坛紫菜(Pyropia haitanensis)是我国南方沿海传统栽培的一种大型经济海藻。然而,近几年受全球气候变暖等因素的影响,“高温烂菜”现象在坛紫菜栽培中频繁发生,严重制约了坛紫菜产业的可持续发展。国内多个实验室采用多种遗传育种技术选育出了多个耐高温新品种(系),但目前对这些新品系的高温抗性机理研究仍处不甚明了。本实验以集美大学坛紫菜实验室选育出的坛紫菜耐高温品系和野生型品系叶状体为实验材料,通过高温胁迫下的转录组和表达谱分析来探究坛紫菜的高温胁迫应答机制以及耐高温品系的抗高温机理。主要实验结果如下:1.采用高通量测序技术对不同处理条件下的坛紫菜叶状体混和样本进行转录组测序,共获得长度为125 bp的高质量序列642,661,468条,从头组装后获得平均长度为646 bp的Unigene序列34,465条,与公共数据库的同源序列比对,其中24,081(69.69%)条Unigene获得功能注释,包含大量热激蛋白和抗逆相关的基因。2.通过对坛紫菜耐高温品系高温处理不同时间的16个样品(8个时间点,每个时间点两个生物学重复)的表达谱数据进行分析发现:以高温处理24 h为分界点,坛紫菜耐高温品系的高温胁迫应答可分为短期和长期应答。短期应答机制为:高温胁迫→活性氧含量上升→细胞膜氧化受损、核酸受损→磷脂酰肌醇信号通路→核酸修复、核酸降解、错配修复、热激蛋白合成、类异戊二烯合成、结构蛋白合成等→自由基含量下降,基因表达水平恢复,此外藻体还通过降低物质合成和能量代谢来适应高温逆境。长期分子应答机制:高温胁迫时间的延长→活性氧含量再次升高→膜脂进一步氧化、蛋白质受损→磷脂酰肌醇信号通路→TCA循环、泛素介导的蛋白质降解、吞噬、抗氧化物酶合成等→活性氧清除、受损蛋白质降解,同时藻体通过加强能量代谢为免疫应答过程提供能量。3.通过对耐高温品系和野生型品系高温胁迫表达谱的比较分析发现:耐高温品系在高温胁迫下差异基因表达水平变化幅度更大,对高温响应更为积极,导致藻体代谢相关的基因受到高温抑制后恢复速度更快;耐高温品系坛紫菜的抗氧化系统在高温胁迫初期抵抗高温胁迫的能力强于野生型品系,故耐高温品系高温胁迫下藻体的损伤程度更小,维持核糖体稳定性、核酸修复以及热激蛋白相关的基因诱导合成的时间更晚。