摘要
杜氏藻是一类具有极高研究价值的嗜盐微藻，常生活于盐度较高的湖泊、海洋等咸水水域中。杜氏藻内含有丰富的β-胡萝卜素，其体内的牻牛儿基焦磷酸合酶(Geranylgeranyl pyrophosphate synthase, GGPS)又称GGPP合成酶，在β-胡萝卜素的合成代谢过程中发挥着重要的作用。本研究对15株不同品系的杜氏藻进行培养，利用光学显微镜进行形态学观察，并对其关键生理生化指标进行测定。在此基础上，研究杜氏藻内GGPS酶活与β-胡萝卜素合成的相互关系，并对其GGPS基因特征进行分析。研究结果简述如下： 1.杜氏藻的形态特征及生理指标测定。在光学显微镜观察下，杜氏藻以单细胞形态存在，藻细胞颜色为淡绿色，具有两条鞭毛，形态大多数为椭圆形或梨形。细胞外无典型的细胞壁，具有细胞膜、细胞核和一个较大的叶绿体。15株杜氏藻中D3、D5和D10的单细胞个体最大，D1和D14的单细胞个体最小。其中D15生长能力最强。胞内的叶绿素、类胡萝卜素、β-胡萝卜素含量均随时间逐渐增加，其中D1的β-胡萝卜素含量最高，可以作为工业生产β-胡萝卜素的生物反应器。对数期时，D14的GGPS单细胞酶活力最强，GGPS总酶活在对数期高于衰亡期，将GGPS总酶活与β-胡萝卜素含量结合分析可知二者关系为正相关。成熟期时，D4的多糖含量最高，可以用于藻多糖的研究与开发。 2.杜氏藻的GGPS基因特征。D8的GGPS基因拼接后全长为1724bp，其中CDS区1072bp，5’UTR136bp，3’UTR516bp。15株杜氏藻的GGPS氨基酸序列中存在突变现象，其中D6的GGPS氨基酸序列突变个数最多，存在十个突变位点；D1、D10、D11和D14中的GGPS氨基酸序列分别存三个突变位点；D2、D9和D15中分别存一个突变位点；D4中存两个突变位点；D3、D5、D7、D8、D12、D13的GGPS氨基酸序列无突变现象。 3.杜氏藻GGPS蛋白的结构特征。杜氏藻的GGPS蛋白结构中有α-螺旋、β-折叠和随机卷曲区，三者分别呈螺旋、片状和绳状。GGPS基因无蛋白质跨膜现象，该蛋白整体表现为疏水性。 4.GGPS基因的系统发育。15株杜氏藻的GGPS基因同源性较高，编码基因保守，但同一物种的GGPS基因同源性关系较远，故存在明显差异，因此GGPS基因不能作为定种依据；不同藻种间GGPS基因序列的系统发育结果显示：绿藻门、红藻门的代表性藻株形成了两个独立的分支，杜氏藻位于绿藻门分支内，故GGPS基因可作为大范围类群的分类依据。
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