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不同磷酸盐浓度下浮游虫黄藻的转录组比较分析

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中国水产科学 2022年第4期29卷 585-595页

作者：李月王云龙欧阳珑玲上海海洋大学水产与生命学院中国水产科学研究院东海水产研究所农业农村部东海渔业资源开发利用重点实验室

浮游虫黄藻可与共生虫黄藻一起维持珊瑚群落的健康。前期研究表明1株营浮游生活的虫黄藻(Symbiodinium ***081109)在不同磷酸盐浓度培养下的生长速率和碱性磷酸酶活性有所差异。为了解其对不同磷酸盐浓度的响应机制,本研究利用RNA-Seq... 详细信息

浮游虫黄藻可与共生虫黄藻一起维持珊瑚群落的健康。前期研究表明1株营浮游生活的虫黄藻(Symbiodinium ***081109)在不同磷酸盐浓度培养下的生长速率和碱性磷酸酶活性有所差异。为了解其对不同磷酸盐浓度的响应机制,本研究利用RNA-Seq技术对高磷酸盐初始浓度(35μmol/L)和低磷酸盐初始浓度(0.15μmol/L)下不同培养时间(第0天、第5天和第10天)的虫黄藻进行转录组测序并做比较分析。结果显示:测序组装后获得80955个Unigenes,其中在NR、GO、KEGG、eggNOG、SwissProt以及Pfam数据库中共同注释的有4407个。对5个实验组的转录组数据进行比较分析,得到23个与磷利用相关的差异表达基因,主要有磷脂酶A2、磷脂酶B、磷脂酶C、磷脂酶D、碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、无机磷酸盐转运体、Na~+依赖型磷酸盐转运体、线粒体磷酸盐转运蛋白基因。根据不同磷酸盐初始浓度培养下上述基因的表达量变化,推测在低磷环境下,虫黄藻可通过增强对无机磷酸盐的转运能力及利用磷酸酶分解有机磷以缓解磷胁迫,从而维持细胞生长。本研究旨为深入了解浮游虫黄藻响应不同磷酸盐浓度的分子调控机制提供基础数据。

关键词：营浮游生活虫黄藻无机磷转录组测序差异表达基因

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虫黄藻的分类和遗传多样性研究进展

海洋通报 2008年第3期27卷 95-101页

作者：董志军黄晖黄良民李元超邹仁林中国科学院南海海洋研究所海洋生物资源可持续利用重点实验室中国科学院研究生院北京10039

综述了虫黄藻的分类研究,其中与造礁石珊瑚共生的虫黄藻主要是共生藻属(Symbiodinium)的种类,重点概述了共生藻的分类和遗传多样性研究进展,特别综述了分子生物学技术在造礁石珊瑚共生藻的分类和遗传多样性方面的研究近况,并对未来共生... 详细信息

综述了虫黄藻的分类研究,其中与造礁石珊瑚共生的虫黄藻主要是共生藻属(Symbiodinium)的种类,重点概述了共生藻的分类和遗传多样性研究进展,特别综述了分子生物学技术在造礁石珊瑚共生藻的分类和遗传多样性方面的研究近况,并对未来共生藻的分类和遗传多样性研究作了展望。目前多采用分子生物学手段进行共生藻的分类和遗传多样性研究,PCR-RFLP是解决共生藻系群水平分类的有效分子标记,而DNA序列分析是目前进行共生藻分子进化和系统发育研究最有效的方法。目前应用于共生藻分子系统发生研究的DNA信息主要为核糖体RNA。对共生藻进行分类和遗传多样性研究,将有助于理解造礁石珊瑚共生藻共生系统对外界环境变化的生态响应机制。

关键词：虫黄藻共生藻谴礁石珊瑚分类遗传多样性

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虫黄藻在建造珊瑚礁中的作用

生物学通报 1993年第8期28卷 19-19,27页

作者：诸晓鸥陈晓峰上海市闸北教育学院 200070

珊瑚虫是珊瑚礁的主要缔造者。各种不同类型的珊瑚虫都能分泌石灰质(CaCO_3) 外骨骼。由于个体大量繁殖,石灰质珊瑚骨越积越多,经过千百万年而形成珊瑚礁、珊瑚岛。然而不为一般人们所知的是:一种比珊瑚虫更小的虫黄藻在珊瑚虫建造珊瑚... 详细信息

珊瑚虫是珊瑚礁的主要缔造者。各种不同类型的珊瑚虫都能分泌石灰质(CaCO_3) 外骨骼。由于个体大量繁殖,石灰质珊瑚骨越积越多,经过千百万年而形成珊瑚礁、珊瑚岛。然而不为一般人们所知的是:一种比珊瑚虫更小的虫黄藻在珊瑚虫建造珊瑚礁的过程中起着非同小可的作用。虫黄藻(Zooxanthella)是一种与珊瑚虫共生的单细胞植物。据估计,每 mm^3的珊瑚组织内有3万个虫黄藻,它们与珊瑚虫互惠共存。

关键词：虫黄藻珊瑚礁珊瑚虫

荧光标记珊瑚组织来源细菌及其与虫黄藻相互作用的显微观察

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微生物学通报 2021年第2期48卷 351-361页

作者：琚慧敏杨键张偲李洁中国科学院南海海洋研究所中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室广东广州5103012 中国科学院大学北京100049

【背景】研究珊瑚-细菌、虫黄藻-细菌的相互作用是解析珊瑚健康机理的关键。对珊瑚共附生细菌进行稳定荧光标记有助于原位观察细菌与虫黄藻或珊瑚的相互作用。当前,对于野生型珊瑚共附生细菌遗传操作体系的研究有限,限制了对细菌与珊瑚... 详细信息

【背景】研究珊瑚-细菌、虫黄藻-细菌的相互作用是解析珊瑚健康机理的关键。对珊瑚共附生细菌进行稳定荧光标记有助于原位观察细菌与虫黄藻或珊瑚的相互作用。当前,对于野生型珊瑚共附生细菌遗传操作体系的研究有限,限制了对细菌与珊瑚、虫黄藻原位互作模式的揭示。【目的】建立一种适合专性海洋细菌的遗传操作体系,利用其对珊瑚组织来源细菌进行绿色荧光蛋白标记,用于研究标记菌株与虫黄藻的相互作用。【方法】通过电穿孔的方式将构建好的广宿主重组质粒转入供体菌(Escherichia coli WM3064),然后将供体菌与添加海水才可以生长的受体菌SCSIO 12696(港口球菌科,Porticoccaceae;分离自鹿角杯形珊瑚组织)按供、受体菌细胞数比分别为4:1、2:1、1:1比例混合,在25℃和30℃下于改良LB培养基上接合转移。显微观察标记细菌与虫黄藻相互作用。【结果】改良的LB培养基适用于需海水才可生长的专性海洋细菌的接合转移实验。接合转移的效率与供、受体菌的比例及温度有关。确定优化的接合转移条件为:供、受体菌的比例为1:1,温度为30℃。利用建立的接合转移体系,构建了增强型绿色荧光蛋白标记菌株SCSIO 12696。在激光扫描共聚焦显微镜下能清晰观察到标记菌株SCSIO 12696和虫黄藻在共培养时的相互作用。【结论】建立了适合专性海洋细菌的遗传操作体系,利用其构建荧光蛋白标记菌株可用于虫黄藻-细菌、珊瑚-细菌相互作用的研究,有助于揭示珊瑚共附生细菌的生态作用机制。

关键词：珊瑚共附生细菌接合转移荧光标记虫黄藻菌-藻互作

海水酸化和Cu^(2+)暴露对虫黄藻Cladocopium goreaui营养同化和能量分配的影响

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海洋科学 2022年第4期46卷 98-105页

作者：唐佳蔡文启闫智聪赵建民周智中国科学院烟台海岸带研究所牟平海岸带环境综合试验站山东烟台264003 海南大学海洋学院海南海口570228 中国科学院大学北京100049

近年来,全球气候变化和人类活动导致的环境胁迫加剧了珊瑚礁白化事件的发生;其中,海水酸化和Cu^(2+)污染已成为部分礁区面临的主要胁迫因子。本研究设置2个pH水平(pH 8.1和pH 7.6)和2个Cu^(2+)水平(4.25μg·L^(-1)和16.47μg·L^(–1)... 详细信息

近年来,全球气候变化和人类活动导致的环境胁迫加剧了珊瑚礁白化事件的发生;其中,海水酸化和Cu^(2+)污染已成为部分礁区面临的主要胁迫因子。本研究设置2个pH水平(pH 8.1和pH 7.6)和2个Cu^(2+)水平(4.25μg·L^(-1)和16.47μg·L^(–1))的暴露实验,以探讨海水酸化和Cu^(2+)污染短期暴露对虫黄藻Cladocopium goreaui营养同化、能量消耗和能量分配的影响。结果发现,短期海水酸化暴露能够增加虫黄藻的营养同化(糖类和蛋白质含量增加),同时显著减少了虫黄藻的能量消耗,进而增加了虫黄藻细胞内的能量分配比例;然而,单独Cu^(2+)暴露显著增加了虫黄藻的能量消耗,进而降低了虫黄藻细胞内的能量分配比例;此外,与单独Cu^(2+)暴露相比,海水酸化和Cu^(2+)复合暴露促进了虫黄藻的营养同化和能量分配。综上,本研究表明,礁区海水酸化和Cu^(2+)污染能够对虫黄藻的营养代谢和能量分配带来负面影响,长期持续暴露可能会对其生长和繁殖构成潜在威胁。

关键词：虫黄藻海水酸化铜污染营养同化能量分配

海南三亚鹿回头虫黄藻(Effrenium voratum)的形态学和系统发育学研究

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热带海洋学报 2021年第4期40卷 35-43页

作者：龙超罗肇河韦章良杨芳芳李茹龙丽娟中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 中国科学院大学北京100049 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 自然资源部第三海洋研究所福建厦门361005 海南省热带海洋生物技术重点实验室(三亚中科海洋研究院) 海南三亚572024

本文对分离于我国海南三亚鹿回头海域的两株虫黄藻SYSC-14-11和SYSC-2-8进行了分类学研究。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和分子生物学方法描述了两株藻的形态和系统发育特征,并与世界其他地理区系的Effrenium属虫黄藻进行了差异性比... 详细信息

本文对分离于我国海南三亚鹿回头海域的两株虫黄藻SYSC-14-11和SYSC-2-8进行了分类学研究。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和分子生物学方法描述了两株藻的形态和系统发育特征,并与世界其他地理区系的Effrenium属虫黄藻进行了差异性比较,发现本研究中的两株虫黄藻的形态和系统发育特征与Effrenium属虫黄藻模式种Effrenium voratum基本一致,推测本文中的两株Effrenium属虫黄藻均为***。本研究丰富了我国热带海域虫黄藻的物种多样性,为完善我国的虫黄藻种质资源奠定了基础。

关键词：虫黄藻共生藻科 Effrenium属形态学系统发育学

三亚造礁石珊瑚虫黄藻光合作用效率的日周期及其调控因素

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热带海洋学报 2014年第1期33卷 81-89页

作者：周洁施祺余克服中国科学院南海海洋研究所广东广州510301 中国科学院海南热带海洋生物实验站海南三亚572000

珊瑚与虫黄藻的共生是珊瑚礁生态系统最基本的生态特征,虫黄藻光合作用效率直接决定着珊瑚的健康状况。本研究对海南三亚鹿回头珊瑚礁礁坪上5种典型珊瑚(澄黄滨珊瑚Porites lutea、丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis、标准蜂巢珊瑚Favia... 详细信息

珊瑚与虫黄藻的共生是珊瑚礁生态系统最基本的生态特征,虫黄藻光合作用效率直接决定着珊瑚的健康状况。本研究对海南三亚鹿回头珊瑚礁礁坪上5种典型珊瑚(澄黄滨珊瑚Porites lutea、丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis、标准蜂巢珊瑚Favia speciosa、多弯角蜂巢珊瑚Goniastrea favulus和伞房鹿角珊瑚Acropora corymbosa)共生藻的实际光量子产量ΦPSⅡ进行了连续5日的现场监测,并同时监测了该海域的7种环境参数(温度、盐度、溶解氧、pH、海水中二氧化碳分压pCO2、辐射和潮位),旨在探索鹿回头海域珊瑚共生虫黄藻光合作用的日变化规律及其调控因素。结果表明,珊瑚共生虫黄藻光合作用效率和各环境参数都存在明显的日变化,但共生藻光合作用效率主要受光合有效辐射强度(photosynthetic active radiation,PAR)所调控,其次是温度和潮位变化。澄黄滨珊瑚的共生藻光合作用最易受到环境因素的影响。

关键词：造礁珊瑚虫黄藻光合作用效率日周期影响因素

虫黄藻对环境胁迫的响应及其分子机制的初步研究

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虫黄藻对环境胁迫的响应及其分子机制的初步研究

作者：韩笑海南大学

学位级别：硕士

虫黄藻(zooxanthellae)是一种与多种海洋动物共生的甲藻,珊瑚与其存在着互利共生的稳定关系。由于虫黄藻的存在对珊瑚的生长发挥着重要作用,故对虫黄藻的研究就显得尤为重要。本实验以虫黄藻为研究对象,对其研究发现:(1)在25℃,p H8.2,5... 详细信息

虫黄藻(zooxanthellae)是一种与多种海洋动物共生的甲藻,珊瑚与其存在着互利共生的稳定关系。由于虫黄藻的存在对珊瑚的生长发挥着重要作用,故对虫黄藻的研究就显得尤为重要。本实验以虫黄藻为研究对象,对其研究发现:(1)在25℃,p H8.2,50μmol·photons·m·s的最佳培养条件下,虫黄藻Symbiodinium minutum(SM)的生长状态显著优于Fugacium kawagutii(FK)。进一步利用叶绿素荧光调制仪(PAM)对虫黄藻在不同环境胁迫下的叶绿素荧光值进行测定。结果表明:虫黄藻SM对非生物环境胁迫的响应比FK更为敏感。敏感程度由强到弱依次为高温、高光和酸化。以上胁迫下的生理响应结果表明SM比FK更适合作为进一步的研究模式生物,故后续实验采用SM进行研究;(2)通过前文3个胁迫条件下SM的生理响应,结合已有的文献和实验室基础发现SM在酸化条件下的转录组研究尚存在空缺,故而对其酸化处理6h、12h、24h、120h的处理组(T)和对照组(C)进行转录组分析,结果共检测到38,790个基因,其中已知的基因为37,137个,预测的新基因为1,741个。在SM＿6T-VS-SM＿120T的差异比较当中,存在1371个差异表达基因,就GO功能分类,主要涉及细胞过程、代谢过程;细胞,膜、细胞器;催化活性和结合功能等基因。差异基因KEGG通路富集结果显示,富集最为显著的通路涉及光合作用、光合作用-天线蛋白,脂肪酸生物合成,RNA转运,说明这些途径在SM酸化胁迫响应中起着至关重要的作用。其中激素相关的基因ABCG40和LOX2发生了变化;通过实时荧光定量PCR技术,以基因Actin作为内参,结果发现ABCG40和LOX2在酸化胁迫6h时的基因表达量倍数分别为1.06和1.38,胁迫12h时分别为0.93和1.18,整体变化趋势同转录组的结果一致。(3)后又对SM酸化胁迫24h的对照组(C)和处理组(T)样本的蛋白质组进行分析,发现样本组间差异蛋白数为142,其中上调差异蛋白99个,下调差异蛋白43个。根据GO功能分类发现酸化胁迫下,SM差异蛋白质在功能分类以及集中程度上存在较大差异。KEGG Pathway分析发现,差异蛋白质均参与代谢途径、剪接复合体、次生代谢产物的合成以及氨酰-tRNA生物合成途径。其中下调差异蛋白参与次生代谢产物的合成比例明显上升,说明次生代谢产物合成途径在虫黄藻SM酸化胁迫中起到重要作用。后续还需要进一步的代谢组学分析,以期获得酸化胁迫下虫黄藻的激素响应机制。因此,对虫黄藻多角度的研究,将为理解虫黄藻胁迫响应机制奠定理论基础,同时有助于珊瑚白化机制的研究,便于日后对珊瑚礁系统的生态修复和保护提供有针对性的措施。

关键词：环境胁迫虫黄藻内源性植物激素荧光定量PCR 转录组学蛋白组学

虫黄藻MAAs生物合成相关基因的分析及DHQS-OMT基因的鉴定

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虫黄藻MAAs生物合成相关基因的分析及DHQS-OMT基因的鉴定

作者：陈映丹遵义医科大学

学位级别：硕士

目的:通过稳定同位素标记的代谢分析和转录组数据,挖掘虫黄藻类菌胞素氨基酸MAAs生物合成途径相关的基因,并对其中的DHQS-OMT基因进行表征鉴定和异源表达,为了解虫黄藻抵御紫外线的机制和后期防晒品的产业化应用奠定基础。方法:以Na HC... 详细信息

目的:通过稳定同位素标记的代谢分析和转录组数据,挖掘虫黄藻类菌胞素氨基酸MAAs生物合成途径相关的基因,并对其中的DHQS-OMT基因进行表征鉴定和异源表达,为了解虫黄藻抵御紫外线的机制和后期防晒品的产业化应用奠定基础。方法:以Na HCO标记的虫黄藻藻株SYSC-14-11为材料,采用UPLC-Q-Exactive MS分析技术,在正负ESI电离模式下对提取液进行全扫描,并结合数据库和保留时间等对C标记的代谢物进行鉴定;通过转录组注释结果,筛选虫黄藻生物合成相关基因;将参与MAAs前体物质合成的融合基因DHQS-OMT的ORF构建到原核表达载体BL21,通过原核表达、纯化、复性、以及HPLC等技术和方法,观察加入融合基因后是否有新产物的生成。结果:(1)通过代谢物分析一共鉴定出10个涉及MAAs生物合成的C标记化合物,其中4个化合物为已报道的MAAs合成前体或初级代谢产物,表明虫黄藻具备通过莽草酸途径合成MAAs的能力。根据已有合成途径的研究,推测还可能存在从demethyl 4-deoxygadusol(DDG)→4-deoxygadusol(4-DG)的虫黄藻MAAs磷酸戊糖合成途径。(2)从转录组数据中共筛选出233条与MAAs生物合成途径相关的基因,其中DHQS相关97条,OMT相关35条,ATP-grasp domain相关27条和NRPS相关74条。通过验证,获得9条与MAAs生物合成途径相关unigenes。通过同源进化分析后,最终选定一个可能参与生成MAAs前体物质的融合基因DHQS-OMT。该序列在进化上与无脊椎动物聚成一支,提示存在内共生基因水平转移的可能。生物信息学分析表明,该基因ORF有1998 bp,编码665个氨基酸,预测分子量大小73.02k Da,等电点5.29,属亲水蛋白,具有DHQS和OMT特殊功能域,与蓝藻DHQS、真菌OMT亲缘关系较近。(3)通过表达,获得的蛋白大小在60-75 k Da之间,与预期蛋白分子量相符。HPLC分析显示,IPTG诱导过菌液在3 min和5 min处有分离峰,提示有新产物的生成,但仍需进行质谱鉴定和分析。结论:虫黄藻体内同时存在MAAs的莽草酸合成途径和磷酸戊糖合成途径。筛选出的DHQS-OMT融合基因,为后续基因功能鉴定和虫黄藻MAAs生物合成途径的研究奠定了基础。

关键词：类菌胞素氨基酸MAAs 虫黄藻代谢物转录组 DHQS-OMT