钝顶螺旋藻两种不同形态藻丝体的生理和差异蛋白质组分析

论文摘要

螺旋藻由于具有高营养价值与独特的保健功效以及富含多种生物活性物质而成为全球开发规模最大的经济微藻之一。一般而言,螺旋藻藻丝体在通常情况下是呈规则的螺旋形,但在外界环境条件改变或不良环境如低温、低光强、紫外线等条件的胁迫下,藻丝体会从正常螺旋形转变为卷曲度不同的螺旋形甚至是直线形。在形状改变的同时,藻丝体在营养学、生理学、生物化学、遗传学及养殖特性上也会发生相应的改变。分子生物学技术和蛋白质组学的快速发展为深入研究螺旋藻多形性变异的分子机制提供了重要手段。本研究从三株钝顶螺旋藻（Spirulina platensis）FACBH编号869、882和1124中分别分离纯化出了螺旋形（spiral,S）和直线形（linear,L）两种不同形态的藻丝体,并对这两种不同形态藻丝体的形态学特征、生长速率、叶绿素a含量、光合作用、蛋白含量、SOD酶活性等分别进行了研究。结果发现,不同形态藻丝体在生长速率上并没有显著差别,但是在生理和生化组成上则存在不同程度差异:（1）不同形态藻丝体叶绿素a含量不同,螺旋形藻丝体的叶绿素a含量比直线形藻丝体高,与此一致的是,螺旋形藻丝体的光合作用速率也比对应的直线形藻丝体大。（2）不同形态藻丝体的总蛋白含量和SOD酶活力也存在差异。869和1124藻株中直线形藻丝体的总蛋白含量分别比螺旋形藻丝体高7.4%和6.9%,而882藻株中直线形藻丝体的总蛋白含量则比螺旋形藻丝体低9.6%;同时各藻株中不同形态藻丝体的SOD酶活力与其总蛋白的含量变化是一致的,869和1124藻株中直线形藻丝体的SOD酶活力分别比螺旋形藻丝体高13.8%与29.5%,而882藻株中直线形藻丝体的SOD酶活力则比螺旋形藻丝体低14.7%。为了研究螺旋藻形态建成的分子调控机制,我们对三株藻株的螺旋形和直线形藻丝体的全蛋白进行了差异蛋白组分析,双向电泳分离结果显示有17个差异表达蛋白。其中,9个蛋白点在形藻直线丝体中下调,8个蛋白点在直线形藻丝体中上调。对这些差异蛋白点进行质谱分析和数据库检索,发现14个蛋白可能与螺旋藻的形态建成相关,并对其中10个蛋白进行了讨论,它们分别是:与细胞内光合色素蛋白表达及活性改变有关的藻蓝蛋白连接多肽CpcI;参与藻丝体细胞壁合成与分解代谢的细胞壁水解酶/自溶酶、肽聚糖N-乙酰葡萄糖胺转移酶、UDP-N-乙酰己糖胺焦磷酸化酶;促进或抑制化合物进出膜,改变细胞的内部环境的ABC转运系统蛋白;调控叶绿素a合成的原叶绿素酸酯还原酶;调节营养物质运输的OmpR;调控转录的MarR;在不良环境中调控氨基酸代谢的Glu/Leu/Phe/Val脱氢酶以及氮调节蛋白P-Ⅱ。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 螺旋藻简介
• 1.2 螺旋藻的应用
• 1.3 蓝藻中的细胞形态建成
• 1.4 螺旋藻形态学研究进展
• 1.5 植物中形态建成的研究进展
• 1.6 蛋白质组学的研究
• 1.7 本研究的目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 方法
• 3 结果与分析
• 3.1 分离出的不同形态钝顶螺旋藻藻丝体
• 3.2 不同形态藻丝体的形态参数
• 3.3 不同形态藻丝体的生长曲线
• 3.4 不同形态藻丝体的叶绿素a含量
• 3.5 不同形态藻丝体的光合作用
• 3.6 不同形态藻丝体的总蛋白含量
• 3.7 不同形态藻丝体的 SOD酶活力
• 3.8 不同形态藻丝体蛋白表达量的差异
• 4 讨论
• 4.1 两种不同形态藻丝体的生理学
• 4.2 两种不同形态藻丝体的蛋白质组分析
• 4.3 如何提高质谱结果的可靠性
• 5 小结与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢