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正交设计的诱导子组合对三角褐指藻岩藻黄素含量和光合生理及基因表达的影响

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中国药学杂志 2024年第10期59卷 879-886页

作者：吴欣龚一富郦露群高小雯吕娇王何瑜宁波大学海洋学院浙江省海洋生物工程重点实验室浙江宁波315832 宁波大学食品与药学学院浙江宁波315832

目的研究光合诱导因子(PIF)、茉莉酸甲酯(MeJA)、硫酸铈铵(ACS)和乙酰水杨酸(ASA)不同浓度组合对三角褐指藻岩藻黄素含量的影响,筛选促进岩藻黄素积累的最佳诱导子组合,并研究最佳诱导子组合处理下岩藻黄素含量积累的光合生理及基因表... 详细信息

目的研究光合诱导因子(PIF)、茉莉酸甲酯(MeJA)、硫酸铈铵(ACS)和乙酰水杨酸(ASA)不同浓度组合对三角褐指藻岩藻黄素含量的影响,筛选促进岩藻黄素积累的最佳诱导子组合,并研究最佳诱导子组合处理下岩藻黄素含量积累的光合生理及基因表达变化。方法采用4因素4水平正交试验法筛选出对三角褐指藻岩藻黄素含量促进效果最佳的诱导子组合,调制叶绿素荧光(PAM)检测最佳诱导子组合处理下三角褐指藻的叶绿素荧光参数,反转录-实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)检测zds、lcyb、rbcL及psbA基因的表达水平。结果正交试验结果表明,MeJA是影响三角褐指藻藻细胞岩藻黄素积累最显著的因素,其次是ASA。促进三角褐指藻岩藻黄素积累的最佳诱导子组合为1μg·L^(-1)PIF+0.2 mg·L^(-1)ACS+40 mg·L^(-1)ASA。该诱导子组合处理下三角褐指藻岩藻黄素含量达到21.77 mg·g^(-1),较对照组提高了104%。光合生理研究结果表明,诱导子组合显著提高了三角褐指藻藻细胞的最大相对电子传递速率(rETRmax)值(P<0.05)。RT-qPCR分析结果表明,诱导子组合促进三角褐指藻岩藻黄素合成相关基因zds、lcyb及光合作用PSⅡ碳同化相关基因rbcL、psbA基因的表达,其中,rbcL基因的表达量最高,是对照处理组的2.0倍(P<0.01)。结论三角褐指藻岩藻黄素含量与zds基因呈显著正相关,与rETRmax、chla含量、lcyb、rbcL、psbA基因表达量呈极显著正相关,三角褐指藻可通过促进光合作用基因表达和PSⅡ相对电子传递速率来提高光合作用效率、促进岩藻黄素合成相关基因表达来促进岩藻黄素积累。

关键词：三角褐指藻岩藻黄素正交试验光合生理指标基因表达

不同光周期对湛江等鞭金藻生长、岩藻黄素含量和光合作用及相关基因表达的影响

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核农学报 2024年第3期38卷 532-539页

作者：宋奕珩龚一富刘博悦郦露群王何瑜宁波大学海洋学院浙江宁波315832 宁波大学食品与药学学院浙江宁波315832

为研究不同光周期对湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis)细胞生长和岩藻黄素含量的影响,及其光合作用和基因表达调控机理,本研究测定了5种光周期条件下湛江等鞭金藻岩藻黄素、叶绿素含量和叶绿素荧光参数,利用实时荧光定量聚合酶... 详细信息

为研究不同光周期对湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis)细胞生长和岩藻黄素含量的影响,及其光合作用和基因表达调控机理,本研究测定了5种光周期条件下湛江等鞭金藻岩藻黄素、叶绿素含量和叶绿素荧光参数,利用实时荧光定量聚合酶链式反应(RTq-PCR)研究光合作用和岩藻黄素合成关键酶基因表达水平。结果表明,18L∶6D光周期条件下,湛江等鞭金藻细胞生长最快。当光周期为12L∶12D时,湛江等鞭金藻岩藻黄素产量最高,为4.35 mg·L^(-1)。当光周期为6L∶18D时,湛江等鞭金藻单位细胞岩藻黄素含量最高,为0.33 mg·10^(5)cells^(-1),与光周期12L∶12D、18L∶6D和24L∶0D相比分别提高了5.3%、39.1%和63.5%(P<0.01)。光合生理指标结果表明,随着光周期时间的增加,湛江等鞭金藻叶绿素含量及叶绿素荧光参数中PSⅡ实际光合量子产率Y(Ⅱ)和非光化学淬灭系数(qP)呈下降趋势,与岩藻黄素含量的变化趋势一致。RTq-PCR结果表明,随着光周期时间的增加,湛江等鞭金藻Rubisco酶大亚基基因(rbcL)、八氢番茄红素脱氢酶基因(pds)、番茄红素β-环化酶基因(lcyb)和玉米黄素环氧酶基因3(zep3)表达呈下降趋势,与岩藻黄素含量的变化趋势一致,说明光周期可能通过rbcL、pds、lcyb和zep3调控岩藻黄素合成。光周期通过调控光合作用和岩藻黄素生物合成相关基因表达影响湛江等鞭金藻中岩藻黄素的积累。本研究为提高湛江等鞭金藻中的岩藻黄素含量提供了理论依据。

关键词：光周期湛江等鞭金藻岩藻黄素光合作用基因表达

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基于WGCNA发掘缺磷、红光和黄光处理下三角褐指藻岩藻黄素合成关键基因

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遗传 2023年第3期45卷 237-249页

作者：吕娇龚一富章丽胡媛王何瑜宁波大学海洋学院浙江省海洋生物工程重点实验室宁波315832 宁波大学食品与药学学院宁波315832

加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)是一种分析多个样本间基因表达模式的方法,可将表达模式相近的基因聚类并发掘与特定的性状或表型相关的关键基因。本研究采用转录组测序和WGCNA方法,分析... 详细信息

加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)是一种分析多个样本间基因表达模式的方法,可将表达模式相近的基因聚类并发掘与特定的性状或表型相关的关键基因。本研究采用转录组测序和WGCNA方法,分析了三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)在缺磷、红光和黄光等非生物胁迫下对岩藻黄素积累的影响。结果表明,与对照组相比,岩藻黄素含量在缺磷和红光处理后显著提高(P0.8)作为软阈值。通过对岩藻黄素含量进行关联分析,共鉴定了10个共表达模块,其中purple模块与岩藻黄素含量呈正相关(r=0.9,P=1E–200),并确定了9个关键基因,包括5个岩藻黄素合成通路上的基因(DXR、PSY、PDS1、ZEP2、VDL2)和4个转录因子基因(bHLH5、HOX2、CCHH13、HSF1b)。进一步利用qRT-PCR证实,关键基因在缺磷处理时表达量更高,线性回归分析结果表明基因相对表达量均与转录组数据高度相关。本研究结果为进一步研究三角褐指藻中岩藻黄素的复杂调控机制奠定了基础。

关键词：三角褐指藻岩藻黄素加权基因共表达网络分析关键基因

葡萄糖酸钠对三角褐指藻岩藻黄素与中性脂肪酸的影响

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核农学报 2023年第12期37卷 2342-2348页

作者：伏靖王何瑜胡媛龚一富宁波大学海洋学院浙江省海洋生物工程重点实验室浙江宁波315832 宁波大学食品与药品学院浙江宁波315832

为提高三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)生产岩藻黄素与中性脂肪酸的能力,本试验研究了不同浓度葡萄糖酸钠对三角褐指藻细胞生长、比生长速率、叶绿素a含量、岩藻黄素产量、中性脂肪酸含量以及相关关键基因表达的影响。结果表明,2... 详细信息

为提高三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)生产岩藻黄素与中性脂肪酸的能力,本试验研究了不同浓度葡萄糖酸钠对三角褐指藻细胞生长、比生长速率、叶绿素a含量、岩藻黄素产量、中性脂肪酸含量以及相关关键基因表达的影响。结果表明,200 mmol·L^(-1)葡萄糖酸钠可以极显著提高三角褐指藻生物量,相比对照组提升了75%(P<0.01)。葡萄糖酸钠处理三角褐指藻后,第3天比生长速率达最大值。随着葡萄糖酸钠浓度的升高,三角褐指藻中岩藻黄素产量和叶绿素a含量均呈现先升高后降低的趋势,其中岩藻黄素产量的最大值出现在200 mmol·L^(-1)组,而叶绿素a含量最大值出现在100 mmol·L^(-1)组,分别是对照组的1.79和1.67倍,三角褐指藻中性脂肪酸含量与葡萄糖酸钠浓度呈正相关。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析结果表明,葡萄糖酸钠可以通过促进lcyb和pds基因的表达来促进三角褐指藻岩藻黄素的积累,可以通过促进FAD2与gpat基因的表达提高中性脂肪酸含量。葡萄糖酸钠处理三角褐指藻后会抑制psbA基因的表达,进而降低三角褐指藻光合作用。综上,葡萄糖酸酸钠可以显著提高三角褐指藻生物量与比生长速率,并且可以通过促进关键基因表达来提高岩藻黄素产量和中性脂肪酸含量。本研究结果为三角褐指藻岩藻黄素和油脂的规模化生产和分子机制提供了理论基础。

关键词：三角褐指藻葡萄糖酸钠岩藻黄素中性脂肪酸基因表达

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三角褐指藻八氢番茄红素脱氢酶1-2基因启动子克隆和表达分析

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中国生物化学与分子生物学报 2023年第6期39卷 870-879页

作者：吕娇龚一富章丽吴欣王何瑜宁波大学海洋学院浙江省海洋生物工程重点实验室浙江宁波315832 宁波大学食品与药学学院实验教学中心浙江宁波315832

八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase,PDS)是类胡萝卜素合成的关键酶,在光合生物的类胡萝卜素代谢调控中发挥了重要的作用。本研究根据三角褐指藻基因组数据库,克隆三角褐指藻PDS1和PDS2基因启动子序列,采用启动子缺失技术研究启动... 详细信息

八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase,PDS)是类胡萝卜素合成的关键酶,在光合生物的类胡萝卜素代谢调控中发挥了重要的作用。本研究根据三角褐指藻基因组数据库,克隆三角褐指藻PDS1和PDS2基因启动子序列,采用启动子缺失技术研究启动子活性,利用Plant CARE预测三角褐指藻PDS1和PDS2启动子顺式作用元件,采用qRT-PCR技术检测三角褐指藻PDS1和PDS2基因在不同胁迫下的相对表达量。结果表明,三角褐指藻PDS1和PDS2基因启动子全长分别为2000 bp和920 bp,不同长度的5′端缺失后启动子均能驱动绿色荧光蛋白表达,具有较强启动子活性。Plant CARE分析结果表明,三角褐指藻PDS1和PDS2基因启动子中均含有与光照和植物激素响应有关的顺式作用元件。光照和植物激素胁迫处理结果表明,三角褐指藻PDS1基因受光合诱导因子(photosynthetic induction factor,PIF)的诱导表达,但在其他因子处理下表达均显著下降(P<0.05)或无显著性差异。三角褐指藻PDS2基因在PIF、红光、茉莉酸甲酯、乙酰水杨酸和脱落酸胁迫下均表达上调(P<0.05),在光合作用抑制剂二氯苯基二甲脲(dichlorophenyl dimethylurea,DCMU)、黄光和蓝光胁迫下显著下调(P<0.05)。三角褐指藻PDS2基因在不同处理下的基因表达和岩藻黄素含量呈显著的正相关关系(r=0.8551,P<0.01),说明PDS2基因可能是三角褐指藻岩藻黄素合成的关键基因。本研究揭示了三角褐指藻的PDS基因参与光系统和植物激素胁迫应答的新功能,为进一步研究岩藻黄素调控机制提供了一定的理论基础。

关键词：八氢番茄红素脱氢酶启动子岩藻黄素三角褐指藻

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绿色杜氏藻转录组分析

遗传 2015年第8期37卷 828-836页

作者：朱帅旗龚一富杭雨晴刘浩王何瑜宁波大学海洋学院宁波315211

为了深入了解绿色杜氏藻(Dunaliella viridis)基因信息及功能、耐盐相关通路(甘油脂代谢)及关键酶,本文首次通过Illumina Hi SeqTM 2000高通量测序技术对绿色杜氏藻转录组进行测序,利用Trinity软件将数据组装形成转录本,对所有转录本进... 详细信息

为了深入了解绿色杜氏藻(Dunaliella viridis)基因信息及功能、耐盐相关通路(甘油脂代谢)及关键酶,本文首次通过Illumina Hi SeqTM 2000高通量测序技术对绿色杜氏藻转录组进行测序,利用Trinity软件将数据组装形成转录本,对所有转录本进行COG(Clusters of Orthologous Groups)、GO(Gene Ontology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分类和功能注释、Pathway注释以及蛋白编码区(Opening reading fragment,ORF)的预测,并对甘油脂代谢通路关键酶基因进行了分析。转录组测序共获得81 593个转录本,其中ORF共有77 117条,约占所有转录本的94.50%。COG分类结果表明,16 569条转录本被分为24个类别。GO分类结果表明,76 436条转录本被注释。在所有注释分类中,生物学过程转录本数量最多,为30 678条,占总转录本数的40.14%。KEGG分析结果表明,317个标准途径中包含26 428条转录本,含转录本最多的类别是代谢,为9949条(37.65%)。与代谢有关的途径为131条,占所有注释途径的41.32%。在甘油脂代谢通路中仅发现1条关键酶转录本(二羟丙酮激酶),该酶可能与绿色杜氏藻耐盐胁迫中甘油的合成有较大关系。本研究进一步完善了绿色杜氏藻的基因信息,为绿色杜氏藻代谢途径研究奠定了坚实的基础。

关键词：绿色杜氏藻转录组注释分类甘油

硫酸铈铵对三角褐指藻岩藻黄素含量的影响及转录差异研究

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中国稀土学报 2014年第6期32卷 750-757页

作者：朱帅旗龚一富刘浩张兵兵王何瑜宁波大学海洋学院浙江宁波315211

利用血球计数法测定藻密度,研究不同浓度硫酸铈铵诱导子对三角褐指藻细胞生长的影响。采用高效液相色谱（HPLC）测定经不同浓度诱导子处理后三角褐指藻岩藻黄素的含量。通过荧光定量PCR研究岩藻黄素生物合成途径中相关基因转录差异,并利... 详细信息

利用血球计数法测定藻密度,研究不同浓度硫酸铈铵诱导子对三角褐指藻细胞生长的影响。采用高效液相色谱（HPLC）测定经不同浓度诱导子处理后三角褐指藻岩藻黄素的含量。通过荧光定量PCR研究岩藻黄素生物合成途径中相关基因转录差异,并利用SAS9.0统计软件对荧光定量PCR结果做主成分分析。结果显示：在一定浓度范围内硫酸铈铵（0.2-1.6 mg·L-1）抑制三角褐指藻细胞的生长。HPLC结果表明：随着硫酸铈铵浓度的增加,岩藻黄素含量呈先上升后下降的趋势,当硫酸铈铵浓度为0.2 mg·L-1时,岩藻黄素含量最高,达1.28 mg·g-1DW,比对照组提高了60%。定量PCR分析结果表明,硫酸铈铵浓度在0.2 mg·L-1时,岩藻黄素生物合成相关基因玉米黄素环氧酶基因（zep）、八氢番茄红素合成酶基因（pys）、ζ-胡萝卜素脱氢酶基因（zds）、番茄红素β-环化酶基因（lcyb）、胡萝卜素异构酶基因（rtiso）和八氢番茄红素脱氢酶基因（pds）转录水平与对照组相比极显著提高（P〈0.01）,与岩藻黄素含量变化相一致。主成分分析（PCA）结果表明：这些基因与岩藻黄素生物合成显著相关,其中,lcyb基因和pds基因对岩藻黄素生物合成贡献率最大。

关键词：硫酸铈铵三角褐指藻岩藻黄素转录主成分分析稀土

2,4-表油菜素内酯对三角褐指藻生长及有机质积累的影响

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植物生理学报 2015年第9期51卷 1482-1488页

作者：王小飞张问王何瑜龚一富宁波大学海洋学院浙江宁波315211

本文以三角褐指藻为原料,探究了不同浓度2,4-表油菜素内酯（2,4-epibrassinolide,EBR）对该藻生长及对多糖、蛋白质、总脂、岩藻黄素等有机质积累的影响。结果表明,EBR对三角褐指藻生长和有机质含量表现为低浓度促进、高浓度抑制。当外... 详细信息

本文以三角褐指藻为原料,探究了不同浓度2,4-表油菜素内酯（2,4-epibrassinolide,EBR）对该藻生长及对多糖、蛋白质、总脂、岩藻黄素等有机质积累的影响。结果表明,EBR对三角褐指藻生长和有机质含量表现为低浓度促进、高浓度抑制。当外源EBR浓度为0～0.2 mg·L^-1时,随着EBR浓度的升高,三角褐指藻的生物量、有机质含量及产量均呈先增加后下降的趋势。生物量、多糖、蛋白质、岩藻黄素含量在EBR浓度为0.05 mg·L^-1达到最大值,分别是1.36 g·L^-1、3.85%、17.45%、0.065%。总脂含量在EBR浓度为0.1 mg·L^-1时达到最大值33.33%,是对照组的2.15倍,且总脂单位体积产量极显著的高于其他组（P〈0.01）,藻油产量高达52.69 mg·L^-1·d^-1。表明适宜浓度的EBR可以促进三角褐指藻生长和有机质的积累。

关键词：三角褐指藻 2,4-表油菜素内酯生长有机质

诱导子对三角褐指藻岩藻黄素含量和三角褐指藻ξ-胡萝卜素脱氢酶基因表达的影响

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中国药学杂志 2017年第12期52卷 1061-1068页

作者：张燕龚一富景丹丹朱帅旗王何瑜宁波大学海洋学院浙江宁波315211

目的研究甲基茉莉酸(MeJA)、花生四烯酸(AA)、乙酰水杨酸(ASA)对三角褐指藻岩藻黄素含量及三角褐指藻ξ-胡萝卜素脱氢酶基因(PtZDS)表达的影响。方法采用Illumina HiSeq^(TM)2000高通量测序方法获得PtZDS的cDNA全长序列,并对其进行生物... 详细信息

目的研究甲基茉莉酸(MeJA)、花生四烯酸(AA)、乙酰水杨酸(ASA)对三角褐指藻岩藻黄素含量及三角褐指藻ξ-胡萝卜素脱氢酶基因(PtZDS)表达的影响。方法采用Illumina HiSeq^(TM)2000高通量测序方法获得PtZDS的cDNA全长序列,并对其进行生物信息学分析。利用HPLC测定MeJA、AA和ASA处理下,三角褐指藻岩藻黄素含量,RT-PCR检测PtZDS基因的表达。结果该基因全长1 905 bp,具有一个1 776 bp的开放阅读框,编码591个氨基酸。推导的氨基酸序列分析结果表明,该蛋白具有一个典型的氨基氧化酶结构域(amine oxidase domain)、NAD(P)-binding Rossmann-like结构域和叶绿体转运肽序列。系统进化树结果表明,PtZDS蛋白与假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana CCMP1335)的同源性达76%,亲缘关系较近,共处同一进化支上。0.1 mg·L^(-1)AA、25 mg·L^(-1)ASA和100μmol·L^(-1)MeJA处理下三角褐指藻单位细胞内岩藻黄素的含量达到最高。RT-PCR分析结果表明,0.1 mg·L^(-1)AA、50μmol·L^(-1)MeJA和10 mg·L^(-1)ASA处理下,PtZDS的表达水平达到最高。结论 PtZDS基因的表达可能与三角褐指藻中岩藻黄素的积累存在一定关系。100μmol·L^(-1)MeJA处理下,三角褐指藻合成岩藻黄素的能力最强。

关键词：三角褐指藻岩藻黄素甲基茉莉酸乙酰水杨酸花生四烯酸 ξ-胡萝卜素脱氢酶