林育芳[1]2003年在《藻青菌Nostoc Commune和Synechocystis sp.PCC6803的干燥耐性和抗冻性》文中研究指明通过检测光合成活性和荧光发射光谱等研究冰结胁迫对蓝藻地衣(Nostoc commune)和单细胞集胞藻(Synechocystis sp.PCC6803)的影响。研究结果表明：耐旱型Nostoc commune比非耐旱型Synechocystis sp.PCC6803具有更强的抗冻性。这一结果支持了抗冻性与抗旱性相关联的学说。在冻结条件下，Nostoc commune的PSⅡ活性失活，PSⅡ复合体吸收的光能转化为热能耗散，由此保护了细胞免受光抑制的伤害。此外，通过核磁共振技术发现在冻结条件下，细胞外结冰导致了细胞内脱水，但脱水作用并不彻底。充分浸湿的Nostoc commune即使在零下-36℃，仍然有相当多的水分以液体状态保留在胞内。此结果与PSⅠ在冻结条件下的高活性相一致。 值得注意的是5％甲醇提高了非抗冻型品种Synechocystis sp.PCC6803的冻结耐性。其作用机制可能是在冻结胁迫下保持PSⅠ活性和色素蛋白复合体之间的能量传递。
李秋生, 余若黔, 罗立新[2]2003年在《藻青菌产氢研究》文中认为目前全球都在寻找一种可替代化石燃料的能源物质。H_2作为能源是未来的希望。藻青菌是生物光合产氢具有很大前景的微生物。综述了藻青菌生物产氢的进展。
刘颖慧[3]2012年在《发菜耐旱与复水过程中生理活性的恢复》文中研究表明发状念珠藻(Nostoc flagelliforme Berk&Curtis),俗称发菜,是一种陆生固氮蓝藻,主要分布在我国北部和西北部的干旱与半干旱地区。发菜具有较强的耐早性、抗辐射性及耐盐性,因此发菜是研究蓝藻耐受逆境胁迫机制的良好材料。目前,相关研究主要集中在脂肪酸、渗透调节物质及活性氧清除酶类与发菜耐受干旱胁迫之间的关系,但是对发菜抗逆胁迫的相关基因功能很少报道。由胞外多糖构成的胶鞘是蓝藻细胞与周围环境的一道屏障,可以保护蓝藻细胞免受干旱胁迫、UV辐射及重金属毒害等,但是人们尚不清楚不同生境蓝藻的耐旱能力差异是否与胞外多糖有关。钾离子在调节细胞大小、胞内pH值、蛋白质的合成,阻止Na+的毒害等多种代谢活动中起重要作用,但是它能否减轻NH4+对蓝藻的毒害,是否会影响发菜的固氮恢复,这些也并不清楚。揭示这些科学问题将有助于我们了解发菜耐受逆境胁迫的机制,同时也将丰富我们对蓝藻中钾离子的功能认识。研究发现干燥存储3年发菜受到钾限制,高钾条件下发菜的钾吸收快于低钾条件下,且吸收的钾含量更多。低钾条件下NH4Cl的EC50值为22.17mM,而高钾条件下为64.35mM,这表明高浓度的钾离子可以减轻铵离子对发菜光合恢复的抑制效应。当培养基中含有10mM TEACl时,低钾和高钾条件下的EC50值分别上升到46.34mM和70.78mM,这表明铵离子很可能通过钾离子通道进入发菜细胞。当发菜培养在无钾BG11培养基或者在正常BG11培养基中短暂培养后转移至无钾培养基中,发菜光合放氧不能恢复到正常水平,并且PQ后电子传递速率受到影响,但不会影响电子从QA到QB的传递速率。在钾限制条件下,检测不到发菜固氮酶活性。若在正常BG11培养基中培养发菜不同时间后再将其转移到无钾培养基中,固氮酶活性随着发菜在正常BG11培养基中培养时间的延长而逐渐恢复。回复吸水过程中,发菜固氮酶相关基因(nifH, nifD和nifK)和光合作用相关基因(psaB、petB和psbD)的转录本恢复与钾有关。发菜固氮酶活性的恢复与光合作用恢复呈正相关,钾离子可能通过影响发菜光合作用的恢复,进而影响固氮的恢复。当叁种念珠藻(发菜、地木耳和葛仙米)培养在含有不同浓度山梨醇的BG11培养基中,叁种念珠藻耐旱能力的顺序依次为发菜>地木耳>葛仙米。一旦将叁种念珠藻的胞外多糖去除,它们的耐旱能力则没有差异。这表明,胞外多糖对叁种念珠藻的耐旱能力起重要作用。同时,我们还比较了人工培养的不同直径葛仙米的耐旱能力,葛仙米个体越大,其耐旱能力越强。将胞外多糖去除后,不同大小葛仙米的耐旱能力没有显着性差异。叁种念珠藻的多糖含量没有差异,但不同大小葛仙米的多糖含量不同,这也预示着胶鞘(胞外多糖)的组成和特性可能对不同蓝藻的耐早能力影响更大。为研究发菜的抗逆机制,克隆了与发菜抗逆有关的两个基因drnfl和drnf8,并对其生物学功能进行了研究。当发菜受到盐胁迫时,drnf8和drnf1转录水平和蛋白水平均上调表达；当发菜受到干旱胁迫时,drnf8转录水平和蛋白水平均上调表达,而drnfl基因转录和蛋白水平没有显着性变化。通过体外实验分析发现,DRNF1可以水解ATP、CTP和GTP,同时发现DRNF8可能具有DNA甲基转移酶活性。在集胞藻PCC6803中分别表达drnf1和drnf8,发现二者可以增强集胞藻PCC6803耐受盐胁迫的能力,且drnf8的效果更显着。在盐胁迫条件下,分析集胞藻PCC6803与盐胁迫相关基因的转录本变化,发现drnf1和drnf8可能通过增强葡糖甘油的合成和转运与Na+的外排两种途径,以增强藻细胞耐受盐胁迫的能力,这有待后续研究的进一步证实。
孙家明[4]1996年在《没有进化的微生物》文中认为没有进化的微生物孙家明编译为了搞清进化，科学界的专家们多在寻找物种变化的迹象。古生物学家通过寻找化石，将古生物与现在尚存的生物进行比较。生物学家在探索植物、动物的群体过程中，当偶尔发现一种分裂成为两种时显得异常激动。化学家和分子生物学家通过模拟生命起...
张巍[5]2008年在《固氮蓝藻在松嫩平原盐碱土生态修复中作用的研究》文中进行了进一步梳理由于不合理的农田灌溉、过度使用化肥及植被破坏,土地盐碱化越来越严重,盐碱地的改良和修复工作也一直深受重视。本论文从生态工程学和盐碱地生态修复的角度出发,选择松嫩平原典型的盐碱化草地作为研究对象,考察了盐碱化草地土壤的理化特征及土壤微生物的分布规律;对盐碱土中土着蓝藻的形态、种属、生态分布规律以及酶活性进行了研究;考察了固氮蓝藻Nostoc commune和Anabaena azotica Ley在不同浓度Na2CO3培养液环境下的适应能力;研究了含水率、接种量以及土壤深度在Nostoc commune和Anabaena azotica Ley对盐碱土改性作用中的的影响。在此基础上,考察了Anabaena azotica Ley对羊草的促生效果,探讨了作用机理,并初步研究了Anabaena azotica Ley对3种类型盐碱土土质的改善效果。按照土壤生态学研究方法,在黑龙江省安达市典型盐碱化草地中,分别从重度、中度和轻度盐碱土壤中选择3块100×100m2大方作为研究对象,采用梅花布点法采样,分析了土壤样品的Na+、K+、Ca2+、Mg2+等无机离子含量,SO42-、Cl-、NO3-等阴离子浓度以及EC、pH等。2006年按季节分12个月,采集土壤样品,采用MPN法分析了土壤中细菌、放线菌、真菌、藻类含量。研究结果表明:3种类型土壤的理化特征和微生物构成各有其特点,轻度盐碱土为非碱性钠质土,中度和重度盐碱土属于碱性钠质土,重度盐碱化区土壤氮含量严重缺乏;微生物数量呈现明显的季节变化,随着土壤盐碱化程度的增加,细菌、真菌、放线菌数量逐渐降低,而重度盐碱土中放线菌处于优势地位,微生物数量差异达到显着或极显着的水平。利用BG110培养基从黑龙江省安达市典型盐碱化草地中分离筛选出了20株具有一定耐盐能力的固氮蓝藻,它们分别属于10个属,轻度盐碱土和重度盐碱土上各有3种蓝藻,而中度盐碱土上有4种蓝藻。其中Nostoc和Anabaena丰度最高,且可耐受15%的NaCl。采用BG110培养基进行纯培养,分别测定了Nostoc commune和Anabaena azotica Ley在不同生长阶段的叶绿素a含量、胞外多糖含量、氨基酸含量和固氮酶活性。结果表明:两种固氮蓝藻都能在Na2CO3盐胁迫条件下生长,且随着Na2CO3盐胁迫性增加,两种蓝藻的叶绿素a含量、胞外多糖含量、氨基酸含量和固氮酶活性都呈现先增加后减少的趋势;而随着培养天数的增加,两种藻类叶绿素a的变化曲线与微生物的生长曲线很相似,胞外多糖和氨基酸的增长和叶绿素a的增长是同步的,其中Anabaena azotica Ley的固氮酶活性在培养到21天时达到最大值,Nostoc commune的固氮酶活性在培养到28天时达到最大值;比较而言Anabaena azotica Ley的耐盐性好于Nostoc commune的耐盐性,固氮能力也高于Nostoc commune。考察了含水率对固氮蓝藻Anabaena azotica Ley和Nostoc commune改性盐碱土的作用效果。结果表明:含水率在30%,蓝藻已经可以形成藻结皮,而含水率在50%,蓝藻生长得更好。盆栽试验考察了接种量对固氮蓝藻Anabaena azotica Ley和Nostoc commune改性盐碱土的作用效果。结果表明:接种量为0.03mg干藻/cm2时,更适合固氮蓝藻Anabaena azotica Ley在轻度盐碱土上生长,而接种量为0.18 mg干藻/cm2时,更适合固氮蓝藻Nostoc commune在中度盐碱土上着生;分别测定2种固氮蓝藻在盆栽试验不同培养阶段(每10天为一个阶段)的阴阳离子、pH值、电导率、水溶性总盐、交换性钠、TOC、BAB和固氮酶活性的变化。结果表明:固氮蓝藻提高了土壤有机质530.01%,降低土壤pH 8.0以下,提高了土壤氮含量269.12%,降低了土壤交换性Na+ 86.28%。但当土壤深度达到9cm时,蓝藻对盐碱土的改性效果减弱。以盐碱土典型植物—羊草作为考查对象,在实验室盆栽条件下分析了菌种的促生效果。接种一定时间后,测定羊草植株高度,发现接种Anabaena azotica Ley后,植株高度比对照增加30%左右,而且这种促进作用具有持续性。分析了接种菌种后羊草根际土壤固氮酶活的变化,接种固氮蓝藻能促进根际菌构成发生变化,进而影响植物的生长。结果表明:Anabaena azotica Ley不仅能适应盐碱土环境,而且能提高盐碱土的氮含量,改变根际微生物构成,促进植物生长。现场实验表明,Anabaena azotica Ley在叁种类型盐碱土上对温度、光照和碱度都有很好的生态适应性,而且可以积累土壤的有机质、转化无机盐、降低土壤的pH,使土壤氮含量提高106.99%。本论文研究表明,固氮蓝藻可以改善土质,促进植物生长,这对于生态修复盐碱化土壤具有一定的作用。
佚名[6]2011年在《编制光合作用蛋白质目录揭秘生物过程》文中进行了进一步梳理据美国物理学家组织网近日报道,美国卡内基学院、加利福尼亚大学洛杉矶分校与美国能源部联合研究院利用先进的计算机工具,分析了28种植物中与光合作用相关的基因组,编制出与光合作用有关的597个编码基因蛋白的详细
梁文裕[7]2011年在《发菜（Nostoc flagelliforme）不同生长状态差异蛋白质组学研究》文中研究指明发菜是一种陆生固氮蓝藻,主要分布于干旱―半干旱荒漠草原地区,是当地主要的生物固氮资源和拓荒植物。本研究建立了发菜蛋白质组学研究技术,研究了日生长周期中不同生长状态下的蛋白质表达差异、干燥失水和恢复吸水状态下的超微结构、生理学和蛋白质表达差异,克隆了与生长发育和抗逆相关的差异蛋白(Peroxiredoxin、Mn-CAT、Ferritin和Hypothetical protein NXL-01)基因,进行了生物信息学分析,研究其原核表达,并进行了RT-PCR和Western blot验证。1发菜蛋白质组学研究方法的建立为建立适用于发菜蛋白质组研究的双向电泳技术,对发菜蛋白质的提取、裂解、上样量、IEF及SDS-PAGE电泳等关键步骤进行了优化,结果显示:发菜蛋白质主要分布在pH4～7范围内,采用改良TCA法可提高提取液中蛋白质的含量和双向电泳图谱的分辨率,裂解液含60 mmol/L DTT,上样量1.3 mg /(24 cm IPG胶条)时不仅提高了蛋白质的溶解性,而且改善了双向电泳的分离效果,蛋白点清晰,图谱分辨率较好。采用优化后的双向电泳体系提高了发菜蛋白质双向电泳的分辨率和重复性,建立起一套适用于发菜蛋白质组分析的双向电泳方法。利用双向凝胶电泳(2-DE)技术,PDQuest软件分析图像,基质辅助激光解析电离飞行时间串联质谱(MALDI-TOF-TOF/MS)分析得到肽质量指纹图谱(PMF),通过MASCOT和NCBI进行数据库检索,初步建立了发菜蛋白质组学研究方法。从2-DE图谱中选择89个蛋白点进行蛋白质谱鉴定,共成功鉴定到68个蛋白点,代表44种蛋白,鉴定率为76.40%。57个蛋白点确定为数据库中收录的蓝藻的蛋白,其中43个来源于已知的点形念珠藻的蛋白,7个来源于念珠藻PCC 7120,2个来源于鱼腥藻,3个来源于普通念珠藻,4个未鉴定出物种来源。另有3个蛋白点来源于其他物种。对发菜SOD的PMF和氨基酸序列进行了分析,表明与普通念珠藻SOD的序列覆盖率为41%。2发菜日生长周期差异蛋白质组学研究在生长季节的日生长周期中,早晨发菜净光合速率与暗呼吸速率旺盛，固氮酶和谷氨?泛?成酶活性高,氮代谢活跃;中午随着气温升高,发菜失水干燥,光照强度加大,净光合速率与暗呼吸速率均急剧下降,固氮酶和谷氨酰胺合成酶活性降低;下午,气温逐渐下降,光照强度逐渐减弱,发菜再次逐渐吸收少量空气中的水分,净光合速率与暗呼吸速率均小幅回升，固氮酶和谷氨酰胺合成酶活性回升。运用2-DE对生长季节的日生长周期中不同生长状态发菜差异蛋白分离进行分离,在上午7:00的2-DE图谱上共检测到蛋白点1247个,下午13:00的2-DE图谱上共检测到蛋白点1164个,下午19:00的2-DE图谱上共检测到蛋白点1188个。3个时期2-DE图谱的平均匹配率为71.32 %。对3个时期2-DE图谱Master胶进行统计,匹配的蛋白点较多集中在66.2-26.6kD,占总蛋白点数的68%,pH 4.5～6之间,占总蛋白点数的83%。PDQuest图像软件分析表明,有38个表达量差异在2倍以上蛋白点,其中18个差异蛋白呈下调表达,7个蛋白呈上调表达,13个蛋白先下调然后上调表达。MALDI-TOF-TOF/MS鉴定结果表明,有31个蛋白点被成功鉴定(鉴定率为81.58%),可以分为6个功能类群,包括分泌和调节蛋白(15.79%),抗氧化作用相关的蛋白(20.05%),氮代谢相关的蛋白(10.53%),能量和糖代谢相关的酶(10.53%),细胞分裂相关蛋白(2.63%),未知蛋白(21.05%)等,另有7个蛋白点未鉴定成功(18.42%)。这些差异蛋白在发菜的生长发育和抗逆作用有中具有重要功能。3干燥和恢复吸水发菜超微结构、生理和蛋白质组学分析在发菜持续失水48 h,然后恢复吸水4 h条件下,形态和结构分析表明,持续失水48h(48HAD)的发菜外表干燥、邹缩,呈黑色,但藻体、藻丝体、胶鞘和细胞结构完整,类囊体膜及细胞内颗粒物质无明显变化,恢复吸水4 h后,藻体膨胀、呈蓝绿色或棕褐色,具有光泽,藻体、藻丝体、胶鞘和细胞结构完整,但细胞内液泡的数量和体积比干燥发菜细胞的要多;生理学分析表明,恢复吸水4 h后的发菜自由水含量、自由水/束缚水比值、净光合活性、暗呼吸速率、RuBisCO活性、可溶性糖、ō_2˙、SOD、CAT、POD、固氮酶和谷氨酰胺合成酶活性显着增加,而MDA、H2O2、氨、脯氨酸、谷氨酸盐含量明显下降;比较蛋白质组学研究表明,与失水—复吸水密切相关的32个蛋白被鉴定,包括分泌蛋白(2.38%)、信号转导(2.38%)、转录和翻译(4.76%)、抗氧化过程(11.90%)、氮代谢(9.52%)、碳和能量代谢(11.90%)、脂代谢(2.38%)、分子伴侣(4.76%)、未知蛋白(28.57%)和没有鉴定成功蛋白(21.43%)。基于形态结构、生理和蛋白质组学分析,表明随着干燥失水和恢复吸水,发菜的生长发育呈现静止休眠与复苏生长交替进行,在干燥条件下,生理代谢减弱,生长缓慢甚至停止,而当恢复吸水,代谢水平上调,生理活性增强,生长启动甚至加速。形态结构、生理和蛋白质组分的变化体现了发菜对特殊生态环境的适应。4发菜生长与耐旱相关差异蛋白基因克隆与原核表达通过分析发菜过氧化物氧还蛋白(Peroxiredoxin)、锰过氧化氢酶(Mn-CAT)、铁氧还蛋白(Ferritin)和Hypothetical protein NXL-01在不同生长状态及持续干燥48 h和复吸水4 h后的差异表达水平,根据鉴定的已知氨基酸序列设计简并性引物克隆基因并进行生物信息学分析,研究克隆基因的原核表达和分子验证。结果表明:(1)根据简并性引物克隆获得长度为639 bp的过氧化物氧还蛋白基因,GenBank登陆号为BankIt1373957(HM854286);693 bp的锰过氧化氢酶基因,GenBank登陆号为BankIt1311043(GU549477);540 bp的铁氧还蛋白基因,GenBank登陆号为BankIt1373981(HM854287);327 bp的Hypothetical protein NXL-01基因,GenBank登陆号为BankIt1374705(HM854288)。(2)生物信息学分析表明:①过氧化物氧还蛋白、锰过氧化氢酶、铁氧还蛋白和Hypothetical protein NXL-01序列比较分析显示该基因具有较高的保守性。②过氧化物氧还蛋白在第194的Pro亲水性最强,第122位的Arg疏水性最强;锰过氧化氢酶在第206的Gly亲水性最强,第96位的Val疏水性最强;铁氧还蛋白在第128的Asp和129位的Glu亲水性最强,第28位的Tyr疏水性最强;Hypothetical protein NXL-01在第101位的Glu亲水性最强,第12位的Gly疏水性最强。③过氧化物氧还蛋白二级结构主要由α螺旋、β折叠和随机卷曲构成;锰过氧化氢酶二级结构主要由α螺旋、β折迭和随机卷曲构成;铁氧还蛋白二级结构主要由α螺旋和随机卷曲构成;Hypothetical protein NXL-01二级结构主要由α螺旋和随机卷曲构成。④蛋白跨膜区分析表明过氧化物氧还蛋白、锰过氧化氢酶、铁氧还蛋白和Hypothetical protein NXL-01为膜外蛋白。⑤过氧化物氧还蛋白的Ser有5个磷酸化位点,Thr有6个磷酸化位点,Tyr有2个磷酸化位点;锰过氧化氢酶的Ser有3个磷酸化位点,Thr有1个磷酸化位点,Tyr有2个磷酸化位点;铁氧还蛋白的Ser有1个磷酸化位点,Thr有2个磷酸化位点,Tyr有1个磷酸化位点;Hypothetical protein NXL-01的Ser有5个磷酸化位点,Thr有1个磷酸化位点。(3)将过氧化物氧还蛋白、锰过氧化氢酶、铁氧还蛋白和Hypothetical protein NXL-01基因在大肠杆菌中表达,分别获得一个约26.5 kD、26 kD、22.4 kD和12.4 kD的外源蛋白。(4)对过氧化物氧还蛋白和锰过氧化氢酶基因在大肠杆菌中表达的蛋白进行Western blotting验证,表明外源蛋白为过氧化物氧还蛋白和锰过氧化氢酶。(5)RT-PCR分析表明,在日生长周期的不同状态下,锰过氧化氢酶基因、过氧化物氧还蛋白基因和铁氧还蛋白基因在转录和翻译水平上具有同样表达差异,而Hypothetical protein NXL-01基因在转录水平上无明显差异;在干燥和复吸水状态下,过氧化物氧还蛋白基因、锰过氧化氢酶基因、铁氧还蛋白基因和Hypothetical protein NXL-01在转录和翻译水平上具有同样表达差异。研究结果为进一步研究发菜生长发育和耐旱的分子机理及探讨发菜对极端干旱环境的适应和保护机制奠定基础。
柯文婷[8]2014年在《海洋聚球藻超氧化物歧化酶的鉴定与功能研究》文中研究表明海洋聚球藻是单细胞浮游植物,在世界海洋的绝大部分区域都广泛存在。对全球叶绿素生物量和初级生产力具有重要贡献,在海洋生态系统的碳循环及食物链中扮演着举足轻重的角色。各种逆境胁迫,如强光、高/低温、高盐、营养限制等都会引起细胞氧化损伤,而这些逆境在蓝藻的栖息地经常会发生。超氧化物歧化酶(SODs)是有氧环境中有机体减轻氧化胁迫的第一道屏障,根据其螯合的金属离子不同,一般有FeSOD、MnSOD、Cu/ZnSOD和NiSOD四种类型,编码基因分别为sodB、sodA、sodC和sodNo其中FeSOD和MnSOD在蓝藻中已被广泛研究,而关于蓝藻Cu/ZnSOD和NiSOD的研究很少。目前对海洋聚球藻进行遗传操作的技术还没有得到广泛应用,两种SODs需要螯合相应的金属离子才能起作用,因此本研究采用痕量金属洁净技术来研究其功能,同时以遗传操作成熟的Synechocystis sp.6803作为转基因宿主来研究Cu/ZnSOD和NiSOD的功能,具体研究内容和结果如下：海洋聚球藻海岸株Synechococcus sp. CC9311含有两个可能的SODs编码基因,而大洋株Synechococcus sp. WH8102基因组中仅含有一个NiSOD编码基因。本论文首先研究了铜(Cu)或镍(Ni)限制,以及二者共限制对两株海洋聚球藻生长和光合作用的影响。缺Cu和Ni限制了聚球藻生长,只有当这两种营养元素同时加到培养基中时,藻株的生长速率才可以达到最大值。实验藻株中需镍的蛋白有脲酶和NiSOD;需铜的蛋白有质体蓝素(PC)、细胞色素氧化酶和Cu/ZnSOD。本实验采用NaNO3作为氮源,Ni限制时脲酶对藻株生长的影响可忽略,Cu限制时质体蓝素可被细胞色素c6取代,细胞色素氧化酶突变后可诱导胞内SOD的表达,这表明Ni限制或Cu限制条件下SODs在两个藻株的生长过程中发挥重要作用。本研究证实Synechococcus sp. CC9311两个可能的SODs编码基因：sync_0755和sync_1771,具有SOD活性。根据它们蛋白序列中存在保守的Ni或Cu结合位点及信号序列,确定sync_0755和sync_1771分别编码NiSOD和Cu/ZnSOD。亚细胞定位结果表明NiSOD位于细胞质中,Cu/ZnSOD位于细胞质和类囊体膜。信号肽预测软件(Singal P)分析Cu/ZnSOD N端含有明显的信号肽切割位点,结合定位的结果,认为Cu/ZnSOD很可能是一个类囊体内腔蛋白。免疫印迹实验表明Cu限制时,藻株中NiSOD的量没有明显变化,表明在海洋聚球藻中NiSOD不能完全补偿Cu/ZnSOD的功能,这可能与它们不同的亚细胞定位有关。已有研究报道Synechococcus sp. WH8102中含有质体醌末端氧化酶(PTOX),在PSI活性下降时对PSII电子传递进行分流,防止PSII过度激发。两种藻株在Cu限制时,全链电子传递活性显着增强,暗示Synechococcus sp.CC9311中可能也存在PTOX类似蛋白从电子传递链抽提电子,与类囊体膜相连的Cu/ZnSOD介导的水水循环也可能是Synechococcus sp. CC9311缺Cu时全链电子传递加快的另一个原因。Synechococcus sp. CC9311中的NiSOD敲除致死,故在模式蓝藻Synechocystis sp. PCC 6803'中外源表达NiSOD来研究其功能。由于NiSOD的加工与成熟是个复杂的过程,需要多个分子伴侣蛋白,并存在翻译后加工。虽然做了各种尝试,在转基因藻株中仍然检测不到NiSOD表达信号。Synechocystis sp. PCC 6803只含有一个sod基因,编码FeSOD,直接在该sod基因内部插入卡纳霉素抗性片段不能将其完全失活,只能得到敲降株。当野生型Synechocystis sp. PCC 6803中的sodB启动子被替换成受铜离子调控的petE启动子,可获得完全分离的PpetE-sodB藻株。当该藻株培养在缺Cu的BGI1培养基中时,细胞内几乎不存在FeSOD活性,此时Chla含量显着下降,生长显着抑制,藻株在第8天时几乎死亡,而在同样的条件下野生型藻株生长正常。这些结果表明,sodBSynechocystis sp. PCC 6803光合自养生长所必需的基因。sodB基因被敲降,使得藻株对甲基紫晶处理生成的超氧阴离子及氟草敏处理生成的单线态氧所造成的氧化胁迫更加敏感。即使在sodB敲降株中外源表达来自Synechococcus sp. CC9311的Cu/ZnSOD,是sodB仍然不能被完全敲除,这意味着Cu/ZnSOD不能完全互补FeSOD的功能。异源表达sodC增加了Synechocystis sodB敲降株对氧化胁迫的耐受性,及藻株光损伤PSII的修复能力,但并不能保护PSII免受光损伤,说明Cu/ZnSOD可以减轻强光所产生的氧化损伤,在PSII修复过程中起一定作用,而FeSOD并不参与修复受光损伤的PSⅡ。Cu/ZnSOD转化Synechocystis sp. PCC6803后,利用双相法和蔗糖密度梯度离心分离膜系统,对两种SODs进行定位,Cu/ZnSOD很可能定位于类囊体内腔,而FeSOD位于细胞质中。不同类型SODs的不同亚细胞定位造成了其功能上的差异,多种SODs的存在为蓝藻进化以及适应各种环境提供了一定基础。
成慧敏[9]2006年在《两种模式蓝藻CCM的运转及其对过剩光能的耗散作用》文中研究表明蓝藻拥有几乎在所有光合生物中最有效的CO_2浓缩机制(CO_2 concentrating mechanisms,CCM)来提高羧体内CO_2浓度以补偿其Rubisco对CO_2亲和力的不足,它可以将Rubisco周围CO_2浓度提高到外界浓度的500-1000倍以上。迄今为止,在蓝藻中至少已发现了五种无机碳转运子,但是关于不同转运子在蓝藻光合作用中所起作用的相对大小,以及不同碳浓度下它们转运能力的变化方面的研究并不全面。CCM的运转需要光合供能,因此蓝藻CCM的运转也许能够耗散过剩光能,避免光合器官的光动力学破坏。这在食用蓝藻葛仙米中已得到证实,然而在其它蓝藻中尚无这方面的报道。本文选择蓝藻CCM研究模式种Synechococcus sp.805(即Synechococcus PCC 7942)和Synechocystis sp.898(即Synechocystis PCC 6803),从光合放氧、叶绿素荧光淬灭分析和叶绿素荧光上升动力学等角度,研究了它们的无机碳转运和积累及其在减轻光抑制方面的作用。 通空气培养的Synechococcus sp.805和Synechocystis sp.898具有多种CO_2和HCO_3~-转运系统,其中Na~+依赖HCO_3~-转运系统是其最重要的主动获取无机碳的方式。当pH为8.0胞外碳浓度为250μmol L~(-1)KHCO_3时,Na~+依赖HCO_3~-转运系统,CO_2转运系统和Na~+非依赖HCO_3~-转运系统对Synechococcus sp.805光合作用的贡献份额分别为47.6-58.9%、33.8-45.1%和大约7.3%,而对Synechocystis sp.898的贡献份额分别为大约57.0%、26.5-43.4%和大约16.5%。高碳条件下,Na~+缺乏或EZ(ethoxyzolamide)对Synechococcus sp.805光合放氧的抑制作用降低,Synechocystis sp.898无机碳转运在低碳条件下表现出对Na~+的依赖性而高碳条件下对Na~+非依赖性。这可能都是由CO_2自由扩散对总无机碳捕获的贡献增加或者CO_2泄漏降低所造成的。强光照射后,加入100μmol L~(-1)KHCO_3处理的Synechococcus sp.805样品的光合放氧速率、PSⅡ的活性和最大光化学效率均显着高于加入10000μmol L~(-1)KHCO_3处理样品的值。在100-10000μmol L~(-1)KHCO_3范围内,随着胞外无机碳浓度升高,强光引起的光抑制加剧,因此Synechococcus sp.805和Synechocystis sp.898的CO_2浓缩机制的运转可以耗散过剩激发能从而降低光破坏程度。此外,强光处理过程中Synechocystis sp.898的F_v/F_m和ET_o/RC值急剧下降,加有Na~+的样品的下降幅度低于不加Na~+的样品:而强光处理使ABS/RC和DI_o/RC的值显着升高,加有Na~+的样品的上升幅度低于不加Na~+的样品。这进一步说明Synechocystis sp.898的Na~+依赖HCO_3~-转运系统在减轻光抑制方面具有一定的作用。
刘志香[10]2013年在《集胞藻PCC6803二元信号转导系统与STK系统对特定胁迫条件的协同作用机制研究》文中研究说明30多亿年漫长的历史,蓝藻进化出复杂的信号转导系统,对环境胁迫具有极强的耐受性。蓝藻中信号转导系统主要包括丝氨酸／苏氨酸激酶系统和二元信号转导系统,其中二元信号转导系统是原核生物主要的信号转导组分,在蓝藻信号转递过程中起主导作用。目前国内外对蓝藻信号转导系统的研究主要集中在对单个蓝藻的二元信号系统系统的功能研究,而对丝氨酸／苏氨酸激酶系统的功能研究较少。实验已验证了集胞藻PCC6803中的丝氨酸/苏氨酸激酶SpkG参与高盐胁迫的信号传递,并发现由二元信号转导系统和丝氨酸/苏氨酸激酶可共同对高盐胁迫产生应答。但是两个系统是否也可以共同响应其他外界环境胁迫条件,而且这两个系统间如何协同作用形成信号转导网络,又是如何继续传递外界信号引起下游级联反应的?目前尚不清楚。为解决上述问题,本论文在集胞藻PCC6803全基因组测序工作已完成的研究基础上,以模式蓝藻集胞藻PCC6803为研究材料,通过基因突变、荧光定量RT-PCR和基因芯片表达差异分析,发现集胞藻PCC6803中丝氨酸/苏氨酸激酶SpkE不仅可同时参与低温和氮缺乏两种胁迫介导的信号传递,还可与二元信号转导系统中组氨酸激酶Hik34协同响应氮缺乏胁迫,而且很有可能同时受到Hik34激酶的调控。另外,同时还发现丝氨酸／苏氨酸激酶SpkG和组氨酸激酶Hik33也可以参与对氮缺乏胁迫的响应,并且也很有可能SpkG对Hik33起负调控作用。该实验研究主要证明了叁点：一是不具有磷酸化活性的丝氨酸／苏氨酸激酶SpkE不仅与氮代谢有关,而且还可以参与低温和氮缺乏胁迫所介导的信号转导系统,并可能受控于二元信号转导系统激酶的调控；二是两个系统中两对不同的协同作用激酶可以共同响应同一外界环境胁迫条件,同一对协同作用激酶也可以共同响应不同的外界环境胁迫条件；叁是发现了有叁个丝氨酸/苏氨酸激酶与二元信号激酶间存在相互作用,并且丝氨酸/苏氨酸激酶间也存在相互调控现象,初步揭示两大系统激酶之间的相互作用机制。集胞藻中两大系统激酶之间的协同作用机制研究,为绘制一个整合的信号调控蓝图,深刻理解蓝藻抗逆的分子机制奠定科学基础。另外,蓝藻兼具细菌和植物的特点,且具有天然的外源DNA转化系统,为高等植物基因功能的研究提供了新的模式宿主,并为其信号转导研究提供有益的参考。
参考文献：
[1]. 藻青菌Nostoc Commune和Synechocystis sp.PCC6803的干燥耐性和抗冻性[D]. 林育芳. 暨南大学. 2003
[2]. 藻青菌产氢研究[J]. 李秋生, 余若黔, 罗立新. 微生物学杂志. 2003
[3]. 发菜耐旱与复水过程中生理活性的恢复[D]. 刘颖慧. 华中师范大学. 2012
[4]. 没有进化的微生物[J]. 孙家明. 世界科学. 1996
[5]. 固氮蓝藻在松嫩平原盐碱土生态修复中作用的研究[D]. 张巍. 哈尔滨工业大学. 2008
[6]. 编制光合作用蛋白质目录揭秘生物过程[J]. 佚名. 广东农业科学. 2011
[7]. 发菜（Nostoc flagelliforme）不同生长状态差异蛋白质组学研究[D]. 梁文裕. 福建农林大学. 2011
[8]. 海洋聚球藻超氧化物歧化酶的鉴定与功能研究[D]. 柯文婷. 华中师范大学. 2014
[9]. 两种模式蓝藻CCM的运转及其对过剩光能的耗散作用[D]. 成慧敏. 华中师范大学. 2006
[10]. 集胞藻PCC6803二元信号转导系统与STK系统对特定胁迫条件的协同作用机制研究[D]. 刘志香. 南京农业大学. 2013
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