三角褐指藻对不同环境因子的响应机制与途径

发布时间：2017-07-20 09:24

  本文关键词：三角褐指藻对不同环境因子的响应机制与途径

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【摘要】：硅藻贡献了地球上初级生产力的约五分之一,在生物地球化学循环中具有重要作用。硅藻包含两个纲,中心纲和羽纹纲,广泛分布于各类水环境,在进化中相对年轻。三角褐指藻基因组已完成测序,逐步发展为模式硅藻,但是三角褐指藻是一种非典型硅藻,具有三种形态,梭形、卵形和三出放射形,只有卵形细胞具有真正的单面硅质外壳,并且三角褐指藻在实验室培养条件下不需要添加硅。三角褐指藻是重要的水产饵料,富含活性物质如EPA和岩藻黄素,并且是生物能源的潜在原材料。因此,三角褐指藻具有重大的经济价值。目前,针对三角褐指藻的研究主要聚焦在基因组学和生理生化,对于其蛋白质组的研究鲜有报道。因此,本文主要利用蛋白质组学方法,并结合生理生化研究方法,在不同层面(蛋白、转录、生理等)上探讨三角褐指藻对不同环境因子(如营养盐缺乏、光照变化等)的响应机制与途径。研究结果表明,三角褐指藻在缺氮条件下多条代谢路径下调,油脂合成增加;硅元素有利于三角褐指藻在深水时的生长,并且在深水时其捕光蛋白复合体会发生变化;高铁无法促进三角褐指藻脂质积累,但是促进其卡尔文循环;四种絮凝剂对三角褐指藻均具有明显絮凝效果,当目标产物为岩藻黄素时氯化铁是最佳絮凝剂,不仅不会影响到其生理活性,而且不会造成高值产物的降解。本研究不仅具有重要的生态意义,并且对于优化产油微藻的培养条件具有指导意义,而且为解决三角褐指藻在大规模生产过程中的采收“瓶颈”问题,提供了实验基础。
【关键词】：三角褐指藻 环境胁迫 蛋白质组学 岩藻黄素 絮凝剂
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q949.2
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 引言12-29
• 1.1 硅藻概述12-14
• 1.1.1 硅藻的生态意义12-13
• 1.1.2 硅藻的经济价值13-14
• 1.2 硅藻活性物质14-18
• 1.2.1 不饱和脂肪酸14-16
• 1.2.2 岩藻黄素16-18
• 1.3 硅藻代表性物种三角褐指藻概述18-23
• 1.3.1 三角褐指藻的形态特征与生活习性18-20
• 1.3.2 三角褐指藻对不同环境因子的响应20-23
• 1.4 微藻大规模培养23-27
• 1.4.1 微藻大规模培养方式23-25
• 1.4.2 常用的微藻收集方法25-27
• 1.5 论文研究内容和技术路线27-29
• 1.5.1 研究内容27-28
• 1.5.2 技术路线28-29
• 第二章 三角褐指藻对缺氮胁迫的响应29-53
• 引言29
• 2.1 材料与方法29-36
• 2.1.1 藻种与培养方法29-30
• 2.1.2 细胞计数与生长测定30
• 2.1.3 光合色素提取与分析30-31
• 2.1.4 叶绿素荧光测量31
• 2.1.5 RNA提取31
• 2.1.6 数字化表达谱分析（DGE）31
• 2.1.7 蛋白提取31-32
• 2.1.8 蛋白定量32
• 2.1.9 双向电泳（2-DE）32-33
• 2.1.10凝胶染色与图像采集33
• 2.1.11双向荧光差异凝胶电泳（2D-DIGE）33-34
• 2.1.12 2D-DIGE凝胶图像分析34
• 2.1.13 LC-MS/MS蛋白鉴定和蛋白相对定量34-35
• 2.1.14 质谱数据分析35
• 2.1.15 尼罗红染色35-36
• 2.1.16 BODIPY染色36
• 2.2 结果36-49
• 2.2.1 缺氮与正常条件下三角褐指藻生长速率、色素及光合参数比较36-37
• 2.2.2 缺氮条件下三角褐指藻转录水平变化37-40
• 2.2.3 缺氮条件下三角褐指藻蛋白种类及含量变化40-48
• 2.2.4 缺氮条件下三角褐指藻中性脂含量变化48-49
• 2.3 讨论49-53
• 2.3.1 缺氮条件下三角褐指藻光合作用效率显著下降49-50
• 2.3.2 缺氮条件下三角褐指藻脂质合成增加50-51
• 2.3.3 缺氮条件下三角褐指藻其它的生物过程也发生了变化51-53
• 第三章 三角褐指藻对缺硅胁迫的响应53-68
• 引言53-54
• 3.1 材料与方法54-56
• 3.1.1 藻种与培养方法54
• 3.1.2 不同培养条件下的细胞生长测定54
• 3.1.3 光合色素提取与分析54
• 3.1.4 叶绿素荧光测量54
• 3.1.5 总脂提取及脂肪酸分析54-55
• 3.1.6 尼罗红染色55
• 3.1.7 蛋白提取与定量55
• 3.1.8 双向电泳、凝胶染色及图像采集55
• 3.1.9 LC-MS/MS蛋白鉴定、蛋白相对定量及质谱数据分析55
• 3.1.10 RNA提取及qRT-PCR55-56
• 3.2 结果56-65
• 3.2.1 不同条件下三角褐指藻的生长56-58
• 3.2.2 缺硅及正常条件下三角褐指藻色素及光合活性分析58-59
• 3.2.3 缺硅及正常条件下三角褐指藻脂质分析59-61
• 3.2.4 缺硅条件下三角褐指藻蛋白种类及含量变化61-65
• 3.2.5 mRNA表达分析65
• 3.3 讨论65-68
• 3.3.1 硅缺乏可能影响深水中三角褐指藻的形态转变65-66
• 3.3.2 硅缺乏可能影响深水中三角褐指藻的光吸收66-67
• 3.3.3 硅缺乏可能影响深水中三角褐指藻对寒冷的耐受67-68
• 第四章 三角褐指藻对不同光质的响应68-77
• 引言68
• 4.1 材料与方法68-71
• 4.1.1 藻种与培养方法68
• 4.1.2 类囊体膜提取纯化及膜蛋白的提取68-69
• 4.1.3 类囊体膜蛋白光谱扫描69
• 4.1.4 Tricine-SDS-PAGE69-70
• 4.1.5 LC-MS/MS蛋白鉴定、蛋白相对定量及质谱数据分析70-71
• 4.1.6 光合色素提取与分析71
• 4.2 结果71-75
• 4.2.1 不同光质条件下三角褐指藻类囊体膜71-72
• 4.2.2 不同光质条件下三角褐指藻色素蛋白复合体光谱特征72-73
• 4.2.3 不同光质条件下三角褐指藻膜蛋白种类及含量变化73-75
• 4.2.4 不同光质条件下三角褐指藻色素分析75
• 4.3 讨论75-77
• 4.3.1 蔗糖密度梯度离心与LC-MS/MS结合可鉴定类囊体膜蛋白质组成75-76
• 4.3.2 绿光促进三角褐指藻中岩藻黄素-叶绿素a/c复合体的合成76-77
• 第五章 三角褐指藻对不同絮凝剂的响应77-85
• 引言77-78
• 5.1 材料与方法78-79
• 5.1.1 藻种与培养方法78
• 5.1.2 絮凝实验78
• 5.1.3 生长测定与细胞观察78
• 5.1.4 叶绿素荧光测定78
• 5.1.5 色素提取及岩藻黄素含量测定78-79
• 5.2 结果79-82
• 5.2.1 不同絮凝剂的絮凝效果79
• 5.2.2 不同絮凝剂絮凝后三角褐指藻生长速率及光合活性79-82
• 5.2.3 不同絮凝剂絮凝后三角褐指藻岩藻黄素含量82
• 5.3 讨论82-85
• 5.3.1 不同的微藻收集方法比较82-83
• 5.3.2 目标产物为岩藻黄素时氯化铁是三角褐指藻的最佳絮凝剂83-85
• 第六章 三角褐指藻对不同铁浓度的响应85-99
• 引言85
• 6.1 材料与方法85-87
• 6.1.1 藻种、培养方法及生长测定85-86
• 6.1.2 尼罗红染色86
• 6.1.3 总脂提取86
• 6.1.4 蛋白提取86-87
• 6.1.5 LC-MS/MS蛋白鉴定、蛋白相对定量及质谱数据分析87
• 6.1.6 叶绿素荧光测量87
• 6.2 结果87-96
• 6.2.1 不同浓度铁营养下三角褐指藻的生长及脂质变化87-90
• 6.2.2 高铁及低铁对三角褐指藻蛋白质组的影响90-96
• 6.3 讨论96-99
• 6.3.1 高铁条件下三角褐指藻不积累油脂96-97
• 6.3.2 高铁促进三角褐指藻卡尔文循环及其它代谢97-99
• 结论99-100
• 参考文献100-125
• 作者简历125-126
• 已发表或完成的论文目录126

【参考文献】

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1 周伟;何林文;杨芳;林阿朋;张宝玉;牛建峰;王广策;;Pyropia yezoensis can utilize CO_2 in the air during moderate dehydration[J];Chinese Journal of Oceanology and Limnology;2014年02期

2 陆开宏,林霞,钱云霞;三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)形态及其变异现象的研究[J];青岛海洋大学学报(自然科学版);2001年01期

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本文编号：567366