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集胞藻PCC6803耐受高温必需基因
付娟
Subtype博士
Thesis Advisor徐旭东
2004-12-19
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Place of Conferral水生生物研究所
Keyword集胞藻pcc6803 耐高温基因 糖原 糖原分支酶 糖原磷酸化酶
Abstract集胞藻(Synechocystis sp.)PCC6803是一种单细胞蓝藻,可以利用葡萄糖进行异养生长,具有天然的外源DNA转化系统,是蓝藻分子遗传学研究的模式生物之一,其基因组测序已于1996年由Kazusa DNA研究所完成。关于蓝藻高温分子遗传学的研究较少,而且集中于光合系统。本研究通过随机插入诱变筛选到高温敏感突变株,以基因芯片方法研究了高温条件下转录谱的变化,并重点研究了糖原代谢相关基因在高温生长中的作用。 主要研究内容和结果分为四个部分: 第一,高温敏感突变株的筛选。测定了集胞藻PCC6803在15-45oC范围内的自养和混养生长速率,选择在40oC、混养生长作为筛选高温敏感突变株的条件。构建了包括6,000多个克隆的集胞藻PCC6803随机插入突变株文库,筛选到13个高温敏感突变株。 第二,高温敏感突变株的鉴定。通过反向PCR和测序确定了插入突变发生的部位。对所有突变株进行重构,都重现了高温敏感表型。对两个突变株还以野生型克隆片断进行互补获得成功。重构和互补实验排除了第二点突变导致高温敏感表型的可能性。对下游基因定向敲除,测定突变株对高温敏感性以排除极性效应的作用。通过以上研究鉴定了8个高温生长必需基因,其中包括编码糖原分支酶的sll0158 (glgB)和编码糖原磷酸化酶的sll1356(glgP)。 第三,高温培养对集胞藻PCC6803 转录谱的影响。用基因芯片检测在高温、混养生长时集胞藻PCC6803转录谱的变化,发现在40oC培养条件下转录增加的基因有113个,其中已知功能基因56个,未知功能基因57个;转录降低的基因有71个,其中已知功能基因32个,未知功能基因39个。结果表明:1)细胞壁肽聚糖合成有关基因表达增加;2)糖原合成酶基因及糖基转移酶基因表达增加;3)某些光合系统结构基因表达降低。 第四,糖原代谢基因对高温生长的影响。在40oC自养生长时集胞藻PCC6803糖原含量略高于30oC,而混养生长时是30oC 的6倍,且直链糖原的比例显著增加。对glgB(糖原分支酶)突变株的生长进行研究,发现在高温低光强或加入DCMU抑制光合作用时不能依赖葡萄糖进行异养生长,说明glgB是在高温下维持异养生长所必需的。集胞藻PCC6803基因组中有sll1356和slr1367两个与glgP(糖原磷酸化酶)类似的基因,其中前者是耐受高温所必需的,后者没有影响。糖原消耗实验证明slr1367是细胞内负责糖原分解的主要基因,而sll1356基本不起作用;体外细胞抽提液测试却显示二者都影响全细胞糖原磷酸化酶活性。因此二者都是糖原磷酸化酶基因,但sll1356已衍生出耐热基因功能。 本研究得到以下主要结论: (1) slr1761(编码FK-506结合蛋白)、sll0270(编码引发体蛋白n')、sll1356(编码糖原磷酸化酶)、slr0695(未知功能)、 sll0726(编码磷酸葡萄糖变位酶)、sll0158 (编码糖原分支酶)、slr1228(编码肽链释放因子3)和slr2143(编码L-半胱氨酸/胱氨酸裂解酶)是集胞藻PCC6803在高温下生长必需的基因。 (2) 混养培养条件下集胞藻PCC6803在 40oC的糖原含量是30oC 的6倍左右,且直链糖原比例显著增加;与此相应,一个糖原合成酶基因sll0945 (glgA)在40oC表达增强。 (3) glgB是集胞藻PCC6803在高温下异养生长必需的基因。 (4) sll1356和slr1367都是糖原磷酸化酶基因,但前者已衍生成为一个耐受高温必需的基因,而后者在细胞内主要负责糖原分解。
Pages109
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/11922
Collection学位论文
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GB/T 7714
付娟. 集胞藻PCC6803耐受高温必需基因[D]. 水生生物研究所. 中国科学院水生生物研究所,2004.
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