论文部分内容阅读
本文分别以大型绿藻缘管浒苔(长石莼)和微藻(原始小球藻)为研究对象,对其基因工程油藻与转化体系的建立和优化进行了初步研究:1)产油微藻的筛选与分子鉴定;2)浒苔(石莼)与原始小球藻选择标记的筛选;3)工程藻株转化体系的建立;4)原始小球藻烯醇式丙酮酸羧化酶PEPC的克隆与原核表达,这些为今后建立缘管浒苔(长石莼)、原始小球藻遗传转化模型,实现藻类的资源化利用奠定了基础。首先,研究了微藻油脂的荧光检测方法与微藻的分子鉴定。利用尼罗红、BODIPY对油脂的特异性染色,初步建立起微藻的快速油脂检测技术,可以作为后续转基因效果的指标,也可以筛选适合的藻种。筛选出一株含油量为21.66±0.49%的小球藻,对筛选的藻种进行形态观察与分子鉴定,利用rbcL和ITS这两种进行标记进行鉴定,从而确认研究藻种是原始小球藻。其次,利用抗生素和除草剂对浒苔(石莼)和原始小球藻进行基因工程选择标记进行选择。除草剂(Basta)对缘管浒苔、浒苔、条浒苔三种浒苔小苗具有很强的致死作用,可以选择12.5μg/ml的除草剂(Basta)作为浒苔原生质体遗传转化体系的筛选标记。在不同生长时期不同藻株对除草剂Basta的耐受程度不同。而随着藻体的生长,藻体对Basta的耐受性不断增加,并且显示种属差异性,对Basta的敏感度依次为缘管浒苔、浒苔、条浒苔。通过研究原始小球藻对六种抗生素及除草剂(Basta)的敏感性,结合实验室拥有载体和经济成本,我们选择除草剂作为原始小球藻的抗性筛选标记。培养五天后,20μg/ml的除草剂便可把小球藻杀死,以便有良好的选择效果。再次,对绿藻基因转化体系进行了初步研究。小球藻的遗传转化模型比较成熟,已经建立起PEG、电击法、基因枪等方法,对我们研究具有很大借鉴意义。同时,在实验室原有基础上,对缘管浒苔(长石莼)的PEG方法进行改进优化,将构建的含有bar抗性筛选基因(启动子为SV40)的pSVB载体通过PEG法介导导入到Ulva linza原生质体中,通过细胞培养再生成株,在PH、PEG6000浓度、质粒含量方面进行优化,从而使相对转化率达到了38.58%。继续将含Basta VSE培养液对转化小苗进行压力筛选,并从中挑选出阳性藻株进行bar基因PCR分子检测,发现压力筛选1个月和12个月的转化藻体总DNA均得到了预期的阳性信号,其序列与GenBank中一致初步表明bar抗性筛选基因在启动子SV40作用下可在藻株中表达,最优转化条件是在终浓度为20%PEG6000,PH8.0条件下20μg质粒DNA转化2×105个原生质体细胞可以取得较好的效果,平均转换率为38.58%。最后,对原始小球藻的产油调控基因PEPC烯醇式丙酮酸羧化酶进行了克隆,并在核苷酸和氨基酸水平上对序列进行了生物信息学分析,此外进一步构建pGEX-4T-1-PEPC使其在大肠杆菌中表达。研究表明,原始小球藻的PEPC基因在大肠杆菌成功表达,并表现出生物活性。原始小球藻的PEPC基因在大肠杆菌中表达,转化菌株比野生菌株相比PEPC酶活性增加127%,蛋白质增加为空菌的130%,显著增加;而总脂则减少到原来的45.1%显著减少,从而验证了PEPC活性的增加控制碳源向蛋白质合成方向流动从而抑制了脂肪的合成。从而使蛋白质/脂肪比从3.3转化为9.8左右。从而也说明PEPC是控制体内蛋白质和脂肪含量调节的关键酶,为利用此基因构建基因工程微藻建立了基础。