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坛紫菜(Pyropia haitanensis)是生长于我国南方沿海的一种重要的大型经济海藻。近年来,高温烂菜和种质退化等问题严重制约着坛紫菜养殖业的健康发展。因此,研究坛紫菜的抗逆机制,选育具有优良性状的新品种具有十分重要的意义。本研究以坛紫菜耐高温型品系Z-61为材料,克隆了坛紫菜渗透压调节物质合成酶相关基因的全长序列,并从基因表达和代谢组两个方面分析了坛紫菜渗透压调节系统在应答高温和失水胁迫时的可能作用,旨在为坛紫菜的良种选育以及基因工程研究提供理论依据。主要结果如下:1.通过基于GC-MS的代谢组学技术研究了不同胁迫条件下坛紫菜代谢物种类及含量的变化,结果显示高温和失水胁迫下细胞内代谢物的变化明显不同,氨基酸中脯氨酸、天冬酰胺、丝氨酸等含量增加,糖类中海藻糖、D-阿拉伯糖醇的含量增加,多元醇中甘油在失水下含量也显著增加。2.通过气相色谱技术测定了高温和失水胁迫下脯氨酸、甘油和海藻糖的含量变化,结果显示三种物质在失水下含量显著增加,由此推测脯氨酸、甘油和海藻糖是坛紫菜抵抗逆境胁迫的重要渗透压调节物质。3.采用RACE和普通PCR扩增的方法,克隆得到7条坛紫菜渗透压调节物质合成酶相关基因的全长序列,分别命名为PhTPS1、PhTPS2-1、PhTPS2-2、PhGPDH1、PhGPDH2、PhOAT、PhCDH。它们的序列长度分别为3616,4264,3733,1496,1953,2011和1936 bp,分别编码1153,1347,1107,386,510,498和613个氨基酸。4.采用实时荧光定量PCR技术分析了7条基因在高温(29℃)以及失水胁迫下的表达情况,结果表明,大部分基因在失水胁迫下上调表达,在高温胁迫下则无显著变化。由此推测,渗透压调节系统在坛紫菜失水胁迫应答中发挥着重要作用。5.将高温和失水胁迫下脯氨酸、甘油和海藻糖的含量变化与基因的表达模式进行比较,结果发现基因表达模式和代谢物含量的变化模式基本一致,由此推测所克隆的基因参与了物质的合成,与坛紫菜渗透压调节系统有关。本研究结果为坛紫菜的抗逆机制提供了基础数据,并为坛紫菜的良种选育以及基因工程研究奠定了基础。