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节旋藻作为当前全球研究与应用规模最大的经济微藻,其高产、优质、高效、低成本的培植技术一直是研究的热点。研究并揭示节旋藻生产性状的关键调控因子与机制,对推进节旋藻优良种质选育、实现高产优质低成本生产等具有重要意义。本文以5株生产性状好的节旋藻品系ZJU-0103、ZJU-0105、ZJU-0107、ZJU-0108、ZJU-0115,以及3株生产性状差的节旋藻品系ZJU-0101、ZJU-0110、ZJU-0114为材料,研究发现两类品系的水溶性蛋白的SDS-PAGE在102 kD附近有显著的共性差异条带,进而推测其与节旋藻的生产性状相关,并记为PTP102。有关PTP102的种类与基本特性的主要研究结果如下:1、节旋藻PTP102的质谱鉴定与生物信息学分析切取ZJU-0101和ZJU-0103的PTP102蛋白带分别作LC-MS/MS鉴定和生物信息学分析,主要结果如下:(1)两者间有27种差异表达蛋白,其中藻胆体核-膜连接多肽ApcE、CpcH、CpcI、CO2浓缩机制蛋白CcmK、ATP合酶α亚基、磷酸甘油酸激酶、缬氨酸-tRNA连接酶、乙酰羟酸异构还原酶、延伸因子Tu、延伸因子Ts、蛋白转位酶亚基SecA、信号识别颗粒受体FtsY、DNA错配修复蛋白MutS、解旋酶、60 kD伴侣蛋白、气囊蛋白、乙酰唑胺还原蛋白、溶血素钙结合蛋白、五肽结合区蛋白及3种假想蛋白共22种蛋白在ZJU-0103中上调表达:甲基转移酶FkbM家族、甲基趋化性蛋白、膜丙氨酸氨基M1肽酶及2种假想蛋白共5种蛋白在ZJU-0101中上调表达。(2)上述27种差异蛋白(亚基)分子量的理论值与SDS-PAGE估算值102 kD的差值小于10%的蛋白有9种,依次为核膜连接多肽、解旋酶、缬氨酸-tRNA连接酶、膜丙氨酸氨基M1肽酶、DNA错配修复蛋白MutS、蛋白质转运酶和3种假想蛋白。(3)对上述功能已知的22种差异蛋白的亚细胞定位结果显示:胞质蛋白占77%、胞外蛋白占18%、周质蛋白占5%。(4)对上述功能已知的22种差异蛋白的生物学功能分类结果表明,蛋白质合成与转运相关蛋白占27%、光合作用相关蛋白占18%、环境适应性相关蛋白占18%、核苷酸代谢相关蛋白占14%、能量代谢相关蛋白占9%、物质水解相关蛋白占9%、物质吸收和外排相关的蛋白占5%。2、基于基因组序列的节旋藻PTP102与生产性状的相关性分析利用先前构建的节旋藻生产性状评价分子标记16-23S rRNA ITS、cpcH、cpcI、cpcD、mreB、ftsZ,鉴别7株基因组序列已知的节旋藻的生产性状,再依据这7株节旋藻的基因组序列,考察PTP102差异蛋白与节旋藻品系生产性状的相关性。主要结果如下:(1)上述6个分子标记均将Arthrospira platensisC1、Arthrospira platensis PCC8005、Arthrospira platensis TJSD091 和 Arthrospira maxima CS-328 归为生产性状差的一类,而将Arthrospira platensis NIES-39、Arthrospira platensis YZ和Arthrospira platensis Paraca归为生产性状好的一类。(2)基于27种差异蛋白的基因序列构建系统发育树,发现只有CpcH、CpcI、磷酸甘油酸激酶、缬氨酸-tRNA连接酶、解旋酶、蛋白质转位酶亚基SecA、延伸因子Tu、延伸因子Ts、DNA错配修复蛋白MutS、信号识别颗粒受体FtsY和膜丙氨酸氨基M1肽酶能将节旋藻品系按生产性状分成优和劣的两大类。(3)对上述11种差异蛋白的氨基酸序列进行多重序列比对,结果显示,两类品系节旋藻间存在多个共性差异位点,进一步表明PTP102与节旋藻生产性状相关。(4)综合节旋藻PTP102差异蛋白的分子量及构建系统发育树鉴别生产性状的结果,推测缬氨酸-tRNA连接酶、解旋酶、蛋白质转位酶亚基SecA、DNA错配修复蛋白MutS和M1肽酶这5种蛋白与生产性状密切相关。3、节旋藻PTP102的基本特性研究以ZJU-0101和ZJU-0103为材料,分析PTP102的热稳定性和等电点等基本特性,主要结果如下:(1)PTP102在30℃以下保持稳定。(2)利用双向电泳技术测得PTP102中多数蛋白的等电点pI为4-5,这与质谱鉴定和生物信息学分析结果基本吻合。上述结果有助于PTP102的分离、纯化、结构与功能鉴定等深入研究。