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海洋硅藻牟氏角毛藻休眠孢子形成过程的代谢调控以及硅化相关基因的功能研究

2020-12-02阅读(579)

海洋硅藻牟氏角毛藻休眠孢子形成过程的代谢调控以及硅化相关基因的功能研究

论文摘要

硅藻被认为是海洋中最为成功的浮游植物之一,部分得益于它们胞质外坚固的硅质细胞壁的存在。部分硅藻在环境胁迫下会形成重硅质化(细胞壁加厚)的休眠孢子,以度过恶劣的环境条件,并在环境合适的时候重新萌发形成新的营养细胞。但目前我们对硅藻休眠孢子形成时的相关代谢调控知之甚少。本论文通过对硅藻牟氏角毛藻休眠孢子形成过程中关键时间点的细胞全转录本分析,获得参与休眠孢子形成相关基因的表达特征,分析这些相关基因的功能和调控机理。同时对硅化相关基因的结构特征进行分析,并采用转基因手段对它们的特征性的结构域进行生物学功能研究。营养盐以及生理生态指标检测,发现休眠孢子形成过程中约有90%的细胞会死亡,并提供营养盐。而此过程中存活的细胞会不断吸收氮、磷、硅营养盐,并在胞内累积。这些元素的大量存储可能对休眠孢子的存活有着重要的意义。转录组序列分析发现牟氏角毛藻中的3个壳面合成相关的silaffin类似蛋白显著上调,这三个蛋白含有格外丰富的KXXK结构域,可能对休眠孢子的重硅化发挥重要作用。建立了与牟氏角毛藻同为中心纲硅藻的假微型海链藻的转基因体系。通过转基因手段,对硅化蛋白中的RXL,KXXK特征结构域进行功能注释。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 缩略词
  • 第一章 前言
  •   1.1 硅藻简介
  •   1.2 硅相关有机成分
  •     1.2.1 SIT
  •     1.2.2 Frustulin
  •     1.2.3 Silaffin
  •     1.2.4 Cingulin
  •     1.2.5 LCPA
  •     1.2.6 Silicanin-1
  •     1.2.7 Silacidins
  •   1.3 硅藻休眠孢子
  •     1.3.1 硅藻休眠孢子特点
  •     1.3.2 硅藻休眠孢子存在的意义
  •   1.4 硅藻转基因技术
  •   1.5 本论文研究目的及意义
  • 第二章 材料与方法
  •   2.1 实验材料
  •     2.1.1 藻种菌种以及培养基
  •     2.1.2 主要仪器
  •     2.1.3 主要试剂
  •     2.1.4 常用溶液配置
  •   2.2 实验方法
  •     2.2.1 实验用藻种的培养
  •     2.2.2 牟氏角毛藻休眠孢子的诱导
  •     2.2.3 转基因目标基因的筛选
  •     2.2.4 假微型海链藻基因组DNA的提取及质量检测
  •     2.2.5 RNA的提取及质量检测
  •     2.2.6 假微型海链藻转基因质粒的构建
  •     2.2.7 假微型海链藻转基因方法和步骤
  •     2.2.8 RT-QPCR检测
  •     2.2.9 细胞凋亡检测
  • 第三章 结果
  •   3.1 牟氏角毛藻休眠孢子诱导过程的生理生化检测
  •     3.1.1 细胞密度变化
  •     3.1.2 休眠孢子形成率
  •     3.1.3 细胞程序性死亡（PCD）与死亡检测
  • v/Fm值变化情况'>    3.1.4 Fv/Fm值变化情况
  •     3.1.5 牟氏角毛藻孢子形成过程中营养盐的变化
  •   3.2 牟氏角毛藻休眠孢子诱导过程转录组学分析
  •     3.2.1 GO分析
  •     3.2.2 KEGG分析
  •     3.2.3 铵氮代谢相关基因的表达情况
  •     3.2.4 尿素循环相关基因的表达情况
  •     3.2.5 牟氏角毛藻硅质壳合成相关基因的表达情况
  •   3.3 硅化相关基因特有结构域的功能分析
  •     3.3.1 目标基因的结构特征
  •     3.3.2 预测基因P3、P13、P19C1表达载体的构建
  •     3.3.3 P3、P13、P19C1表达载体转基因结果
  •     3.3.4 P3及P3突变体蛋白表达位置
  •     3.3.5 P13蛋白表达位置
  •     3.3.6 P19C1转化株形态变化情况
  •     3.3.7 P13,P19,P19C1基因在假微型海链藻休眠细胞中的表达变化
  • 第四章 讨论
  •   4.1 牟氏角毛藻休眠孢子形成过程生理、生化特征
  •     4.1.1 牟氏角毛藻细胞数量变化情况
  •     4.1.2 牟氏角毛藻的休眠孢子的形成与光系统的关联
  •     4.1.3 牟氏角毛藻休眠孢子的形成的N代谢
  •     4.1.4 牟氏角毛藻休眠孢子的形成与P代谢的关系
  •     4.1.5 牟氏角毛藻休眠孢子形成过程的硅代谢
  •   4.2 硅质壳合成相关基因特有结构域的功能研究
  •     4.2.1 P3蛋白的定位
  •     4.2.2 P13蛋白的定位
  •     4.2.3 P19C1蛋白的功能
  •     4.2.4 硅化蛋白特有结构域功能分析
  •   4.3 小结
  • 第五章 展望
  • 附录
  • 参考文献
  • 致谢
  • 发表论文

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 姬鹏宇

    导师: 梁君荣

    关键词: 硅藻休眠孢子,转录组分析,转基因技术

    来源: 厦门大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学,生物学,生物学

    单位: 厦门大学

    基金: 国家自然科学基金面上项目海洋硅藻休眠期细胞形成与萌发的硅代谢分子调控机制

    分类号: Q945;Q943

    总页数: 110

    文件大小: 8413K

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