海藻糖及其代谢酶在龙须菜抗逆中的作用研究

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中文摘要：大型经济海藻龙须菜（Gracilariopsis lemaneiformis）在我国沿海地区从北到南广泛栽培，主要用作鲍的饵料及琼胶提取原料，但其栽培周期受夏季高温的限制。非还原性双糖海藻糖在植物中普遍存在，其代谢及信号途径在植物生长和抗逆方面发挥了重要作用。海藻糖-6-磷酸合成酶（TPS）和海藻糖酶（TRE）分别是海藻糖合成和降解的关键酶，但两者在大型海藻中的研究较少。本论文以龙须菜耐高温981品系为材料，研究了高温、高盐及渗透胁迫对TPS、TRE的转录和蛋白表达及酶活性的影响，并结合海藻糖等物质的含量变化来探究海藻糖及其代谢酶在龙须菜抗逆防御反应中的作用。该研究为龙须菜中海藻糖代谢酶及抗逆作用的首次报道。主要结果如下：（1）TPS生物信息学、转录及蛋白表达分析我们首先对龙须菜基因组中筛选到的4条TPS进行了结构域和系统进化分析，结果表明TPS1和TPS3、TPS2和TPS4关系相近，并推测4条TPS蛋白均属于Class I亚家族。实时荧光定量PCR分析结果表明，TPS1和TPS2基因对高盐胁迫最敏感，在3h时其表达量分别提高到各自对照的2.39倍和7.45倍；TPS3基因对高温最敏感，6h时达到最高转录表达水平（2.18倍）；而TPS4基因对3种逆境条件均不敏感。蛋白免疫印迹分析结果表明，TPS1蛋白水平表达受高盐胁迫的诱导，在48h时其表达量上升到2.02倍（P＜0.05）；而在3种逆境胁迫下，TPS2蛋白表达量比较稳定。（2）TRE生物信息学、mRNA积累和酶活性分析龙须菜TRE蛋白序列中包含一个Trehalase保守结构域（113-665aa），该序列与绳状龙须菜（Gracilariopsis chorda）（PXF49334）相似度达到了99.83％。在高温胁迫下，TRE基因表达量随时间增加而升高，但与对照组差异不显著，而海藻糖酶活性降低，在48h时其活性降为0h的46.48％（P＜0.05）；高盐胁迫对TRE mRNA积累及酶活性无显著影响；在渗透胁迫下，TRE基因在3h时其表达量迅速上升并达到最高（10.21倍），海藻糖酶活性在12h时显著上升并在48h时达到最大（2.05倍）。（3）海藻糖等渗透调节物质的检测脯氨酸在高盐胁迫下大量积累，在48h时其含量升高到1.98倍，而甘露醇含量在高温和渗透胁迫下显著升高，在12h时其含量最高，分别是0h的2.08倍和1.70倍。在高温和高盐胁迫下，红藻糖苷含量比常温组升高，在渗透胁迫下其含量则低于常温组；而异红藻糖苷含量变化幅度比红藻糖苷小。海藻糖在高温胁迫下可显著积累，在12-48h内其含量升高到1.41-1.82倍，对高盐和渗透胁迫不敏感；而蔗糖对不同条件的响应一致。可见，高温可促进龙须菜TPS3基因的转录表达，抑制海藻糖酶活性，促进海藻糖和甘露醇的积累；高盐胁迫可诱导TPS1基因及蛋白水平表达、TPS2基因的转录表达及脯氨酸的积累，但对TRE活性及海藻糖含量无显著影响；渗透胁迫可快速促进TRE基因表达及其酶活性的上升，及甘露醇积累，但对海藻糖则无显著影响。总之，海藻糖代谢酶中TPS主要参与了抗高温、高盐胁迫应答，TRE在抗渗透胁迫中发挥了主要作用。

作者：

吕燕

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关键词：

龙须菜海藻糖海藻糖-6-磷酸合成酶海藻糖酶抗逆作用

授予学位：

硕士

学科专业：

渔业资源

导师：

孙雪

学位年度：

2019

学位授予单位：

宁波大学

语种：

中文

中图分类号：