摘要
博莱霉素能够引起DNA双链切口，因此通常作为选择标记被用于筛选含有Shble基因的真核生物转化株。而在非转化系统中，若非完全致死，则博莱霉素有可能作为诱变剂发挥作用。本研究以微拟球藻为实验材料，通过转录组测序和基因组重测序分析，对博莱霉素诱变微藻的有效性进行了验证。 1.通过逐渐提高f/2培养基中博莱霉素浓度，进行平板分离纯化得到单细胞培养物，最终获得能在浓度为10.0μg/mL的博莱霉素中存活的藻株（博莱霉素耐受性藻株），由此完成了博莱霉素对微拟球藻的诱变处理。后续组学分析实验材料即为诱变藻株，并以野生型藻株（出发藻株）作为对照。 2.对生长表型进行观察发现，与野生型藻株相比，实验所用诱变藻株进入指数生长期时间更晚且生长更缓慢。对2株藻株在其各自指数生长早期分别进行添加博莱霉素和不添加博莱霉素处理，并且对这4个样品提取RNA进行转录组测序。分析结果表明，诱变藻株在博莱霉素环境中能够存活，主要是通过长期且可遗传的适应过程、而非短期不可遗传的应激反应实现，由此初步验证博莱霉素诱变剂功能。进而对2株藻株提取基因组DNA进行了基因组重测序，分析结果不仅进一步证实了博莱霉素诱变微拟球藻的有效性，而且发现诱变的主要类型为基因组结构变异。 3.我们还对进行测序的这株诱变藻株的生理特征进行了分析。DNA水平上，博莱霉素改变了泛素介导的蛋白质水解、a-亚麻酸、抗坏血酸和醛糖二酸代谢、核糖体生物发生和昼夜节律等功能相关等位基因，说明微拟球藻通过调整蛋白、糖类和脂质等物质代谢，并改变核糖体生物发生和生物节律，使微藻细胞能适应含有博莱霉素的培养基环境，并在其中得以存活。此外，博莱霉素诱变还影响了DNA复制和修复过程以及一系列转录因子的表达。基因组改变有可能参与表达调控而直接控制表达量，也有可能通过转录因子对基因表达进行调节，还有可能产生蛋白质结构变异，并不影响转录水平而影响酶活性。在RNA水平上，蛋白降解和抗氧化通路被显著富集，这些过程可能与藻株对博莱霉素耐受能力的加强有关，控制细胞分裂和细胞响应刺激相关基因表达的改变可能在减慢生长过程中发挥重要作用。 本研究证实了博莱霉素可以作为一种合适且有效的诱变剂在微藻中使用，为微藻的基因功能解析和遗传修饰提供了新方法新参考。博莱霉素虽然是一种化学诱变剂，但能够引起DNA双链切口和DNA修复重组，因此作用原理更接近于物理诱变，这些使博莱霉素诱变更具有优势，在微拟球藻等单倍体且无性繁殖的微藻中使用更加方便。通过博莱霉素诱变创制变异群体，有助于对微藻进行表型适应等相关性状遗传基础的研究解析和优良藻株的育种。
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