衣藻二氧化碳浓缩机制及其调控的研究进展

当低浓度CO2限制微藻光合作用时,CO2浓缩机制(CCM)是一种有效的无机碳(Ci)吸收策略,以保证微藻的正常生存和繁殖.CCM主要是通过升高1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)附近的CO2浓度增强光合作用的效率,同时抑制光呼吸的进行.CCM的关键步骤包括无机碳的聚集吸收、Rubisco对CO2的固定和碳酸酐酶催化的不同Ci的转换.CCM中分子调控元件的有序协作,不仅可以帮助细胞感知周围CO2的浓度,诱导调节CCM基因的表达,还可以协调衣藻在低浓度CO2环境下光合作用中碳和其他代谢途径的相互作用.总结了目前以衣藻作为模式生物对真核藻类CCM的研究概况、调控机理,以及CCM机制在农业方面的应用和展望.     

沙角衣藻—杂交水稻实验体系在不同供磷条件下生长情况的研究

以磷为主要限制因素,研究沙角衣藻(ChlamydomonassajiaoLewin)—杂交水稻(O.sativaL.)所组成的实验体系在不同供磷条件下的生长情况。作者设计了含可溶性有效磷、含磷矿石粉和不含磷的三种藻类培养基,培养基中的沙角衣藻分别以见光和黑暗培养进行对比实验,并以不加沙角衣藻的平行实验组作为参照。培养两周后记录培养基中的沙角衣藻的活藻生物量、有效磷浓度和水稻的植株高度增长率以及水稻中的含磷量。其中,全磷培养基和含磷矿石粉的无磷培养基中杂交水稻正常生长,而且沙角衣藻生物量、培养基有效磷浓度均较实验前有所增长;而其他实验组水稻均出现不同程度的缺磷表征。研究结果发现,在正常光照条件下,沙角衣藻从矿石磷中释放的可溶性的有效磷可以同时供杂交水稻和沙角衣藻使用,使二者在同一环境中正常生长。     

衣藻肌动蛋白-绿色荧光蛋白融合基因在酵母细胞中的表达*

将构建的含有衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)动蛋白(actin)和绿色荧光蛋(green fluorescent protein,GFP)融合基因的酵母表达载体引入裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)，衣藻肌动蛋白和荧光蛋白的融合基因得到了表达。表达actin-GFP融合蛋白的酵母细胞在蓝光激发下可以观察到绿色荧光。在EMM培养基上actin-gfp强烈表达，但在硫胺素(thiamine)存在时只进行微弱表达。在融合基因强烈表达时，actin-gfp表达产物在酵母细胞中以聚集形式存在，细胞破碎后发现表达产物主要分布于沉淀中。     

缺硫对莱茵衣藻叶绿素荧光参数和产H2速率的影响

采用TAP及TAP-S培养基培养莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii D.),测定了该藻叶绿素荧光参数及产氢气能力.结果表明:莱茵衣藻在TAP培养基内生长良好,有微量氢气产生,最高产氢速率只有1.4×10-4 ml/(mgChl·h).在TAP-S培养基内,莱茵衣藻的荧光参数Fv/Fo、ΦPSⅡ、qp分别在40～48 h下降到初始值的50%,说明缺硫对藻光合作用的影响首先发生在天线色素到PSⅡ反应中心的传能过程以及光合作用暗反应所需的酶.TAP-S培养基内藻最高产氢速率达0.22ml/(mgChl·h),缺硫可以显著提高莱茵衣藻氢气产生的速率.     

无需光系统I（PS I）的放氧光合自养生长

与传统的光合作用Ｚ方案不同，本实验证明具有光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）而无光系统Ｉ（ＰＳＩ）的衣藻（Ｃｈａｌｍｙｄｏｍｏｎａｓ）突变体，可以利用空气中的ＣＯ２作为碳源进行光合自养生长，同时释放氧气，ＰＳＩ缺失突变体在缺氧或有２１％Ｏ２的空气中，当光强为２００μＥ／ｍ＾２／ｓ时，它的光合自养作用都非常稳定，而且，野生型衣藻及较高等的植物中也存在的这种足以能维持细胞生长及代谢的ＰＳⅡ光合作用，这些突变体能借助空     

莱茵衣藻细胞核转化系统研究进展

莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardti)是一种3套基因组都能进行遗传转化的真核生物.随着转基因技术的不断完善,利用衣藻作为受体生物进行外源基因表达的研究已经成为新的研究热点.特别是利用衣藻核基因组转化系统表达外源基因的研究也取得了一系列的进展.在受体衣藻品系的选择、遗传转化效率、表达调控等方面进行的系列研究,为建立一套稳定高效的外源基因表达系统打下了坚实的基础.文章对近几年在衣藻细胞核遗传转化系统等方面的研究进展进行了综述.     

电穿孔法诱导GUS基因在坛紫菜原生质体中的瞬间表达

基因工程研究已在高等植物中广泛开展，尤其对重要经济作物如水稻、玉米、大豆等的品种改良不断取得可喜成果。在藻类中基因工程起步较晚。Rochaix和Van Dillewjin于1982年第一次报道了对单细胞衣藻以质粒为载体进行的基因转移[Rochaix等，1982]；Veeck等于1987年以蓝藻为材料进行了基因转移的研究，Boynton等于1988年以衣藻为材料成功地得到了转基因藻株[王素娟．1994]。     

电穿孔法诱导GUS基因在坛紫菜原生质体中的瞬间表达

基因工程研究已在高等植物中广泛开展，尤其对重要经济作物如水稻、玉米、大豆等的品种改良不断取得可喜成果。在藻类中基因工程起步较晚。Rochaix和Van Dillewjin于1982年第一次报道了对单细胞衣藻以质粒为载体进行的基因转移[Rochaix等，1982]；Veeck等于1987年以蓝藻为材料进行了基因转移的研究，Boynton等于1988年以衣藻为材料成功地得到了转基因藻株[王素娟．1994]。     

“细菌型”pepc2基因反向表达载体构建及在莱茵衣藻中的表达

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase, PEPC, EC 4.1.1.31)在植物碳代谢中处于代谢纽的关键位置,是调节细胞蛋白质和脂肪酸含量的关键酶,通过抑制pepc基因的表达,可以提高细胞的含油率。通过克隆莱茵衣藻“细菌型”pepc2/基因的部分序列（简称Crpepc2）和莱茵衣藻融合启动子Hsp70A RBCS2（简称HR）,将HR和Crpepc2片段插入pSP124s中,获得Crpepc2反向表达的莱茵衣藻高效表达载体pSP124s-HR-reve-Crpepc2-。利用基因枪将pSP24s和pSP124s-HR-reve-Crpepc2分别转入莱茵衣藻cc 503藻株,得到空质粒型和反向型突变藻株。利用qPCR检测莱茵衣藻野生型、空质粒型和反向型藻株“细菌型”pepc2/基因的相对表达量,结果表明空质粒的导入对莱茵衣藻pepc2/基因的相对表达量影响很小,为野生型的92.95%;而反向型pepc2/基因的导入明显降低了莱茵衣藻pepc2/基因的相对表达量,仅为野生型的2.94%。该结果一方面说明我们建立了利用qPCR快速检测莱茵衣藻pepc2/基因相对表达量的方法,另一方面也证明利用Crpepc2反向表达的方法（即“反向载体技术”）可以有效的抑制莱茵衣藻pepc2/基因的表达,为进一步筛选稳定的含油量高的藻株奠定了良好的基础。     

pH与氟对莱茵衣藻和蛋白核小球藻胞外碳酸酐酶活性及光合效率的影响

本文研究了不同pH（5.0、7.0和9.0）和F-浓度（0.1、1、10、50、100、200mmol·L-1）对莱茵衣藻和蛋白核小球藻的胞外碳酸酐酶活性、PSⅡ实际光合效率ΦPSⅡ和叶绿素a合成量的共同影响。结果表明：在低于1mmol·L-1的F-作用下,两种微藻的生理和生长指标主要受pH影响;酸性条件下,两种微藻胞外碳酸酐酶活性显著低于中性和碱性条件时,ΦPSⅡ随pH升高而增大,叶绿素a合成量随pH升高而增加。在高于1mmol·L-1的F-作用下,两种微藻的生理及生长指标受F-和pH共同影响,且F-的作用大于pH的作用,胞外碳酸酐酶活性随着F-浓度升高先增加后降低,同时随着pH下降而降低;ΦPSⅡ和叶绿素a合成量则随着F-浓度升高和pH下降而迅速下降。胞外碳酸酐酶活性、ΦPSⅡ和叶绿素a合成量都能够作为指示微藻受氟胁迫的指标,以微藻为材料除去自然界氟超标水体中的超标F-,理论上是可行的。