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集胞藻PCC6803(集胞藻6803)是一种单细胞嗜中温蓝藻,最适生长温度约为30℃。脂酰脱饱和酶基因(des基因)与其耐受低温胁迫和高盐胁迫密切相关。本实验室唐蜻博士的研究发现,RNA结合蛋白编码基因rbp3缺失突变引起desA,desB和desD的转录水平都大幅降低。本文进一步研究了rbp3对集胞藻6803在低温下的脂质过氧化物水平的影响以及对于耐盐胁迫能力的影响。主要研究内容和结果如下:
第一,比较集胞藻6803野生型和rbp3缺失突变株(△rbp3)低温转录谱的差异。利用基因芯片的方法比较了由30℃转到15℃2h后野生型和△rbp3转录谱的差异,结果显示rbp3的突变影响了许多基因的转录,包括128个上调基因和56个下调基因。其中,下调表达的基因包括4个des基因。利用qRT-PCR证明芯片结果真实可信,并显示△rbp3中4个des基因的mRNA稳定性比在野生型中降低。
第二,rbp3对脂质过氧化物水平的影响。比较了由30℃转入15℃野生型和△rbp3中脂质过氧化物的差异,发现△rbp3中脂质过氧化物含量显著降低。通过在△rbp3中过量表达desA基因提高膜脂不饱和度,则增加细胞内脂质过氧化物的含量。相反,通过在野生型中过量表达生育酚合成途径的基因,则降低脂质过氧化物含量。
第三,rbp3对抗盐胁迫能力的影响。利用qRT-PCR证明rbp3突变导致des基因转录水平在30℃时也发生显著下调。与此相应,rbp3突变株在盐胁迫下光合和呼吸活性显著降低,不能生长。通过在△rbp3中分别过量表达desA,desB和desD则增强其对高盐胁迫的耐受力。利用受铜离子调控的petE启动子调节rbp3表达,也证明耐盐能力与rbp3表达正相关。本研究得到如下结论:
在集胞藻6803中,rbp3影响des基因mRNA稳定性,rbp3突变导致des基因转录水平降低、膜脂饱和度增加,在低温下引起脂质过氧化程度的降低,在盐胁迫下导致细胞不能生长。