检索历史 清除

摘要作为一种重要的生源有机硫化物，DMSP是海洋生态系统中有机硫的重要组成部分，对硫的生物地球化学循环有着重要的影响，也在浮游植物中发挥着多种生理功能。甲藻不仅是海洋浮游植物的重要组成部分，同时也是DMSP的重要生产者。但有关甲藻中DMSP生理功能的研究却十分匮乏，与DMSP合成相关基因的研究还未见报道。因此，在甲藻中研究DMSP的功能和与DMSP合成相关的基因有着重要的意义。<br>　　在本研究中，使用气相色谱法首次在无菌链状亚历山大藻中检测到DMSP产生，并研究了氮限制对藻细胞生长、细胞体积、活性氧含量、光合作用能力和DMSP浓度的影响，探究DMSP在链状亚历山大藻中的功能。结果发现，氮限制能引起细胞生长限制及藻细胞DMSP浓度的显著增加。相关性分析发现，细胞活性氧水平和DMSP浓度之间具有强相关关系（Pearson相关系数=0.83），结合实验室之前氮限制下细胞氧化胁迫状态的结果，提示DMSP在藻细胞中具有抗氧化的作用。另外，氮限制下藻细胞体积显著增大，光合作用活性降低，提示DMSP在链状亚历山大藻中可能具有渗透压调节的功能。本研究首次分析了链状亚历山大藻中与DMSP合成相关的基因。根据链状亚历山大藻转录组的注释数据，利用PCR技术克隆了两个可能参与DMSP合成的铜胺氧化酶基因cad-1和cad-2。序列分析发现，基因cad-1开放阅读框全长1023bp，编码340个氨基酸；基因cad-2开放阅读框全长1800bp，编码599个氨基酸，含一个1065bp的内含子。氨基酸序列比对发现，两个基因编码的蛋白含保守结构域―NYDY‖和三个组氨酸残基。利用MEGA构建的进化树表明，AxCuAO-1和AxCuAO-2与颗石藻中的CuAO亲缘关系较近。使用荧光定量PCR技术分析目的基因在氮限制下的表达，结合测定的藻细胞DMSP浓度。结果发现，cad-1和cad-2基因可能都参与DMSP的合成，但发挥不同的作用。另外，以无菌的链状亚历山大藻和含共附生细菌的链状亚历山大藻为实验材料，验证目的基因的表达和DMSP含量的关系。结果发现，在无菌藻中，相比延迟期，对数期cad-1和cad-2基因的表达量分别下调了2.54倍和2.98倍，静止期分别上调了8.43倍和14.92倍；细胞DMSP浓度在对数期和静止期比延迟期分别显著降低和增加。在含共附生细菌的藻中，相比延迟期，对数期cad-1和cad-2基因的表达量分别下调了10.97倍和6.39倍，静止期分别下调了2.49倍和2.67倍；细胞DMSP浓度在对数期和静止期比延迟期均是显著降低的。结果表明，基因cad-1和cad-2的表达量与DMSP含量变化相一致，为目的基因参与DMSP合成积累了证据。本文还探究了共附生细菌对链状亚历山大藻的生长和DMSP产生的影响。结果发现，共附生细菌能提高链状亚历山大藻的最大细胞密度，也能在静止期将藻细胞浓度维持在较高的水平上；共附生细菌的存在降低了静止期藻细胞的DMSP浓度。结果表明，共附生细菌和DMSP可能对链状亚历山大藻应对不良胁迫均具有积极的意义。