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为了检测莱茵衣藻突变株Nfr-4的突变性质,本文以莱茵衣藻野生型CC-137为对照,通过达草灭抗性对比分析实验、反相-高效液相色谱分析突变株Nfr-4和野生型CC-137中的八氢番茄红素积累情况以及各种类胡萝卜素和叶绿素含量的变化情况、总叶绿素和总有色类胡萝卜素含量的检测、两种品系生长曲线的对比分析、Pds基因启动子序列的克隆及测序以及两品系PDS的mRNA含量的荧光定量PCR分析。实验结果如下:达草灭抗性实验证明莱茵衣藻突变株Nfr-4具有较强的达草灭抗性,在混合营养条件下野生型CC-137的达草灭抗性为2.5μM,而抗性突变株Nfr-4能在5.0μM的达草灭浓度中存活并生长;在异养条件下野生型CC-137的达草灭抗性为3.0μM,抗性突变株Nfr-4能在6.5μM浓度的达草灭中存活并生长。通过反相-高效液相色谱分析,检测得到的结果表明莱茵衣藻野生型CC-137的八氢番茄红素脱氢酶的底物八氢番茄红素的含量水平明显高于突变株Nfr-4中的含量,而各种类胡萝卜素和叶绿素的含量也有所变化,表现为除β-胡萝卜素和花粉黄质在突变株中有所减少以外,其余的各种有色类胡萝卜素在突变株Nfr-4中均有或多或少的升高,有的含量的升高十分显著(如玉米黄质)。总叶绿素和总有色类胡萝卜素含量的比较分析表明突变株Nfr-4中的总叶绿素和总有色类胡萝卜素含量显著高于野生型CC-137。总叶绿素和总类胡萝卜素含量的升高将会导致莱茵衣藻突变株Nfr-4的生长曲线发生改变。这些生理上的变化与相关文献发表的关于Pds基因启动子的上调突变的结果相一致,即与莱茵衣藻野生型CC-137相比,突变株具有生长时间长,细胞密度高的特点。从莱茵衣藻的总DNA中PCR克隆莱茵衣藻野生型CC-137和突变株Nfr-4的Pds基因的启动子,对纯化后的PCR产物进行的测序结果表明莱茵衣藻突变株Nfr-4 Pds基因启动子的nt 428位发生了C→T的突变。采用荧光实时定量RT-PCR技术,以β-actin为参照基因(内参)对莱茵衣藻的两品系进行相对定量分析,实验结果表明莱茵衣藻突变株Nfr-4的Pds基因所表达的mRNA的量经成组数据t-检验检测发现其表达水平显著高于莱茵衣藻野生型CC-137。证明了很可能是启动子的C→T突变提高了Pds基因在突变株Nfr-4中的表达量。通过实验证明了本文所用的莱茵衣藻突变株Nfr-4为Pds基因启动子突变株,有关Pds基因启动子突变而赋予突变株以达草灭抗性的相关报道只在蓝细菌中报道过,并且目前国内外尚未得到其它莱茵衣藻Pds基因的突变株。八氢番茄红素在PDS作用下脱氢是类胡萝卜素生物合成中的重要限速步骤,因此对突变株Nfr-4的研究有望促进基因表达调控在类胡萝卜素生物合成中的重要作用的研究进程。