海带褐藻酸合成途径关键基因的转录谱及功能研究
发布时间：2020-12-13 12:14
海带（Saccharina japonica）是一种重要的经济褐藻,具有很高的生态和经济价值。褐藻酸是海带最主要的碳代谢产物,从海带中提取的褐藻酸可广泛应用于食品、医药和化工等领域。因此,褐藻酸合成途径及相关基因功能的研究具有重要的理论和应用意义。我们以海带全基因组数据和转录组数据为基础,构建海带褐藻酸合成途径,共注释到3个甘露糖-6-磷酸异构酶（MPI）基因,2个磷酸甘露糖变位酶（PMM）基因,3个GDP-甘露糖-6-磷酸脱氢酶（GMD）基因,1个糖基转移酶2（GT2）基因和125个甘露糖醛酸C5-异构酶（MC5E）基因。在海带不同发育时期,基部褐藻酸合成相关基因的转录呈逐月下降趋势,这与海带生长前期细胞生长旺盛、海带叶片快速生长,而后期有机物大量积累有关。此外,与海带顶部细胞相比,基部生长点附近的细胞分裂能力强,所以海带基部GMD1、GT2和MC5E2编码基因的转录明显高于顶部;而MPI3和PMM1也参与其它糖类代谢过程,所以其在顶部转录高于基部。我们对海带中高表达的磷酸甘露糖变位酶/磷酸葡萄糖变位酶（PMM/PGM）进行基因结构与功能分析,克隆并获得了海带PMM/PGM基因（Sj...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)山东省
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
海带属植物生活史（张宪省,2003）
图 1.5 墨角藻细胞壁模型（Deniaudbou t et al., 2014）Figure 1.5 Cell wall model for the brown algae Fucales (Deniaudbou t et al., 2014)在褐藻中，褐藻酸的含量、M/G 比值和嵌段组成随物种、部位（叶片、叶柄和假根）、季节、生长环境和栖息地的不同而变化（Andresen et al., 197Indergaard and Skj k-Br k, 1987; Mckee et al., 1992）。褐藻中褐藻酸含量占细胞重的 10～40%，一般海藻 M/G 比值多在 1.2～1.6 之间（Haug et al., 1974; Smidsroand Draget, 1996）。目前，仅在极北海带（L. hyperborea）和巨藻（Lessontrabeculata）的柄部能分离到 M/G 比值为 0.4 的褐藻酸（Smidsrod and Drag1996），但是在泡叶藻（Ascophyllum nodosum），海带（S. japonica）和巨（Macrocystis pyrifera）中的褐藻酸 G 含量较低，M/G 比值约在 1.0～3.0，凝胶强度小（纪明侯, 1997; Haug, 1964）。褐藻中，不同季节褐藻酸含量随月份变化Black（1948）年对克劳氏海带（L. cloustonii）、掌状海带（L. digitata）和糖海
图 1.6 细菌和褐藻中褐藻酸合成途径（Moradali et al., 2018）MPI, 甘露糖-6-磷酸异构酶; PMM, 磷酸甘露糖变位酶; MPG, 甘露糖-1-磷酸鸟苷转移酶;GMD, GDP-甘露糖-6-磷酸脱氢酶; MC5E, 甘露糖醛酸 C5-异构酶; PolyM, 多聚甘露糖醛酸;polyMG, 多聚甘露糖醛酸/古罗糖醛酸Figure 1.6 Biosynthesis pathway of alginates in bacteria and algae (Moradali et al., 2018)MPI, mannose-6-phosphate isomerase; PMM, phosphomannomutase; MPG, mannose-1-phosphateguanylyltransferase;GMD, GDP-mannose 6-dehydrogenase; MC5E, mannuronate C5-epimerase;PolyM, poly-mannuronate; polyMG, poly-mannuronate/guluronate1.3.2 褐藻酸合成途径的研究现状GDP-甘露糖醛酸是褐藻酸合成的前体物质。在生物体内，碳源氧化生成的乙酰-CoA 进入柠檬酸循环，生成中间代谢物草酰乙酸，草酰乙酸通过糖异生作
【参考文献】：
期刊论文
[1]脆嫩–厚成期海带物质成分变化分析研究[J]. 吴海一,王翔宇,朱安成. 海洋科学. 2015(08)
[2]Origin and evolution of alginate-c5-mannuronan-epimerase gene based on transcriptomic analysis of brown algae[J]. WANG Ren,WANG Xumin,ZHANG Yalan,YU Jun,LIU Tao,CHEN Shengping,CHI Shan. Acta Oceanologica Sinica. 2014(02)
[3]海带中褐藻胶含量测定方法的建立[J]. 尚德荣,宁劲松,赵艳芳,翟毓秀,舒本胜,盛晓风,郭莹莹. 食品科技. 2011(08)
[4]海带不同部位褐藻胶含量及其凝胶性能研究[J]. 陈利梅,李德茂,赵玉山,叶乃好. 中国食品添加剂. 2010(02)
[5]褐藻胶寡糖体外清除自由基活性的研究[J]. 孙丽萍,薛长湖,许家超,李兆杰,蔡跃飘,赵雪. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2005(05)
[6]大型海藻对富营养化海水养殖区生物修复的研究与展望[J]. 杨宇峰,费修绠. 青岛海洋大学学报(自然科学版). 2003(01)
[7]海带的生活史和我国海带人工养殖现状[J]. 吴超元. 生物学通报. 1981(01)
[8]我国经济褐藻的化学成分研究——Ⅱ.北方产海带、海蒿子和海黍子的主要化学成分季节变化[J]. 纪明侯. 海洋与湖沼. 1963(01)
[9]温度对海带孢子体的生长和发育的影响[J]. 會呈奎,吳超元,孫國王. Journal of Integrative Plant Biology. 1957(02)
博士论文
[1]海带低分子量褐藻多糖硫酸酯对糖尿病肾病的治疗作用及机制研究[D]. 徐颖婕.中国科学院研究生院(海洋研究所) 2016
[2]杂交海带培育与应用研究[D]. 李晓捷.中国海洋大学 2008
硕士论文
[1]海带GDP-甘露糖脱氢酶基因及磷酸甘露糖变位酶基因的研究[D]. 张朋艳.中国科学院研究生院(海洋研究所) 2015
[2]海带（Saccharina japonica）褐藻胶合成途径若干基因的克隆、表达以及功能验证[D]. 王忍.中国海洋大学 2014
[3]不同结构褐藻胶及其系列衍生物的制备与活性研究[D]. 孙学超.中国海洋大学 2013
[4]海带胶提取及纯化技术研究[D]. 米玲菲.福建农林大学 2011
本文编号：2914519
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)山东省
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
海带属植物生活史（张宪省,2003）
图 1.5 墨角藻细胞壁模型（Deniaudbou t et al., 2014）Figure 1.5 Cell wall model for the brown algae Fucales (Deniaudbou t et al., 2014)在褐藻中，褐藻酸的含量、M/G 比值和嵌段组成随物种、部位（叶片、叶柄和假根）、季节、生长环境和栖息地的不同而变化（Andresen et al., 197Indergaard and Skj k-Br k, 1987; Mckee et al., 1992）。褐藻中褐藻酸含量占细胞重的 10～40%，一般海藻 M/G 比值多在 1.2～1.6 之间（Haug et al., 1974; Smidsroand Draget, 1996）。目前，仅在极北海带（L. hyperborea）和巨藻（Lessontrabeculata）的柄部能分离到 M/G 比值为 0.4 的褐藻酸（Smidsrod and Drag1996），但是在泡叶藻（Ascophyllum nodosum），海带（S. japonica）和巨（Macrocystis pyrifera）中的褐藻酸 G 含量较低，M/G 比值约在 1.0～3.0，凝胶强度小（纪明侯, 1997; Haug, 1964）。褐藻中，不同季节褐藻酸含量随月份变化Black（1948）年对克劳氏海带（L. cloustonii）、掌状海带（L. digitata）和糖海
图 1.6 细菌和褐藻中褐藻酸合成途径（Moradali et al., 2018）MPI, 甘露糖-6-磷酸异构酶; PMM, 磷酸甘露糖变位酶; MPG, 甘露糖-1-磷酸鸟苷转移酶;GMD, GDP-甘露糖-6-磷酸脱氢酶; MC5E, 甘露糖醛酸 C5-异构酶; PolyM, 多聚甘露糖醛酸;polyMG, 多聚甘露糖醛酸/古罗糖醛酸Figure 1.6 Biosynthesis pathway of alginates in bacteria and algae (Moradali et al., 2018)MPI, mannose-6-phosphate isomerase; PMM, phosphomannomutase; MPG, mannose-1-phosphateguanylyltransferase;GMD, GDP-mannose 6-dehydrogenase; MC5E, mannuronate C5-epimerase;PolyM, poly-mannuronate; polyMG, poly-mannuronate/guluronate1.3.2 褐藻酸合成途径的研究现状GDP-甘露糖醛酸是褐藻酸合成的前体物质。在生物体内，碳源氧化生成的乙酰-CoA 进入柠檬酸循环，生成中间代谢物草酰乙酸，草酰乙酸通过糖异生作
【参考文献】：
期刊论文
[1]脆嫩–厚成期海带物质成分变化分析研究[J]. 吴海一,王翔宇,朱安成. 海洋科学. 2015(08)
[2]Origin and evolution of alginate-c5-mannuronan-epimerase gene based on transcriptomic analysis of brown algae[J]. WANG Ren,WANG Xumin,ZHANG Yalan,YU Jun,LIU Tao,CHEN Shengping,CHI Shan. Acta Oceanologica Sinica. 2014(02)
[3]海带中褐藻胶含量测定方法的建立[J]. 尚德荣,宁劲松,赵艳芳,翟毓秀,舒本胜,盛晓风,郭莹莹. 食品科技. 2011(08)
[4]海带不同部位褐藻胶含量及其凝胶性能研究[J]. 陈利梅,李德茂,赵玉山,叶乃好. 中国食品添加剂. 2010(02)
[5]褐藻胶寡糖体外清除自由基活性的研究[J]. 孙丽萍,薛长湖,许家超,李兆杰,蔡跃飘,赵雪. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2005(05)
[6]大型海藻对富营养化海水养殖区生物修复的研究与展望[J]. 杨宇峰,费修绠. 青岛海洋大学学报(自然科学版). 2003(01)
[7]海带的生活史和我国海带人工养殖现状[J]. 吴超元. 生物学通报. 1981(01)
[8]我国经济褐藻的化学成分研究——Ⅱ.北方产海带、海蒿子和海黍子的主要化学成分季节变化[J]. 纪明侯. 海洋与湖沼. 1963(01)
[9]温度对海带孢子体的生长和发育的影响[J]. 會呈奎,吳超元,孫國王. Journal of Integrative Plant Biology. 1957(02)
博士论文
[1]海带低分子量褐藻多糖硫酸酯对糖尿病肾病的治疗作用及机制研究[D]. 徐颖婕.中国科学院研究生院(海洋研究所) 2016
[2]杂交海带培育与应用研究[D]. 李晓捷.中国海洋大学 2008
硕士论文
[1]海带GDP-甘露糖脱氢酶基因及磷酸甘露糖变位酶基因的研究[D]. 张朋艳.中国科学院研究生院(海洋研究所) 2015
[2]海带（Saccharina japonica）褐藻胶合成途径若干基因的克隆、表达以及功能验证[D]. 王忍.中国海洋大学 2014
[3]不同结构褐藻胶及其系列衍生物的制备与活性研究[D]. 孙学超.中国海洋大学 2013
[4]海带胶提取及纯化技术研究[D]. 米玲菲.福建农林大学 2011
本文编号：2914519
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