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超氧化物歧化酶(SOD)是植物细胞应对氧化胁迫的第一道,也是最重要的防线。本研究以坛紫菜转录组数据库中的unigene序列为基础,通过RACE扩增技术克隆得到了3条坛紫菜SOD基因的全长序列,分别命名为PhMSD,PhCSD1和PhCSD2。序列分析结果表明,PhMSD序列全长973 bp,可编码包含224个氨基酸,等电点为5.75的多肽序列;PhCSD1序列全长1029 bp,可编码包含134个氨基酸,等电点为4.65的多肽序列;PhCSD2序列全长954 bp,可编码包含216个氨基酸,等电点为10.74的多肽序列。根据保守序列和系统进化树分析,可以将三条PhSODs分成两个亚型:其中PhMSD属于锰超氧化物歧化酶,PhCSD1和PhCSD2属于铜锌超氧化物歧化酶。采用实时荧光定量PCR技术(qPCR)测定了3条PhSOD基因在坛紫菜不同世代,高温胁迫不同时间水平以及不同失水胁迫梯度下的表达水平变化,结果表明:3条PhSOD基因在叶状体世代中的表达水平均显著高于丝状体世代;在不同水平的高温和失水胁迫下,PhCSD1和PhCSD2的表达水平显著上调,而PhMSD则表现出不同的表达模式,高温胁迫下被显著抑制,失水胁迫下没有发生显著变化。 相似文献
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采用藻类二氧化碳浓缩机制(CO2 Concentrating Mechanism, CCM)关键酶胞外碳酸酐酶(periplasmic Carbonic Anhydrase, pCA)的抑制剂AZ (acetazolamide)、DIDS (4’4’-diisothiocyana to silbene-2, 2-disulfonic acid)和SITS (4-acetamido-4’-isothiocyano-2, 2’-stibene-disulfonate)等对不同生长阶段的坛紫菜(Pyropia haitanensis)叶状体进行处理, 利用pH-drift技术研究了高温胁迫下坛紫菜利用无机碳的特点。结果表明: (1) 坛紫菜主要依赖pCA利用HCO3?, 且能力较强; (2) 高温抑制坛紫菜吸收利用无机碳, 温度越高影响越严重; (3) 坛紫菜未性成熟组叶片对无机碳的利用能力远大于成熟组, 但对高温胁迫的抗性低于成熟组。高温造成藻体细胞膜系统损伤和脂肪酸成分变化或许是高温抑制藻类CCM的原因之一。 相似文献
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坛紫菜(Pyropia haitanensis)养殖区的温度和光照强度变化幅度较大,坛紫菜叶状体对温度和光胁迫的耐受能力决定了产量。为了探究海洋酸化是否改变坛紫菜对温度和光胁迫的耐受能力,本研究采用实验生态学方法研究了坛紫菜的光合作用和生长对温度和光照强度的响应特点。结果表明,无论在短期(4 h)或长期(3～6 d)的高温和强光胁迫下,海洋酸化均提高了坛紫菜的光合速率和生长速率。特别是6 d的高温(31℃)处理导致坛紫菜叶状体死亡,而海洋酸化使得坛紫菜依然能维持0.1 d~(-1)的生长速率;在40～550μmol/(m~2·s)的光照强度范围内,酸化处理将叶状体生长速率提高27%以上。本研究表明海洋酸化提高坛紫菜对高温和强光的耐受能力,未来坛紫菜养殖产业可能受益于海洋酸化。 相似文献
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条斑紫菜(Pyropia yezoensis)是中国北方沿海大面积栽培的一种重要大型经济海藻。近些年,因高温等环境因子导致的烂菜时有发生,严重制约了产业的可持续发展。测定分析了不同温度(15°C和20°C)、不同盐度(20,25和30)条件对条斑紫菜叶状体光合作用参数、抗氧化酶系统活性及相关分子表达量变化的影响。发现高温(20°C)和低盐(盐度20)胁迫下会导致潜在最大量子产额(Fv/Fm)下降、非光化学淬灭Y(NO)值上升;同时,高温低盐(20°C,盐度20)条件下丙二醛(MDA)含量显著提高,表明条斑紫菜叶状体光合作用系统已受到一定的损伤。另外,过氧化氢酶(CAT)与抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性随盐度降低而下降,在盐度20和高温(20°C)时其酶活显著降低,而超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著上升。而荧光定量结果显示,在20°C高温条件下, SOD转录出现轻微上调。随着盐度的降低, POD转录水平显著下调。此外, 20°C高温胁迫下,低盐盐度20条件下,相关抗氧化酶系统关键基因的表达均出现显著下调,表明在高温、低盐胁迫下,藻体内氧自由基清除能力受到抑制,最终导致细胞受到氧化损伤。因此,本实验表明,在高温条件下、盐度降低导致的抗氧化系统酶活及相关基因表达受到抑制,这是紫菜病烂发生的诱因之一。 相似文献
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高温胁迫下坛紫菜的数字基因表达谱研究 总被引：1，自引：0，他引：1
坛紫菜是潮间带重要的经济藻种,对高温、渗透压等逆境具有独特的调控机制。本文采用基于高通量测序的数字基因表达谱(DGE)技术研究了坛紫菜在高温胁迫下的基因表达差异,并分析其相应的响应方式;利用实时定量PCR技术对DGE部分数据进行验证;检测了其中较有代表性的应答基因hsp70的差异表达。结果显示,高温胁迫下坛紫菜中有256个unigene上调表达,以HSP、核糖体蛋白L12、延伸因子EF-Tu及部分光合作用相关基因为代表,3 820个unigene下调表达,主要为核酸、蛋白以及糖类等合成代谢相关基因。Gene Ontology分析表明,差异表达基因主要定位于质体等有膜细胞器,参与繁殖和发育过程,行使催化和连接酶活性的功能。Pathway分析显示,这些基因分布于107条pathway中。其中,下调表达基因最显著富集于mRNA监督和RNA转运途径,而上调表达基因部分富集于内质网的蛋白加工、RNA降解及光合作用途径。验证表明此次DGE结果具有较高准确性,hsp70基因对高温响应积极。综上所述,DGE结果反应出,在高温胁迫时,坛紫菜出现基础代谢减慢、合成速度下降、能量合成受阻、碳同化降低等现象,但光合作用前期未受影响,同时补救途径启动。 相似文献
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以坛紫菜(Pyropia haitanensis)Z-61叶状体为材料,检测了高盐(110)胁迫与低盐(0)胁迫处理不同时间(0、4、8、24h和恢复4h)后叶状体中的羟自由基(·OH~-)清除能力、过氧化氢(H_2O_2)含量、丙二醛(MDA)含量、超氧阴离子(O_2~-·)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、抗坏血酸过氧化物酶(GSH)活性以及叶绿素荧光参数[包括PS II最大光化学效率(Fv/Fm)、表观光合电子传递效率(ETR)、非光化学荧光猝灭系数(NPQ)、实际光合作用效率Y(II)]的变化,以探究坛紫菜叶状体对不同盐度海水的耐受机制.结果表明,在高盐和低盐胁迫下,H_2O_2的含量和·OH~-的清除能力随时间增加而呈现逐渐上升的趋势,而O_2~-·的含量在胁迫4h显著升高后无显著变化.且相比于高盐(110),低盐(0)胁迫下坛紫菜叶状体会产生更多H_2O_2、O_2~-·和·OH~-,膜脂过氧化物丙二醛(MDA)含量增加更明显,说明低盐胁迫引起坛紫菜叶状体的氧化损伤要显著高于高盐胁迫.高盐胁迫24h后,SOD的活性达到了最大,CAT、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽(GSH)的活性均呈现先上升后下降的变化趋势.低盐胁迫下,SOD、GSH的活性均不断增加,CAT、APX的活性先上升后下降.此外,低盐和高盐胁迫下,随时间的增加,叶绿素荧光参数均明显下降.上述结果表明,高盐和低盐胁迫下,坛紫菜叶状体的光合作用受到抑制,机体通过维持较高的抗氧化酶活性以提高活性氧的清除能力,进而保证藻体的正常存活. 相似文献
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采用筏式吊养的大型经济海藻坛紫菜(Pyropia haitanensis)在栽培生长期间, 常周期性地处于干出状态。本文通过测定不同水膜状态下坛紫菜的叶绿素荧光动力学相关系数, 探讨了干出状态下坛紫菜叶状体表面水膜的理化特性与失水对其光合作用光化学特性的影响。实验数据显示, 干出初始状态下, 叶状体表面水膜pH值的升高对坛紫菜的最大光化学效率Fv/Fm、光化学淬灭系数qP、非光化学淬灭系数NPQ、最大相对电子传递速率ETRm和光能利用效率α均无显著性影响。当坛紫菜叶状体表面水膜盐度为0~75‰时, Fv/Fm、qP、NPQ、ETRm和α均保持稳定; 当叶状体表面水膜盐度增加到75‰~150‰时, Fv/Fm、NPQ、α和ETRm则显著下降, 较盐度为33‰时分别下降了66%、84%、70%和60%, 表明覆盖高盐度水膜的叶状体PSⅡ反应中心活性受到抑制。坛紫菜叶状体在失水初期的光合活性不受影响, 当叶状体表面水膜厚度降到0后, 叶状体细胞内部开始失水, 光合活性也显著下降。严重脱水状态(失水率为75%)下, Fv/Fm、NPQ、α和ETRm较失水初期分别下降了41%、69%、38%和43%。这些研究结果表明, 坛紫菜叶状体在干出失水初期, 水分损失是由于表面水膜损失引起的, 水膜厚度随着失水率的增加呈线性下降, 表面水膜厚度的下降影响了藻体的热耗散能力; 随着失水率进一步增加, 叶状体的光合活性和热耗散能力受到不利影响, 其中热耗散能力对叶状体含水量的变化更为敏感。 相似文献
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以坛紫菜丝状体为材料,采用RACE方法获得坛紫菜碳酸酐酶(CA)基因的全长cDNA。该cDNA全长1 081 bp,具有一个825 bp的开放阅读框,可编码274个氨基酸。序列同源性分析显示该cDNA序列推导的氨基酸序列与其他物种的碳酸酐酶具有较高的一致性,其中与条斑紫菜的一致性达到96%。氨基酸序列分析表明该蛋白为β-CA,含有两个CA活性位点,无跨膜结构,可能存在一个信号肽将其定位到叶绿体中,与藻类和细菌聚类。原核诱导表达得到一个72 kDa左右的融合蛋白,酶活测定结果显示此蛋白具有碳酸酐酶活性。该实验对进一步深入研究坛紫菜CA的功能及坛紫菜碳代谢、光合作用等生理过程具有重要的参考价值。 相似文献
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微粒体谷光甘肽硫转移酶(microsomal glutathione S-transferases,MGST)作为膜结合蛋白之一,具有谷光甘肽转移酶和过氧化物酶活性,在细胞及细胞器的抗氧化胁迫中扮演着重要角色,但MGST基因在紫菜(Pyropia yezoensis)中的鉴定与分析还未见报道。本文采用RACE-PCR方法首次克隆了条斑紫菜的微粒体GST基因的全长,命名为PyMGST3,同时利用生物信息学及实时定量PCR方法对该基因的序列及诱导表达特征进行了分析,并通过原核表达进一步验证了该基因的酶活性及在抗氧化胁迫中的作用。结果表明,PyMGST3基因的c DNA序列全长为681bp,其中开放阅读框长度417bp,5'-UTR长度80bp,3'-UTR长度184bp,在受到Cd~(2+)和Cu~(2+)胁迫时,上调表达;PyMGST3蛋白具有三个跨膜结构域及跨膜疏水区,与皱波角叉菜的MGST蛋白相似性最高为60%,与其它藻类的MGST蛋白的相似性较低;在大肠杆菌中表达及纯化后的PyMGST3蛋白具有谷光甘肽转移酶活性;此外,超表达PyMGST3蛋白的重组菌株提高了对抗Cd~(2+)和Cu~(2+)毒害的能力。这些结果暗示PyMGST3基因很可能在条斑紫菜遭遇重金属等引起的氧化胁迫时起到重要的保护作用。 相似文献
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本研究从条斑紫菜中克隆了一个丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase)基因,命名为PyMAPK3。该基因全长2155bp,开放阅读框(ORF)1401bp,编码466个氨基酸,含有两个内含子。氨基酸序列分析表明,PyMAPK3磷酸化位点的氨基酸基序为TDY,其等电点为7.17,蛋白分子量为51.6KDa,亚细胞定位于叶绿体。荧光定量PCR技术对该基因在不同非生物胁迫条件下的转录差异分析结果显示,极端胁迫条件下基因表达量显著增加。蛋白免疫印迹技术对蛋白在不同胁迫条件下的表达量分析结果显示,在不同的胁迫条件下其翻译水平的表达模式表现出与转录水平的不一致性。本研究为深入了解条斑紫菜在逆境适应机制中MAPK蛋白的作用奠定基础,同时为条斑紫菜抗逆品系的选育提供理论指导。 相似文献
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本文以野生坛紫菜(Porphyra hatanensis)叶状体为材料,通过海螺酶酶解获得叶状体单离体细胞,探讨了细胞密度、光照强度对坛紫菜叶状体体细胞发育分化的影响.研究结果表明:细胞密度对坛紫菜叶状体单离体细胞的分裂、出苗具有明显的影响.其中,细胞培养3～5d时,分裂率随着细胞密度的增大而降低;5d时,1×103个/孔组的分裂速度显著大于其余各组的(p＜0.05);12～19d时,随着细胞密度的增大,体细胞出苗率相应减小.光照强度对坛紫菜叶状体单离体细胞的分裂、出苗也具有显著影响.细胞培养5d时,分裂率随着光照强度的增大而增大;5-7d时,体细胞分裂速度随着光照强度增大而增大;9～19d培养期内,出苗率随着光照强度的增大而增大.本实验结果为坛紫菜转基因育种等研究提供了可资借鉴的基础资料. 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2016,(8)
本研究从条斑紫菜中克隆了一个水通道蛋白(Aquaporin,简称AQP)基因PyAQP,命名为PyAQP1(登录号为KT735045)。序列分析表明,PyAQP1基因cDNA全长为1 151bp,开放阅读框(ORF)为1 002bp,编码333个氨基酸,含有200bp的内含子。氨基酸序列比对分析表明,PyAQP1具有水通道蛋白的保守结构域NPA和6个跨膜区域。MEGA5.0构建的系统发生树表明,该基因属于Glps类。采用基因枪介导的洋葱瞬时表达定位结果显示,PyAQP1基因定位于细胞质膜上。运用实时荧光定量PCR技术对PyAQP1基因在干旱、盐度和温度处理条件下在转录水平进行分析。在干旱处理条件下,PyAQP1基因随着失水率的增加,表达量逐渐降低,失水率达到80%后复水处理,随着复水时间的延长,表达量增加。在山梨醇和盐度胁迫处理下,PyAQP1基因的表达趋势基本一致,随着盐度的增加,表达量降低。温度处理条件下,在-8℃时,基因的表达量显著增加,0℃时,基因的表达量略高于正常处理条件。当温度高于正常生长温度时,基因的表达量随着温度的升高,呈现逐渐升高的趋势。本研究为深入了解条斑紫菜逆境适应机制中水通道蛋白的作用奠定了基础,同时为后续条斑紫菜抗逆品系的选育提供了理论指导。 相似文献
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采用同源克隆及Race技术获取了蓝点马鲛Wap65-1和Wap65-2基因的c DNA全长序列,长度分别为1659 bp和1725 bp,各自编码426和436个氨基酸。通过Clust W同源性及进化树分析表明:蓝点马鲛Wap65-1与Wap65-2基因的同源性为60%,处于不同的分支上。进一步对该鱼的幼体进行热诱导,通过q RT-PCR分析表明:两种基因在高温诱导下均有上调,而Wap65-2基因上调呈现显著性差异(P0.05)。在此基础上,构建两种基因冷休克表达系统,成功实现了两种蛋白的可溶性表达,而且发现Wap65-2对高温胁迫下E.coli BL21(DE3)的存活具有较强的保护作用。本研究为蓝点马鲛耐热品种的培育奠定了理论基础。 相似文献
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微管是细胞骨架的主要成分,其结构及动力学机制对提高生物体耐受性具有重要作用。微管网络如何通过结构的动态变化调控适应环境变化已成为胁迫生物学领域的研究热点之一。条斑紫菜(Pyropiayezoensis)能够适应潮间带复杂多变的环境,是研究潮间带大型海藻抗逆机制的良好材料。目前对紫菜微管相关基因家族构成及其生物学功能的研究较少。本研究利用生物信息学方法,在条斑紫菜基因组中共鉴定出4个Tubulin基因(Pyα-tubulin 1、Pyα-tubulin 2、Pyβ-tubulin和Pyγ-tubulin)和11个Kinesin基因(PyKinesin1—PyKinesin11),并对其理化性质、基因结构、蛋白特征、染色体定位、系统进化和失水胁迫下的表达模式进行了系统分析。结果显示:条斑紫菜中有3种微管蛋白(Tubulin)亚型;该家族成员散布于1号和2号染色体上, Pyα-tubulin 1和Pyα-tubulin 2为串联重复基因;PyTubulin家族成员在基因结构和蛋白特征方面均较为保守,且在转录水平对失水胁迫不敏感。条斑紫菜中有5种驱动蛋白(Kinesin)亚型,亚家族种类和基因数量均少于高等植物;该家族基因散布于1号、2号和3号染色体上,无串联重复基因; PyKinesin家族成员在基因结构和蛋白特征方面存在一定差异,PyKinesin1在中高度失水胁迫下表达量显著上调。本研究为进一步理解Tubulin和Kinesin基因家族的进化和功能、解析微管在条斑紫菜响应失水胁迫中的作用奠定了基础。 相似文献
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坛紫菜EST-SSR筛选及其在遗传多样性分析中的实用性 总被引：1，自引：0，他引：1
微卫星标记作为1种重要的分子标记,在分子标记辅助育种及遗传图谱构建中都起到重要的作用.EST文库搜索法是获得微卫星标记的途径之一, 本研究对坛紫菜EST数据库中6*!035条序列进行搜索,发现340条EST包含SSR序列,其中三碱基重复最多,占总数45.95%;其次是两碱基重复,占总数的45.38%;再次是六碱基和五碱基,分别占总数的5.78%和2.02%;四碱基最少,仅占总数的0.87%.在两碱基中AG,GA,TC,CT类型数量最多,占所有两碱基SSR的82.8%;在三碱基中CCG,CGC,GCC,GGC,GCG,CGG类型数量最多,占所有三碱基SSR的52.83%;其它重复次数中,各种类型所占比例相差不大.进一步比较坛紫菜与条斑紫菜EST-SSR序列,发现2种紫菜SSR类型及比例存在明显差异.根据EST-SSR序列设计合成了10对引物,其中4个位点在8个不同来源坛紫菜叶状体间存在多态性,说明从坛紫菜EST中筛选的SSR标记可以用于进行坛紫菜遗传多样性分析. 相似文献
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潮间带红藻海萝(Gloiopeltis furcata)对失水胁迫具有很强的耐受能力。为探索海萝周期性失水过程中的响应机制,本研究在24 h内设计了两次连续的失水-复水循环处理,测定了海萝抗氧化酶活力的变化情况。同时,利用转录组测序技术,结合荧光定量PCR方法(qRT-RCR),对海萝失水响应基因的转录表达进行了验证。结果表明:海萝转录组共组装到32681条基因。与对照组相比,处理组共表达了7161条差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)。KEGG分析显示, DEGs分布在代谢、环境信息加工、有机体系统、遗传信息加工、细胞进程等方面。海萝抗氧化酶活力测定发现,抗氧化能力对海萝响应失水胁迫十分重要。过氧化氢酶(CAT)、硫氧还蛋白还原酶(TrxR)、超氧化物歧化酶(SOD)参与抗氧化过程,其中CAT酶活力对海萝抵抗失水胁迫尤为重要。此外,qRT-PCR结果显示,海萝中渗透调节物质红藻糖苷合成的相关基因(GfUGPase、GfGK、GfGPDH)只对初次失水处理有正响应。而热激蛋白70基因(GfHSP70)、碳酸酐酶基因(GfCA)、MYB蛋白编码基因(GfMYB)以及谷胱甘肽S转移酶基因(GfGST)在两次失水过程中其转录水平均有上调表达,它们也参与了海萝失水响应机制。 相似文献