3种氮源混合后对其同位素分馏作用的影响,发现混合氮源体系的表观ε值介于单一氮源时的最大与最小ε值之间,该结果较好地解释了Montoya等(1991)在Chesapeak湾的现场实验结果。     

不同无机氮浓度下中肋骨条藻和三角褐指藻生长对生长环境pH的影响

海洋酸化是当前一个严重的环境问题,而海水pH的变化与微藻生长时对溶解无机碳的吸收有关。在室内条件下采用生理生态学方法,研究中肋骨条藻Skeletonema costatum和三角褐指藻Phaeodactylum tricornutum在不同无机氮水平下生长到最大生物量时培养液pH的变化。结果表明,培养液无机氮浓度从10μmol.L-1上升到200μmol.L-1过程中,2种微藻的叶绿素浓度和最终pH均呈上升趋势。培养液pH的增加量与无机氮的消耗量呈正相关关系,培养液pH的增加量与溶解无机碳的消耗量也呈正相关关系。     

大亚湾湿地底栖微藻对氮素的吸收存储及影响因素探究

为探讨不同类型湿地表层沉积物中底栖微藻对氮素的吸收存储能力及其影响因素,于 2017 年 3 月（枯水期） 和 8月 （丰水期） 分别采集大亚湾光滩湿地 （T1）、河口湿地 （T2） 和红树林湿地 （T3） 表层沉积物底栖微藻样品,并进行了反复冻融实验。研究结果表明,大亚湾滨海湿地表层沉积物中的底栖微藻丰度具有显著的时空差异,温度、营养盐和沉积物粒径可能是影响底栖微藻生长繁殖的主要因素。不同季节比较发现,底栖微藻的氮累积存储能力表现为枯水期强于丰水期,主要由于丰水期较高温度和强光照引起的过度干燥和光刺激,限制了底栖微藻的生长繁殖。河口湿地丰富的营养物质能促进底栖微藻的生长繁殖,致使在淡澳河河口湿地叶绿素含量最高,底栖微藻丰度也最大。底栖微藻胞内溶解无机氮 （DIN） 含量表现为T2（河口湿地） >T1（光滩湿地） >T3（红树林湿地） 的空间分布特征,这与其生物量的时空分布特征相一致 （P<0.01）,并且底栖微藻对氨氮 （NH4-N） 有较强的累积存储能力,胞内氨氮 （IC-NH4） 在胞内无机氮 （IC-DIN） 高达90.8%。底栖微藻 IC-DIN 占整个沉积物氮库的 24.2%,其中约 20.0% 的 NH4-N、17.6% 的 NO3-N 和 16.0% 的NO2-N被吸收累积在底栖微藻细胞内。整体上,大亚湾湿地沉积物底栖微藻的氮素累积能力受营养负荷的影响,且NH4-N负荷越高,底栖微藻对氮的吸收存储能力越强,能有效降低近岸富营养化水平。     

渤海海域褐潮期微型浮游生物多样性的初步研究

2009年以来每年夏季在河北省渤海海域爆发大面积的褐潮,致使当地海洋生态系统和水产养殖业遭到严重破坏。褐潮优势藻个体微小(约2μm),难以通过传统的形态学观察进行藻种鉴定,因此可借助于分子生物学方法对其进行鉴定。本研究收集了2011年褐潮爆发期山海关、新开口、乐亭海域3个站位的微型浮游生物样品,建立了微型浮游生物的18S rDNA可变区V9的克隆文库并进行测序,BLAST比对确定序列的分类信息。结果表明,各海域浮游生物的多样性组成不同,山海关海域物种丰富度低于新开口和乐亭。同时发现,抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)在3个站位中均具有较高的丰度,占山海关海域测序总量的74%;多形微眼藻(Minutocellus polymorphus)在3个站位中也均可检测到,在新开口和乐亭海域的丰度较高。以上结果表明,渤海海域的褐潮可能是由这2种褐潮生物共同形成的。     

转录组测序解析刺参波里氏囊腔与体腔中体腔细胞对吐脏胁迫的响应差异

刺参的体腔细胞大量存在于体腔液与水管系统内,广泛参与机体的营养输送、代谢以及免疫等多种功能.刺参吐脏时,体腔中体腔细胞近乎排尽,而后迅速恢复.波里氏囊是刺参吐脏后仅存的内脏器官,囊腔内体腔细胞在吐脏后也快速增加,表现出积极的响应.为研究探讨刺参吐脏后再生早期体腔细胞快速增加的作用与意义,本文分别对刺参吐脏后6 h与吐脏...     

基于转录组测序技术对调控毕加索小丑鱼（Picasso clownfish）白化体征关键基因的研究

毕加索小丑鱼（Picasso clownfish）因其皮肤中的白色斑块分布杂乱抽象而得名,同时也由于其白色斑块的形成无规律性和稀缺性,属于名贵的小丑鱼,因此,解析毕加索小丑鱼的皮肤白斑形成机制,可以为毕加索小丑鱼的人工育种提供理论依据。在本研究中,我们对3种体色毕加索小丑鱼的背鳍和臀鳍之间的身体相同部位3种色块（黑色、黄色、白色）的皮肤进行进行了转录组测序。研究结果显示,与黄色和黑色皮肤组织相比,在白色皮肤组织中存在大量差异表达基因。其中与黑色素产生相关的信号通路（例如黑色素生成、Hedgehog信号通路和Wnt信号通路）中的基因在白色皮肤组织中呈下调表达趋势。进一步对3种颜色皮肤组织中参与黑色素生成途径的基因进行详细分析,发现上游调控基因（如ednrba和mitfa）表达量从黑色到黄色至白色皮肤组织中逐步下调,但下游参与黑色素合成的核心基因（包括tyr、tyrp1b和dct）则在白色皮肤组织中表达出现显著下调。最后,本研究通过荧光定量PCR验证了转录组数据的可靠性。本研究结果将为今后人为干扰基因表达从而达到调控小丑鱼体色提供理论依据。     

氮限制条件下链状亚历山大藻H3K4me3的调控机制解析

为探索链状亚历山大藻(Alexandrium pacificam)在低氮条件下的适应性反应机制,本研究采用结合位点分析法(ChIP-seq)比较了链状亚历山大藻氮限制和氮正常条件下组蛋白第三亚基四号赖氨酸的三甲基化(H3K4me3)修饰情况及调控机制,GO分析结果表明H3K4me3修饰在低氮条件下调控了跨膜转运蛋白活性,表明在低氮条件下链状亚历山大藻增强了转运体活性来获取外界营养物质。通过KEGG分析发现还富集了植物病原菌相互作用途径和谷胱甘肽代谢途径,表明链状亚历山大藻在低氮条件下,病原菌防御和抗氧化应激对其生存至关重要。此外还发现在低氮条件下H3K4me3调控了泛素介导的蛋白质降解和自噬途径来缓解氮的耗竭而响应氮胁迫。     

多效唑对2种海洋微藻生长和抗氧化酶活性的影响

运用实验生态学和生物化学的方法,研究了多效唑对青岛大扁藻(Platymonas helgolandica)和绿色巴夫藻(Pavlova viridis)生长和抗氧化酶活性的影响.结果表明:低浓度(≤5 mg/L)多效唑能促进绿色巴夫藻的生长,与对照组相比,多效唑处理组的干重、叶绿素a、可溶性糖和蛋白质含量均有所增加(p<0.05),而低浓度(≤5 mg/L)多效唑对青岛大扁藻的生长无明显影响;高浓度(≥15 mg/L)多效唑可显著抑制青岛大扁藻和绿色巴夫藻的生长,多效唑处理组的干重、叶绿素a、可溶性糖和蛋白质含量均低于对照组(p<0.05).多效唑对青岛大扁藻和绿色巴夫藻的96 h-EC50值分别是28.6 mg/L和24.9 mg/L. 2种微藻经不同浓度多效唑处理后,细胞内抗氧化防御系统的关键性酶超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)和过氧化物酶(peroxidase, POD)均表现为低浓度(≤5 mg/L)的诱导作用和高浓度(≥15 mg/L)时的抑制作用;不同浓度多效唑处理后,2种微藻细胞内过氧化氢酶(catalase, CAT)活性均降低.     

马氏珠母贝(Pinctada fucata)血细胞RNA-Seq转录组数据中补体样组分分析

补体系统在体液免疫中发挥着重要作用,是连接先天免疫和适应性免疫的枢纽。本研究基于前期转录组RNA-Seq数据检索马氏珠母贝(Pinctada fucata)补体样组分,并对其结构域及溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)刺激后的基因表达水平进行了分析。结果表明,共获得68条补体样成分unigene,分别编码14个含C1q结构域蛋白、14个凝集素蛋白、4个纤维蛋白原相关蛋白、12个丝氨酸蛋白酶、10个含硫酯键蛋白、1个末端补体分子C6、5个补体受体、1个补体因子及7个纤胶凝蛋白;结构域分析表明,马氏珠母贝补体样组分均含有相应的保守结构域,与其他贝类补体组分的研究结果基本一致;表达量分析表明,经溶藻弧菌刺激后, 68条补体样组分unigene中共有21条unigene表达上调,其中12条为模式识别受体unigene。结合牡蛎等贝类补体组分的研究结果,推测贝类已形成一个含有多种补体组分的原始补体系统,且可能以凝集素途径或替代途径行使补体的生物学功能。以上研究结果为深入了解马氏珠母贝及其他海洋无脊椎动物免疫防御机制、探讨补体系统的进化起源提供了新的依据。     

不同条件下凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)能量代谢研究

通过设置不同温度、盐度、pH值和摄食状态的方法,研究凡纳滨对虾在不同条件下的无机磷、亚硝酸氮、硝酸氮、氨氮的释放率.结果表明,温度、体重、盐度、pH值和摄食状态对其代谢存在影响.无机磷、亚硝酸氮、硝酸氮、氨氮的释放率与体重呈负相关;在20-30℃的温度范围内,随着温度的上升,凡纳滨对虾磷、亚硝酸氮、氨氮的释放率均上升,...     

基于RNA-seq技术的罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)不同组织转录组比较分析

罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)是我国重要的淡水虾养殖品种,为探讨罗氏沼虾不同组织基因表达差异,本研究使用Illumina Hiseq平台分析了罗氏沼虾的7个组织(眼柄、肝脏、卵巢、鳃、心脏、肌肉、精巢)转录组,质控后获得高质量的clean reads 36325476、56796932、36328098、51370140、45010606、43240160、42404294条,共计46.2 Gb的clean reads数据。测序结果经denovo组装共获得95220个Unigenes,每个Unigenes的平均长度为1064.9bp。经过生物信息学方法与五个数据库(NR, GO, COG, KEGG, SWSS-PRO)比对,共注释到20368个Unigenes。其中GO功能注释将Unigenes分为生物过程、细胞组分和分子功能3个大类50个分支;在与COG数据库比对中,共有15798条比对到了同源序列,且一共被分为25类;KEGG代谢通路包括6大类33个小类,可将Unigenes映射到330条代谢通路中。分子标记筛选后获得37751个潜在SSR位点,共发现3228575个SNP位点。本研究通过对罗氏沼虾7个不同组织进行转录组测序,数据组装及功能注释,为进一步深入挖掘和开发利用罗氏沼虾功能基因提供参考。     

小球藻与褐潮原因种-抑食金球藻间的相互作用研究

近年来渤海海域频繁暴发以抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)为主的褐潮对海水贝类养殖造成巨大的危害。筛选出既能强烈抑制抑食金球藻生长又可为养殖微环境中贝类提供饵料的微藻,并将其浓缩液缓释于贝类养殖的微环境中,将对降低褐潮的危害,提高养殖经济效益具有非常重要的实际应用价值。本实验以小球藻(Chlorella vulgaris)和抑食金球藻为实验材料,采用荧光定量PCR技术监测抑食金球藻的细胞密度,研究了抑食金球藻在单培养体系中的生长情况、与小球藻共培养时两种微藻生长情况的变化以及小球藻培养滤液对其生长和叶绿素荧光参数的影响。研究结果表明:(1)在单培养体系中,抑食金球藻的生长曲线可用逻辑斯谛增长模型拟合,随着起始密度的增加,环境容量(K)逐渐减小;而抑食金球藻的种群瞬间增长率(r)、进入拐点时间及稳定期细胞密度均较为接近;(2)当小球藻与抑食金球藻以不同起始密度比共同培养时,抑食金球藻的生长均受到了显著地抑制(P0.05),且随着小球藻比例的升高抑制作用加强;(3)滤液培养实验发现,≥10m L小球藻培养滤液的加入可对抑食金球藻的生长和叶绿素荧光参数产生显著的影响(P0.05),生长速度减缓或滞长,叶绿素荧光参数Fv/Fm、ΦPSⅡ、alpha的值降低,Ik的值增加,PSⅡ受到损害,随着滤液加入量的增加,损害程度加深,并且不可恢复。     

不同氮浓度对红色赤潮藻(Akashiwo sanguinea)生长、孢囊形成和生源要素组成的影响

为阐明红色赤潮藻(Akashiwo sanguinea)对氮营养条件的适应机制,本研究在不同氮浓度条件下对红色赤潮藻进行一次性培养,系统研究了氮浓度对红色赤潮藻生长、休眠孢囊形成和细胞生源要素组成的影响。结果显示,红色赤潮藻生长率随着初始氮浓度的增加而增大, 200μmol/L氮添加组生长率最大,为0.79/d。不同氮处理组细胞形态存在差异,低氮条件下藻细胞个体变小。培养第6天,各氮处理组均观察到休眠孢囊,且随着培养时间的延长,孢囊数量逐渐增多;50μmol/L氮添加组孢囊形成率最高,为2.95%±0.16%。氮浓度对红色赤潮藻细胞生源要素组成有显著影响,红色赤潮藻胞内碳、氮含量随氮浓度的升高而增加,其C:N:P也随氮浓度的增加而增加。红色赤潮藻生长过程中,加氮处理组细胞在指数期碳、氮、磷含量较低,稳定期含量较高;相关性分析表明,红色赤潮藻胞内碳、氮、磷含量与藻生长率之间呈显著负相关关系(P 0.05)。不同氮浓度对红色赤潮藻的生长、休眠孢囊形成和藻细胞生源要素组成有显著影响,为揭示红色赤潮藻对氮营养条件的适应机制提供参考。     

不同营养条件下铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和小球藻(Chlorella vulgaris)的生长竞争行为

蓝藻的暴发通常是藻类之间竞争的结果,了解环境中蓝藻与其它藻类的竞争特点和生存策略对揭示藻华暴发的机制及治理具有重要意义。本文以营养竞争为例,以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和小球藻(Chlorella vulgaris)为受试对象,通过测定细胞密度、胞内C、N、P、S四种主要元素含量以及培养基中总氮(TN)、总磷(TP)的消耗,研究不同营养等级(超富营养、富营养、中营养、贫营养)以及单独N、P限制下两种藻在单独培养和共生培养条件下的生长特征和竞争行为。结果表明:(1)在超富营养、富营养、中营养、贫营养条件时,单独培养下的两种藻生物量与营养丰富程度呈正相关;(2)共培养条件下,在高营养水平时铜绿微囊藻在竞争中占优势,低营养水平时小球藻具有竞争优势;(3)胞内C、N、P、S的测定发现,随着营养水平的下降,两种藻胞内N、P的百分含量逐渐减少,而C、S并未呈现显著变化;(4)N限制时,铜绿微囊藻的半饱和常数Ks及最大比增长率μmax均大于小球藻;P限制条件下铜绿微囊藻的半饱和常数Ks小于小球藻,而最大比增长率μmax大于小球藻。综合分析,同一营养条件下,铜绿微囊藻竞争优势的先决因子是N,小球藻是P。因此,从营养竞争与生物适应力角度考虑,降低水体中富余的N或适当提高P的浓度可让小球藻获得竞争优势,对限制单一物种的形成具有平衡作用,可作为防治藻华的潜在方法。     

外源CaCl2调控浒苔(Ulva prolifera)高温逆境的比较转录组研究

钙(Ca~(2+))作为一种必需的信号分子,在植物的生长发育和非生物胁迫调节中起着至关重要的作用。本实验采用BGISEQ平台进行高通量测序,获得浒苔外源CaCl_2添加(UpCa)和高温对照(UpHT)处理下相关的转录组数据,分析了在高温(35℃)下外源CaCl_2的添加转录组的变化。结果显示,根据UpHT和UpCa处理分析共获得36625条基因;与UpHT相比,在UpCa下鉴定出7513个差异表达的基因,包括6002个上调基因, 1151个下调基因,对差异基因进行了GO富集和KEGG富集分析。对膜转运、植物信号转导和环境适应性相关的差异基因进行KEGG富集分析,主要富集在内吞(Endocytosis)、植物病原菌互作(Plant-pathogeninteraction)、丝裂原激活的蛋白激酶信号通路(MAPK signaling pathway-plant)、植物激素的信号传递(Plant hormone signal transduction)、ABC转运(ABCtransporters)和磷脂酰肌醇信号系统(Phosphatidylinositolsignalingsystem)等代谢通路上。植物激素信号转导途径中,细胞分裂素、脱落酸、油菜素内酯和乙烯信号转导途径增强。抗氧化酶中FeSOD、谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽S转移酶和抗坏血酸过氧化物酶等基因表达上调,下调的基因主要是热激蛋白。Ca~(2+)信号组分基因钙结合蛋白、钙调素、钙/钙调素依赖的蛋白激酶以及钙/钙调蛋白依赖性3′,5′环核苷酸磷酸二酯酶的基因表达上调,丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶和磷脂酰肌醇信号相关的基因也差异性上调。本研究系统阐述了植物信号转导、抗氧化酶、MAPK信号系统以及Ca~(2+)信号组分基因在外源CaCl_2对浒苔高温压力的调节中的重要作用,可为进一步阐明Ca~(2+)信号对高温的调节适应机制提供理论基础。     

投喂频率对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei) PI3K信号通路及糖代谢相关酶基因表达的影响

适宜的投喂频率能提高对虾的代谢和免疫能力,加快生长,实现提质增效的目标。为探讨不同投喂频率对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)糖代谢及相关信号通路的影响,以(7.6±1.0) g的凡纳滨对虾为实验材料,设置2、3、4、6次/d,共4个投喂频率处理组,每组设3个平行,实验持续14 d,实验结束时取样,测定PI3K信号通路相关因子PI3K、Akt、HIF-1α、mTOR,代谢酶基因中HK、PFK、GAPDH、PK、FBP、PEPCK,葡萄糖转运蛋白GLUT1、GLUT2 mRNA表达水平的变化。结果发现:随着投喂频率的增加, PI3K信号通路关键基因表达的水平显著上升(P<0.05),其中6次/d投喂组PI3K、Akt、HIF-1α和mTOR表达水平显著高于2次/d投喂组(P<0.05), 4次/d投喂组mTOR表达水平显著高于2次/d投喂组(P<0.05);代谢关键酶基因HK、PFK、GAPDH、PK、FBP、PEPCK的表达水平随投喂频率的增加而增加,其中6次/d投喂组糖酵解HK、PFK、GAPDH、PK酶基因表达水平显著高于2次/d投喂组(P<0.05), 3、4和6次/d投喂组糖异生酶FBP表达水平显著高于2次/d投喂组(P<0.05),葡萄糖转运蛋白GLUT2在2、3、6次/d投喂频率处理组显著高于4次/d频率投喂组(P<0.05)。得出结论认为较高的投喂频率可以通过激活凡纳滨对虾糖代谢酶基因、糖转运蛋白及PI3K信号通路的表达来提高糖代谢水平。     

大口黑鲈(Micropterus salmoides)不同养殖模式氮磷收支及养殖效果研究

为了揭示池塘内循环流水养殖模式(Inner-Pond Raceway Aquaculture,IPRA)氮磷收支变化及养殖效果情况,阐明其生态特征及营养物质的来源与归宿,合理评价IPRA的经济与生态效益,通过定期采样计算氮磷的输入和输出项目,同时设置传统常规养殖池塘(usual pond aquaculture,UPA)为对照组。结果表明:(1)两种养殖模式中,饲料是池塘氮、磷输入的主要来源,分别占IPRA和UPA池塘氮输入的95.02%±2.31%和94.57%±1.82%,占两种模式磷输入的93.19%±2.75%和91.81%±4.44%;(2)底泥沉积是氮、磷输出的主要方式,占IPRA和UPA氮输出的45.16%±1.31%和53.98%±1.48%,占磷输出的40.28%±3.19%和59.59%±4.45%,差异显著(P0.05),其次是养殖产出,IPRA渔获物氮输出比例37.73%±0.91%高于UPA的35.07%±0.99%,差异不显著(P0.05),磷输出比例25.50%±1.77%显著高于UPA的20.78%±1.33%(P0.05);(3)IPRA对氮的绝对和相对利用率高于UPA,但差异不显著(P0.05),而对磷的利用率显著高于UPA (P0.05), IPRA提高了养殖对象对氮、磷的吸收利用率;(4) IPRA耗水系数、排水系数及排污系数均显著低于UPA (P0.05),但IPRA养殖效益显著高于UPA (P0.05)。综上所述, IPRA是一种清洁高效的新型养殖模式,可以进行推广应用。本研究旨在为今后更好地开展IPRA水质管理和科学养殖提供数据支撑,同时为IPRA模式在节水生态、经济效益等评价方面提供理论依据。