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条斑紫菜是最具经济价值的栽培海藻之一,也是潮间带藻类的代表性模式物种,具有很强的抗逆能力,是研究藻类抗逆分子机理的理想材料。重金属污染会对藻类造成危害,在重金属胁迫下,藻体会通过多种生化途径来体现自身对重金属的耐受能力。本研究以条斑紫菜丝状体为材料,分析了重金属离子(Cu2+和Cd2+)胁迫对其叶绿素a含量、过氧化物酶(POD)活性以及可溶性蛋白含量的影响。结果表明,条斑紫菜对Cd2+具有较高的耐受性。随着Cu2+和Cd2+浓度的增加,除了Cu2+0.1mg/ L浓度组外,其它各浓度组对条斑紫菜丝状体叶绿素a含量、POD活性和可溶性蛋白含量的影响基本上表现为先上升后下降的时间效应关系,且同一重金属离子浓度越大越早出现下降。为探索条斑紫菜重金属抗性的分子机制,本实验进一步研究了抗性相关基因——谷胱甘肽硫转移酶(GST)基因。GST是一种多功能解毒酶,能够催化谷胱甘肽和含亲电子基团的辅基形成谷胱甘肽衍生物,从而达到解毒的目的。本研究利用RT-PCR技术克隆了条斑紫菜GST基因,BLAST结果表明该基因属于微粒体谷胱甘肽硫转移酶(mGST)家族,对其进行序列分析发现,该片段含有一个长度为417bp的完整开放阅读框,编码138个氨基酸,预测蛋白质分子量为15.35kDa,理论等电点为9.795。疏水性分析表明,GST基因氨基酸疏水性很强,有3个明显疏水区域。信号肽与跨膜结构预测显示条斑紫菜GST是一个具有信号肽的跨膜蛋白。与其他物种GST基因编码的氨基酸序列进行比对分析显示,氨基酸序列相似性为53.63%,由系统发生进化树分析可知,条斑紫菜GST基因与莱茵衣藻(EDO96603.1)和有毒赤潮藻种(ABI14355.1)同源关系较近。运用基因重组技术,成功构建了条斑紫菜GST基因原核表达质粒pGEX-4T-1/GST,并将重组质粒转化到E.coli DH5a中。选用Cu2+和Cd2+两种重金属离子研究了转化菌的重金属耐受性,通过测定转化菌与对照菌的生长曲线发现,表达条斑紫菜GST基因的转化菌对以上两种重金属的耐受性都高于对照菌;而没有重金属离子存在时,转化菌与对照菌生长情况基本一致,说明条斑紫菜GST基因可能在重金属脱毒中发挥作用。本研究结果为分析重金属对藻类的影响提供了参考,为更好地理解藻类GST及深入研究其功能奠定了基础,对探索GST基因在藻类重金属抗性中的作用具有一定的意义。