坛紫菜转录因子NhbZIP1克隆和功能验证

高温是制约坛紫菜(Neoporphyra haitanensis)产业发展的主要因素之一,阐明坛紫菜高温胁迫应答机理对耐高温品种选育至关重要。人们已分离多个坛紫菜抗逆相关基因,但尚不清楚这些基因的表达调控机制。本研究通过分子生物学和生物信息学技术分离了坛紫菜转录因子NhbZIP1基因。该基因开放阅读框长825 bp,编码274个氨基酸。从开放阅读框推导的氨基酸序列有5个低复杂度区域和1个BRLZ结构。其中,BRLZ是bZIP家族的保守结构域,含有一个α卷曲螺旋结构(121~171 aa)。实时荧光定量PCR (qRT-PCR)检测发现,NhbZIP1受高温胁迫显著诱导。为进一步阐明NhbZIP1的功能,将其转入莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)中。结果显示,高温胁迫下转基因藻株生物量始终高于野生型,且随处理时间增加差异越来越显著。转基因藻株中热激蛋白家族和抗氧化系统相关基因的表达量显著高于野生型。研究表明,NhbZIP1激活下游抗逆基因表达,在坛紫菜应答高温胁迫中发挥重要作用。研究结果有助于阐明bZIP调控坛紫菜响应高温胁迫的分子机制,为耐高温新品种选育提供了基础信息。     

坛紫菜诱变及F1代叶状体表型性状分析

突变体是开展坛紫菜(Neoporphyra haitanensis)良种选育和性状遗传调控机理研究的重要材料。为获得坛紫菜突变体,本研究利用不同强度的γ射线辐照(辐射剂量梯度：700、900、1100、1300、1500 Gy)处理野生品系NSD35的幼苗,恢复培养结果显示,γ射线照射导致叶状体部分细胞死亡,且藻体细胞的死亡量随着诱变剂量的增加而升高;同时,突变的细胞数量随着辐射剂量增加呈先增后降的趋势。其中,经1300 Gy处理后藻体的突变细胞最多。之后利用体细胞酶解技术和单克隆技术获得了突变体的纯系藻体,从中初步筛选出性状各异的株系67个,并利用14个表型性状对其中21个株系的F1代进行相关性分析和聚类分析。结果显示,相较于对照组,突变体F1代群体中大部分性状的变异系数增加。突变体的多个性状间存在显著相关性,其中,藻体长度与宽度、鲜重没有显著相关性(P>0.05);宽度与鲜重、叶形态呈极显著正相关(P<0.01);鲜重与颜色呈显著负相关(P<0.05);藻体不同部位的厚度之间存在极显著正相关;叶型与藻体中部、尖端的厚度呈显著负相关。进一步采用系统聚类的方法(遗传距离为20),将21份材料分成4个主要类群,分别为颜色偏红的藻体组、宽而生物量大的藻体组、薄而日均增长快的藻体组和长而窄的藻体组。综上所述,γ射线对坛紫菜叶状体具有良好的诱变效果,本研究为开展坛紫菜经济性状的遗传调控机理研究以及优良新品种选育提供了基础材料。