坛紫菜响应高光胁迫的分子机制

坛紫菜（Neoporphyra haitanensis）生活于中高潮区,退潮后会遭受到周期性的强光胁迫,但高潮复水后坛紫菜叶状体可以快速恢复正常生长,表明坛紫菜具有极强的耐高光能力。然而,其耐高光机制尚不明确。为此,本研究挑选了两个耐高光能力具有显著差异的坛紫菜新品系作为研究对象（绿色品系：9-IV;桔色品系：WO141-3）,测定了高光胁迫下两个品系藻体的光合速率、抗氧化酶活性等生理指标,构建了两个品系的差异转录表达谱,并结合荧光定量分析技术获得了调控坛紫菜耐高光的关键通路和基因。具体结果如下：在高光胁迫下,两种坛紫菜品系叶状体的丙二醛含量均显著上升,光系统部分基因表达量显著降低,藻体光合能力显著下降。进一步分析发现,WO141-3品系在高光处理1 h具有更强的高光抗性,而9-IV品系在处理4 h后具有更强的高光抗性,造成这种差异的主要原因是：高光胁迫处理1 h时,WO141-3品系具有更高的活性氧清除能力、更强的非光化学淬灭能力以及更低的色素含量和捕光蛋白基因表达量;而在高光胁迫处理4 h时,9-IV品系的活性氧清除能力和非光化学淬灭能力更强,色素含量和捕光蛋白基因表达量都更低。以上结果说明,坛紫菜藻体可以通过激活非光化学淬灭机制和抗氧化系统,以及降低色素含量和捕光蛋白基因表达应对高光胁迫,避免遭受过度光损伤和氧化损伤。本研究结果为阐明紫菜的耐高光机理奠定了理论基础。     

低盐胁迫下坛紫菜叶状体的转录组分析

为探索坛紫菜叶状体响应低盐胁迫的分子生理学机制,本研究采用第二代高通量测序技术,分析比较在正常盐度(26,对照组)和低盐度(3,胁迫组)下培养不同时间(3、6和9 h)的坛紫菜叶状体转录组数据。结果显示,测序数据经de novo组装,获得了33 872条unigenes,平均长度为612 bp;与对照组相比,3个胁迫组分别产生了1108、1638和1881条差异性表达基因。GO功能富集分析显示,一些可能与低盐胁迫相关的重要生物过程得到了显著富集,如单分子有机物代谢过程,单糖的合成代谢和分解过程,糖质新生,有机物分解代谢过程等。KEGG代谢通路富集分析发现,低盐胁迫不同时间富集到的代谢通路存在很大差异,低盐胁迫3 h响应的差异性表达基因富集到3个KEGG代谢通路,其中2个与氨基酸合成相关,1个与光合作用相关;而低盐胁迫6和9 h的差异性表达基因则大多富集到与糖类功能相关的代谢通路。荧光定量PCR(q RT-PCR)验证结果显示,所选取的8个差异性表达基因的表达趋势与高通量测序结果相一致。上述结果说明,坛紫菜叶状体在受到低盐胁迫时,应激反应具有时间特异性,早期主要通过合成或者降解蛋白质来抵御低盐环境,随着胁迫时间延长,细胞通过改变可溶性物质的含量、减慢能量代谢等途径以抵御低盐逆境。     

高温胁迫下坛紫菜叶状体的生理响应

以坛紫菜耐高温品系Z-61 F₄代叶状体为试验材料、野生型坛紫菜叶状体为对照,研究了高温胁迫(30 ℃、26 ℃)与正常培养温度(21 ℃)下,处理不同天数(0、2、4、6、8、10 d)后坛紫菜叶状体中自由基含量、过氧化氢(H₂O₂)含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性和游离脯氨酸(Pro)含量的动态变化过程。结果发现耐高温型坛紫菜对高温胁迫的生理响应过程:高温胁迫→活性氧含量上升→细胞膜氧化受损,产生过量膜脂过氧化物→细胞感受到过量的活性氧信号→抗氧化系统和渗透压调节系统共同响应,清除活性氧→自由基含量下降。同时比较两种紫菜对高温胁迫的生理响应过程,发现耐高温型坛紫菜在高温胁迫下能同时启动抗氧化系统和渗透压调节系统,而野生型坛紫菜则只能启动渗透压调节系统,并且两种紫菜抗氧化系统的本底含量也存在着显著差别。由此说明不同品系坛紫菜耐高温性状差异的可能原因是细胞内抗氧化系统的应激性和本底含量存在差异。     

岩牡蛎正常和低盐胁迫下定量PCR内参基因的筛选与验证

实时荧光定量 PCR 已广泛用于基因表达的分析,合适的内参基因选择是获得准确分析结果的关键。本研究选用正常生理状态下岩牡蛎(Crassostrea nippona)的鳃、外套膜、闭壳肌和内脏团 4 种组织以及盐度 10、20 和 30暂养 1 周后的鳃组织为材料,对已报道的常见内参基因(EF1A、GAPDH、RO21、TUB 和 TUA)的稳定性通过 3 种方法(geNorm、NormFinder 和 BestKeeper)进行分析和筛选,发现针对鳃单一组织在不同盐度胁迫下, GAPDH 和RO21 可以作为合适内参基因,而在不同组织中,需要更多的内参基因联合分析才能获得准确的定量表达结果。本研究是首次利用 q-PCR 对岩牡蛎进行内参基因的筛选和验证,为今后该物种低盐胁迫相关的基因表达和功能基因的研究提供重要依据。     

不同高温胁迫条件下的坛紫菜中植物激素分析

为了研究高温胁迫条件下内源性植物激素的变化趋势与坛紫菜在高温耐受性之间的相互关系,实验以在宁波象山采集的"浙东1号"坛紫菜叶状体为样品,以液相色—谱质谱联用的选择离子模式作为分析手段,系统地分析了高温胁迫条件下,坛紫菜中11种植物激素含量的变化。结果显示,在高温胁迫环境中共检测出7种植物激素,分别为异戊烯腺苷、异戊烯腺嘌呤、反式玉米素核苷、吲哚乙酸、茉莉酸甲酯、水杨酸和茉莉酸。在20、25、28和35°C下,茉莉酸和茉莉酸甲酯的含量随着刺激温度的上升而升高;吲哚乙酸、反式玉米素核苷、异戊烯腺苷和异戊烯腺嘌呤在高温组中的含量要明显低于对照组,呈现下降的趋势。以28°C作为胁迫温度,在不同胁迫时间下,吲哚乙酸、反式玉米素核苷、异戊烯腺苷和异戊烯腺嘌呤的含量随着胁迫时间的延长而降低;水杨酸和茉莉酸甲酯的含量随着胁迫时间的延长而上升;茉莉酸的含量先升高后下降。在恢复培养过程中,水杨酸、茉莉酸、吲哚乙酸和茉莉酸甲酯的含量均呈现下降、升高又下降的变化趋势,而反式玉米素核苷、异戊烯腺苷和异戊烯腺嘌呤的含量则随着恢复培养过程的进行而逐渐下降。高温胁迫下,坛紫菜在促进生长类激素和胁迫抑制类激素的共同调控下进行胁迫防御,维持自身生长。然而,坛紫菜的防御能力有限,且高温胁迫引起的藻体自损伤可能难以修复。     

坛紫菜叶状体对失水胁迫的抗氧化生理响应

失水胁迫是潮间带中高潮区坛紫菜(Pyropia haitanensis)的主要胁迫因子。本研究以坛紫菜叶状体为材料, 探讨其在不同失水程度下细胞中超氧阴离子自由基( ·)含量、过氧化氢(H₂O₂)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、谷胱甘肽还原酶(GR)活性、还原型谷胱甘肽(GSH)含量和抗坏血酸(ASA)含量的动态变化过程。结果表明, 坛紫菜叶状体生理适应的关键转变点在失水率达到60%时。当失水率低于60%时, 细胞内的活性氧成分以毒性较低的H₂O₂为主, APX活性、ASA含量和GSH含量无显著变化, SOD、CAT和GR活性呈现显著下降趋势; 但当超过60%时, 细胞内的活性氧成分转变为以高毒性的  ·为主, 抗氧化酶SOD、CAT、APX活性无显著上升, 但GR活性、ASA含量和GSH含量均有显著上升。由此间接说明, 坛紫菜细胞在高度失水胁迫时所产生的活性氧成分, 主要是由GR、ASA和GSH作为清除剂去除的。本研究旨在通过探讨细胞抗氧化系统在坛紫菜失水胁迫应答中的作用机制, 为深入了解坛紫菜失水耐受性的生理过程提供理论依据。

     

高温静水胁迫培养对坛紫菜品质的影响

以坛紫菜耐高温型品系Z-61 F4代叶状体为实验材料,野生型坛紫菜（WT）叶状体为对照,研究了常温（21℃）静水和高温（30℃）静水培养不同天数（0、2、4、6、8、10 d）后,坛紫菜藻体中光合色素含量、粗蛋白含量、总氨基酸含量和4种主要呈味游离氨基酸含量等品质指标的变化情况。结果表明,常温静水培养对坛紫菜耐高温型品系的品质没有显著影响,甚至短时间的常温静水培养还有利于提高野生型品系藻体的品质;但高温静水培养会显著降低耐高温型品系和野生型品系的品质,只是耐高温型品系的品质下降速度要慢于野生型。此外,本研究还发现,耐高温型坛紫菜品系还可以通过调节藻体细胞内别藻蓝蛋白（APC）和游离氨基酸的含量来增强自身对高温胁迫的抵抗能力。本研究结果为全面认识坛紫菜的抗逆性机理提供了基础资料,同时也为后续坛紫菜抗逆新品种的选育提供了理论指导。     

黄带拟鲹qRT-PCR内参基因筛选及验证

实时荧光定量PCR (qRT-PCR)是研究基因表达的一种广泛使用且有效的方法,选用黄带拟鲹(Pseudocaranx dentex)合适的内参基因,是qRT-PCR技术获得该物种基因表达可靠结果的关键。本研究首先测定了9个常用内参基因(β-actin、RPL13、EF-1α、GAPDH、HPRT、PPIA、β2M、TUB和PP2A)在黄带拟鲹成鱼组织中的表达丰度;同时,利用BestKeeper、NormFinder、geNorm和RefFinder 4种模型预测了内参基因的表达稳定性,发现其表达稳定性排序为RPL13>EF-1α> PP2A>HPRT>PPIA>TUB>β2M>β-actin>GAPDH。进一步通过定量检测目标基因myod1在不同组织的表达情况,验证上述预测结果的准确性。研究发现,RPL13和EF-1α单独或联合作为黄带拟鲹qRT-PCR内参基因,可显著提高目标基因表达量检测结果的稳定性与可靠性。结果表明,RPL13和EF-1α可作为黄带拟鲹不同组织q RT-PCR分析的内参基因。同时,也证实了并不是管家基因的表达在所有...     

低氮、磷胁迫对坛紫菜叶状体生理生化特征的影响

以坛紫菜耐低氮(N)、磷(P)品系9号Ⅳ叶状体为材料,研究了低N、P胁迫不同时间水平对坛紫菜品质及自由基含量、过氧化氢(H₂O₂)含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性和游离脯氨酸(Pro)含量等生理指标的影响。结果表明,在低N、P胁迫条件下,作为坛紫菜品质重要指标的光合色素、粗蛋白和游离氨基酸含量均显著下降,而其余各项生理指标均随胁迫时间增加表现为动态变化的过程,由此推测耐低N、P型坛紫菜叶状体应答低N、P胁迫的生理过程为:低N、P胁迫→活性氧含量上升→细胞膜氧化受损,产生大量膜脂过氧化物→细胞感受到过量的活性氧信号→抗氧化系统和渗透压调节系统共同响应,清除活性氧→自由基含量下降。该实验结果为全面了解坛紫菜应答低N、P胁迫的生理机制奠定了基础,同时也为后续坛紫菜抗逆新品种的选育提供了理论指导。     

达氏鲟实时荧光定量PCR内参基因的筛选

实时荧光定量PCR（qRT-PCR）是基因表达研究的常用方法,筛选达氏鲟（肌动蛋白（）、18S核糖体RNA（）共7个常用内参基因作为候选基因,利用geNorm、NormFinder、BestKeeper和RefFinder 4个软件分析这7个候选基因在达氏鲟成鱼不同组织和不同发育时期胚胎及性腺的表达稳定性。结果表明,7个候选内参基因的定量PCR引物均可获得特异性扩增产物和理想的扩增效率。在成鱼不同组织中,候选内参基因稳定性由高到低的顺序为18S rRNA > > GAPDH > -actin > ;在不同发育时期卵巢中,候选内参基因稳定性由高到低的顺序为 > ,而不同发育卵巢最稳定表达的内参基因是。本研究旨在为今后达氏鲟不同组织、不同发育时期胚胎及性腺的基因表达差异研究提供理论基础。     

高温下芽孢杆菌对坛紫菜生长及生理的影响

坛紫菜是我国东海区栽培的重要经济海藻,其生长适温为20°C,极限高温为29°C。高温和病原菌均会导致坛紫菜生长受抑、藻体病烂。为研究高温下藻际微生物对坛紫菜生长的影响,本文以坛紫菜叶状体和藻际芽孢杆菌(实验证明该菌株在20°C下为紫菜的益生菌)为材料,检测了在28°C下藻际芽孢杆菌对坛紫菜相对生长率(RGR),抗氧化酶(SOD、POD)活性,可溶性蛋白、游离脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)和藻胆蛋白含量等生理指标的影响。结果显示,28°C下,在实验初始阶段,菌藻共培养组坛紫菜比纯培养对照组有较高的RGR,但随着培养时间的延长,两组的RGR无显著性差异;4 d后两组坛紫菜均出现腐烂,菌藻共培养组的藻体腐烂程度更为剧烈;培养24 h后,菌藻共培养组的SOD、POD活性和MDA水平均显著高于对照组,而渗透调节物质可溶性蛋白和Pro显著低于对照组;共培养组中,坛紫菜的藻胆蛋白含量均显著高于对照组。该研究表明,28°C下,虽然在短期内藻际芽孢杆菌会促进坛紫菜的生长,但随着培养时间的延长反而不利于坛紫菜的生长,且加剧活性氧和渗透压胁迫,表明该菌的生态功能因环境变化而发生了改变。     

坛紫菜过氧化氢酶基因的克隆及表达特征

过氧化氢酶(CAT)是植物细胞抗氧化酶的主要成员,在逆境胁迫下的活性氧(ROS)清除中发挥着重要的作用。本研究采用RACE扩增技术克隆获得了坛紫菜CAT基因的全长,被命名为PhCAT(Genbank收录号:KM655303)。该基因全长1983 bp,可编码包含542个氨基酸的多肽,与条斑紫菜CAT基因的序列相似性为83.08%。多序列比对和系统进化树分析结果确认PhCAT属于CAT基因家族。PhCAT基因定量分析结果显示,失水胁迫条件下,PhCAT的基因表达水平只在失水率≥60%时才显著上调;不同时间水平的高温胁迫条件均可诱发PhCAT基因的上调表达。而CAT酶活测定结果却显示,各种水平的失水胁迫条件下,坛紫菜细胞内的CAT酶活水平均显著低于正常条件下的酶活水平;高温胁迫24 h时,CAT酶活水平显著增强,而其余时间点的酶活水平则显著降低。研究表明CAT酶在坛紫菜高温胁迫应答中发挥着重要作用,但在失水胁迫应答中却没有发挥明显作用。     

光强、温度和N/P比对坛紫菜叶状体单性生殖发生的影响

为探究培养条件对坛紫菜叶状体生长和单性生殖发生的影响,研究了不同光强、温度和N/P比下坛紫菜叶状体的生长及单性生殖发生的特点。结果显示,当光强为10～40μmol/(m2·s)时,藻体生长缓慢、成熟晚、单性生殖发生晚;光强增至60～80μmol/(m2·s)时,藻体生长加快,成熟和单性生殖发生同时提前。温度为17～20°C时,藻体生长慢、成熟晚、单性生殖发生推迟;23°C时藻体生长最快;而29°C组的藻体虽然生长受到抑制,但藻体成熟和单性生殖发生得到促进。N/P比为16∶1处理组的叶状体比其他处理组(1∶1、4∶1、32∶1和64∶1)均生长变快,N/P比为64∶1时叶状体生长最慢,但易成熟、易发生单性生殖。因此,在高光强、高温和高N/P比下,藻体成熟和单性生殖发生均提早,说明这些因素对坛紫菜叶状体单性生殖的发生有重要影响。     

坛紫菜叶状体的抗生素联合除菌效果

为研究坛紫菜及其外生菌群对氯霉素、竹桃霉素和头孢噻肟3种抗生素的敏感性,通过将其与氨苄青霉素、卡那霉素和庆大霉素的组合,优化坛紫菜叶状体的除菌方法,并利用涂布平板、qRT-PCR及16S rRNA测序分析其除菌效果。结果显示,当坛紫菜先以氨苄青霉素(300 mg/L)、卡那霉素(100 mg/L)和庆大霉素(100 mg/L)混合处理18 h,再以氯霉素(50 mg/L)、头孢噻肟(200 mg/L)和竹桃霉素(50 mg/L)混合处理4 d,叶状体的健康率保持在96.3%以上,而对可培养细菌的抑制率达到99.9%。根据qRT-PCR和16S rRNA的结果可知,该种组合方法较前3种抗生素的组合,其菌总数下降41.5%,微生物的丰度和多样性指数明显下降。其中,假单胞菌、交替赤杆菌、交替单胞菌以及海杆菌等得到针对性的抑制。研究表明,多种抗生素的优化组合能够对坛紫菜叶片的菌群结构产生显著影响,使其受到抑制,但仍无法达到绝对除菌的效果。     

细胞骨架和粘性多糖对坛紫菜壳孢子极性形成的影响

应用解聚微丝和微管细胞骨架的特异性药物,结合组织化学染色方法观察了坛紫菜壳孢子早期发育阶段中的细胞极性形成过程。观察结果表明,坛紫菜壳孢子从放散入水作变形运动到萌发成二细胞的孢子苗共有两次细胞极性形成过程:第一次发生在坛紫菜壳孢子作变形运动期间(形成前后轴);第二次发生在壳孢子拉长呈椭圆形的一细胞萌发体期间(形成细胞的上下轴)。在这两次细胞极性形成过程中,壳孢子外的粘性多糖,尤其是硫酸化的酸性粘多糖主要聚集在运动壳孢子的后缘和壳孢子萌发体的下方,说明粘性多糖有协同形成、稳定壳孢子细胞极性的作用。刚放散的壳孢子经高浓度的细胞骨架抑制剂处理后,壳孢子的正常运动被阻止,从而影响壳孢子的第一次细胞极性形成,导致壳孢子不能萌发。运动后的壳孢子经高浓度的抑制剂处理后,出现了假根形成和细胞分裂面不正常的畸形萌发体,它们的基部均没有粘性多糖的显色。     

坛紫菜与长紫菜种间杂交后代的细胞崩溃现象与成活后代的表现型观察比较

坛紫菜壳孢子萌发的第一次和第二次分裂为减数分裂,结束后形成了一个基因型不同的四分体,随后由这个四分体发育成一个基因型嵌合的叶状体。由坛紫菜与长紫菜种间杂交所产生的杂合丝状体成熟后释放出壳孢子,后者在分裂初期出现了大量的细胞崩溃死亡,通过对单个的壳孢子萌发体进行定点跟踪观察后发现,细胞崩溃死亡不仅会发生在减数分裂的直接产物即处于二细胞期、三细胞期、四细胞期的萌发体,当细胞数大于4个的萌发体在进行有丝分裂时也会出现细胞崩溃死亡。绝大部分的壳孢子能进行第一次减数分裂,形成处于二细胞期的萌发体,随后进行第二次减数分裂,形成处于三细胞期或四细胞期的萌发体。培养4 d,78.6%的壳孢子已发育成含2~4个细胞的萌发体,其余为未分裂的壳孢子萌发体;在含2~4个细胞的萌发体中未出现细胞崩溃死亡的萌发体的百分率为99.7%,0.3%的个体出现了细胞崩溃死亡。随着培养时间的延长,大多数处于二细胞期的萌发体发育成处于三细胞期和四细胞期的萌发体,而大规模的细胞崩溃死亡也出现在处于三细胞期和四细胞期的萌发体中。培养14 d,处于三细胞期和四细胞期的萌发体的百分率分别为38.6%和37.2%,它们当中含有崩溃死亡细胞的个体百分率分别为99.5%和99.2%。此外,8.9%的萌发体能够发育成含4个以上细胞的个体,但在随后的有丝分裂中也出现了细胞崩溃死亡现象。培养35 d,大部分的萌发体其体细胞已全部崩溃死亡,但仍有约1%的萌发体能成活下来,可它们并非是由一个完整的四分体发育而来,而是由四分体中的1~2个成活细胞发育而来。培养45 d,可把成活体的形态和颜色分成类亲本型和重组型两大类。研究表明,利用紫菜种间杂交的后代在壳孢子萌发初期会出现细胞崩溃死亡的现象,不仅可以用于辅助更精确地鉴别物种,而且可以从其成活后代中筛选出具有重组优势的新品系。     

抗生素处理对坛紫菜叶状体生长和藻际微生物的影响

设计了氨苄青霉素、硫酸庆大霉素和卡那霉素3种抗生素的不同组合处理坛紫菜叶状体,旨在筛选出坛紫菜叶状体藻际微生物的最优去除方法;同时,探究紫菜叶状体生长与微生物群落变化之间的关系。结果显示,低浓度(10μg/mL)的硫酸庆大霉素或高浓度(800μg/mL)的卡那霉素处理,对坛紫菜叶状体生长均具一定的抑制作用,而不同浓度的氨苄青霉素处理均促进了叶状体生长。500μg/mL的氨苄青霉素、500μg/mL的硫酸庆大霉素与300μg/mL的卡那霉素3种抗生素混合处理叶状体24 h,不会抑制叶状体的生长;同时,对藻际微生物有较强的抑制性。不同的坛紫菜品系,不同的叶状体日龄和培养密度,以及在不同的海水盐度和不同浓度的营养盐中培养,抗生素处理组圆盘体的生长均比对照组快。通过比较抗生素处理组与对照组分离的菌株后发现,抗生素处理组有两株菌落形态和菌株形态与对照组显著不同的特有菌株。研究表明,在坛紫菜叶状体的生长过程中,某些对叶状体生长起阻碍作用的细菌如果大量繁殖,会抑制对叶状体生长有益的细菌繁殖,当用抗生素抑制了阻碍生长的细菌,就会使益生菌成为优势菌,促进叶状体的生长,益生菌对上述抗生素的处理不太敏感,但由于培养条件的改变,抗生素对阻碍生长的细菌的抑制作用会减弱,使得它们大量繁殖,从而抑制叶状体的生长。     

坛紫菜自由丝状体响应琼胶寡糖的激发

为了研究琼胶寡糖对坛紫菜自由丝状体藻丝生长和壳孢子囊枝形成的激发的影响,实验采用琼胶寡糖激发坛紫菜自由丝状体,以液相氧电极检测坛紫菜丝状体净光合放氧速率的变化;以对羟基苯乙酸(POHPAA)化学发光法检测坛紫菜丝状体的H_2O_2释放量;利用LC-MS检测红藻糖苷含量变化;利用实时定量PCR技术检测坛紫菜丝状体H_2O_2产生相关基因(Phrboh、Ph SOD)和红藻糖苷合成相关基因(Phnho1、Phgpdh、Phtps)的表达情况;并利用显微镜观察法检测壳孢子囊枝数量的变化。结果发现,琼胶寡糖能够激发坛紫菜自由丝状体的系列响应,表现在净光合放氧速率以及光合同化产物红藻糖苷的含量和生物合成出现增加;H_2O_2释放量持续增加,与产生H_2O_2相关的2个酶基因Phrboh和Ph SOD的表达增强。此外,琼胶寡糖也能够促进在坛紫菜自由丝状体的发育,在培养第30天时,琼胶寡糖处理组的壳孢子囊枝形成率达到59%,显著高于对照组46%。综上所述,琼胶寡糖能够增加坛紫菜自由丝状体的光合速率和光合同化产物,并通过形成H_2O_2的酶的表达来诱导活性氧的释放;琼胶寡糖还能促进坛紫菜自由丝状体的繁殖发育。     

坛紫菜有丝分裂阻滞缺陷蛋白2基因(Ph-mad2)的克隆及其在单性生殖过程中的表达

为探究坛紫菜雌配子体单性生殖过程的细胞二倍化机制,实验基于坛紫菜雌性配子体的转录组信息,克隆和分析了坛紫菜的有丝分裂阻滞缺陷蛋白2(PhMAD2)基因(Phmad2),同时对其在坛紫菜单性生殖发生过程中处于不同发育时期的细胞中的表达特征进行了初步研究。结果显示,坛紫菜Ph-mad2基因的cDNA的完整开放阅读框为672 bp,编码223个氨基酸,分子量为23.8 ku。从氨基酸序列比对结果可知,坛紫菜PhMAD2蛋白中所具有的典型的HORMA结构域和保守的丝氨酸和苏氨酸磷酸化位点,均与团藻和莱茵衣藻MAD2蛋白相同。系统发育分析表明,坛紫菜与藻状菌纲的异丝水霉和寄生水霉的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR检测显示,与可进行正常有丝分裂的营养细胞相比,在坛紫菜单性生殖过程中发生细胞二倍化的生殖细胞和单性孢子时期,Ph-mad2基因的表达量显著下降;但是,在随后可进行正常有丝分裂的单性孢子萌发体细胞和处于营养生长期的单性孢子体细胞中则表达上调。这一结果暗示Ph-mad2基因的表达下调可能阻碍了坛紫菜单性生殖初期单倍体细胞进行有丝分裂时纺锤体组装检验点的形成,在一定程度上致使它们发生了染色体加倍。