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别藻蓝蛋白β亚基基因在莱茵衣藻中重组表达及其对光能传递的影响研究 被引量：1
1
作者 徐晓婷 臧晓南 +5 位作者 章峰 尚孟慧 李瑞 毕莹 赵悦 马艺宁 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期77-88,共12页
为了探究别藻蓝蛋白与类囊体膜光合系统之间的光能传递规律,及其与异源类囊体膜光合系统之间光能转移的可能性,本研究构建了含有钝顶节旋藻(Arthrospira platensis)的别藻蓝蛋白β亚基基因(apcB),及合成藻蓝胆素的血红素氧化酶基因(ho)... 为了探究别藻蓝蛋白与类囊体膜光合系统之间的光能传递规律,及其与异源类囊体膜光合系统之间光能转移的可能性,本研究构建了含有钝顶节旋藻(Arthrospira platensis)的别藻蓝蛋白β亚基基因(apcB),及合成藻蓝胆素的血红素氧化酶基因(ho)和铁氧还蛋白氧化还原酶基因(pcyA)的转化载体pHyg3-apcB-ho-pcyA,利用玻璃珠转化法将其导入莱茵衣藻中。聚合酶链式反应筛选验证阳性转化藻株,Southern Blot结果表明基因apcB、ho、pcyA成功转化入莱茵衣藻基因组中。而后将转化藻株与对照藻株均置于高光(50μmol·m^(-2)·s^(-1))和低光(25μmol·m^(-2)·s^(-1))条件、白光和绿光条件中培养,并检测别藻蓝蛋白β亚基的表达、总叶绿素含量、77 K低温荧光、光系统表观电子传递效率、生物量变化。结果显示:实时定量PCR分析和Western Blot检测表明外源基因apcB,pcyA和ho均在转基因藻株Cr-ApcBHP中得到了转录表达。高光和低光条件下光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)位置处的荧光峰均显著高于对照莱茵衣藻藻株CC-849,绿光中PSⅡ荧光峰(波长为690 nm)显著高于对照藻株;高光与低光和白光与绿光条件下转基因藻株的光系统Ⅱ的表观电子传递速率(ETRPSⅡ)值均高于对照藻株,但生物量并未见明显提高。这些结果表明转基因莱茵衣藻中可能存在自重组别藻蓝蛋白到光系统核心的光能传递,但是吸收的光能没有达到促进生物量积累的作用。本研究为利用重组表达蓝藻藻胆蛋白提高异源类囊体膜的光合作用进行了尝试。 展开更多
关键词 别藻蓝蛋白β亚基 钝顶节旋藻 莱茵衣藻 重组表达 光能传递
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两种不同形态节旋藻培养的光照条件研究
2
作者 孙建飞 赵悦 +2 位作者 尚孟慧 毕莹 臧晓南 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期49-66,共18页
为了有效利用节能高效的LED光源促进节旋藻(Arthrospira platensis)这种具有高营养价值蓝藻的生长和有机物质积累,提升节旋藻产业化水平,本实验研究了光照周期、光照强度、红蓝LED光比例对螺旋形节旋藻品系A.platensis OUC 623和直线形... 为了有效利用节能高效的LED光源促进节旋藻(Arthrospira platensis)这种具有高营养价值蓝藻的生长和有机物质积累,提升节旋藻产业化水平,本实验研究了光照周期、光照强度、红蓝LED光比例对螺旋形节旋藻品系A.platensis OUC 623和直线形节旋藻品系A.platensis OUC 793藻株生长和有机物积累的影响,并进行正交实验,分别以藻株生物量、色素、多糖、藻蓝蛋白、蛋白质含量为指标,分析得到最适光照条件。实验结果证明红光LED可以显著提高藻株的生长速率,蓝光LED会促进积累有机物,实验中623藻株在红∶蓝=6∶1的LED光下比相同条件的白色LED光生物量提高了90.74%,在蓝∶红=6∶1的LED光下,藻蓝蛋白、蛋白质和多糖的积累量较白色LED光分别提升358.84%、342.11%和168.26%;793藻株在红∶蓝=6∶1的LED光下比相同条件的白色LED光生物量提高了61.74%,在蓝∶红=6∶1的LED光下,藻蓝蛋白、蛋白质和多糖的积累量较白色LED光分别提升了352.79%、955.42%和208.11%。实验中发现在最适光照条件下623藻株的生长、色素(叶绿素a和类胡萝卜素)和多糖的积累明显高于793藻株,793藻株在蛋白质和藻蓝蛋白的积累量上明显高于623藻株,且623藻株更适宜短时间低强度的光照,推测623对光照更敏感,其卷曲螺旋结构是为了相互遮盖避光以适应环境,793藻株更能适应高强度和长时间的光照。本研究探索了2种不同形态的节旋藻藻株623和793的光照培养条件,不同的藻株表现出不同的优势,这为满足节旋藻产业化需求提供了更多选择,为节能高效的LED光源在节旋藻大规模培养和藻蓝蛋白等有机物生产中应用以达到高产、节能的目标提供了实验依据。 展开更多
关键词 节旋藻 形态 LED红蓝光 光照周期 光照强度 正交实验
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钝顶节旋藻别藻蓝蛋白基因克隆、分析及重组表达蛋白荧光活性的研究
3
作者 毕莹 郭雅琳 +2 位作者 尚孟慧 徐晓婷 臧晓南 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期61-70,共10页
为探究蓝藻藻胆体核心色素蛋白-别藻蓝蛋白单个亚基的光学活性和功能,本研究克隆了钝顶节旋藻(Arthrospira platensis FACHB314)中的脱辅基别藻蓝蛋白基因apcAB及其亚基基因apcA和apcB。节旋藻基因组中apcAB全长共1056 bp,由apcA和apcB... 为探究蓝藻藻胆体核心色素蛋白-别藻蓝蛋白单个亚基的光学活性和功能,本研究克隆了钝顶节旋藻(Arthrospira platensis FACHB314)中的脱辅基别藻蓝蛋白基因apcAB及其亚基基因apcA和apcB。节旋藻基因组中apcAB全长共1056 bp,由apcA和apcB串联组成,中间间隔84 bp。其中,apcA和apcB基因的全长均为486 bp,且均编码161个氨基酸,预测分子量分别约为17.39和17.33 kDa,它们分别编码的α和β亚基均属于Globin_like超级家族,系统进化树分析显示其氨基酸序列在蓝藻和节旋藻中较为保守。将克隆出的亚基基因apcA、apcB分别同前期A.platensis FACHB314中获得的藻蓝胆素合成相关基因ho和pcyA以及色基裂合酶基因(cpcE、cpcF、cpcU、cpcS、cpcT)共同转化至大肠杆菌中,获得重组别藻蓝蛋白亚基菌株E.coli HPEFUSTA、E.coli HPEFUSTB。SDS-PAGE和Western Blot均显示重组菌株中已成功表达别藻蓝蛋白单亚基。荧光检测结果显示,在600 nm波长激发下,两株重组菌株在640 nm处均出现了别藻蓝蛋白特征荧光发射峰。这些结果表明在重组大肠杆菌中表达的脱辅基别藻蓝蛋白的单亚基可以和藻蓝胆素结合,形成有光学活性的别藻蓝蛋白,这为研究蓝藻中藻胆体的组装和功能提供有效的元件,为别藻蓝蛋白在医药、荧光检测方面的应用奠定了基础。 展开更多
关键词 节旋藻 别藻蓝蛋白基因 重组表达 荧光活性
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重组藻胆蛋白与高等植物类囊体膜之间能量传递的研究 被引量：2
4
作者 尚孟慧 臧晓南 +3 位作者 林娇娇 李瑞 毕莹 徐晓婷 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期49-56,共8页
为了探究藻胆蛋白与高等植物类囊体膜之间的光能传递规律,验证重组藻胆蛋白是否可以与高等植物类囊体膜之间的光能传递,本研究分别提取了重组藻红蛋白、重组藻蓝蛋白以及菠菜和韭菜的类囊体进行混合孵育,然后进行了全波长吸收光谱以及... 为了探究藻胆蛋白与高等植物类囊体膜之间的光能传递规律,验证重组藻胆蛋白是否可以与高等植物类囊体膜之间的光能传递,本研究分别提取了重组藻红蛋白、重组藻蓝蛋白以及菠菜和韭菜的类囊体进行混合孵育,然后进行了全波长吸收光谱以及荧光光谱检测。结果显示:混合孵育时间为10~20 min有利于重组藻红蛋白和藻蓝蛋白与类囊体膜结合并进行光能传递,最适混合孵育时间随重组藻胆蛋白和类囊体的种类不同而稍有不同;重组藻红蛋白不能与菠菜或韭菜的类囊体膜直接发生光能传递,但是当体系中添加重组藻蓝蛋白的时候就可以;重组藻蓝蛋白可以与类囊体中的叶绿素a直接进行光能传递,使得叶绿素a的荧光发射峰值显著提升,当藻红蛋白和藻蓝蛋白的比例是1∶2时,光能传递效率较高。本研究为藻胆蛋白在构建新型光合系统中的应用提供实验依据。 展开更多
关键词 藻红蛋白 藻蓝蛋白 重组表达 类囊体膜 光能传递
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龙须菜血红素加氧酶138位亮氨酸突变对藻红胆素合成的影响 被引量：1
5
作者 李瑞 黄小云 +3 位作者 臧晓南 尚孟慧 毕莹 徐晓婷 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期123-132,共10页
藻红胆素是一个开链四吡咯结构的发色团,其与脱辅基藻红蛋白结合使藻红蛋白具有光学活性,而血红素加氧酶基因ho对于藻红胆素的合成是至关重要的。本研究对实验室前期已获得的龙须菜中的血红素加氧酶基因ho-1的基因序列进行分析发现,其... 藻红胆素是一个开链四吡咯结构的发色团,其与脱辅基藻红蛋白结合使藻红蛋白具有光学活性,而血红素加氧酶基因ho对于藻红胆素的合成是至关重要的。本研究对实验室前期已获得的龙须菜中的血红素加氧酶基因ho-1的基因序列进行分析发现,其在藻类中比较保守,存在6个高度保守结构域;结构功能分析显示其具有15个可能的血红素(Heme)结合位点,其中第138位亮氨酸(L)既位于118~145位HemeO的扭结螺旋结构内,又在115~142位的高度保守的结构域内,而且经预测是可能的血红素(Heme)结合位点之一。为了进一步验证该位点的作用,我们拟对其进行定点突变,将第413位碱基由T突变成C,得到ho(M)基因,碱基突变后所对应编码的第138位氨基酸由亮氨酸(L,非极性氨基酸)突变为丝氨酸(S,极性氨基酸)。在此基础上,我们构建了重组质粒pET-ho-1、pET-ho-1-pebS、pET-ho-1-pebA-pebB及pET-ho(M)、pET-ho(M)-pebS、pET-ho(M)-pebA-pebB,将其转化到E.coli BL21中构建重组菌株E.coli ph、E.coli phS、E.coli phAB、E.coli ph(M)、E.coli ph(M)S和E.coli ph(M)AB进行表达,检测重组菌株的荧光发射光谱。结果表明,E.coli phAB和E.coli phS在595 nm处检测到藻红胆素的荧光特征峰,表明ho-1基因编码的血红素加氧酶可以参与催化藻红胆素的合成;E.coli ph(M)、E.coli ph(M)S和E.coli ph(M)AB与E.coli BL21一样无任何特征峰出现,这表明ho(M)中第413位碱基对应编码的第138位亮氨酸是血红素的结合位点,直接影响藻红胆素的合成,该位点的突变使得PebS和PebB/A两条催化途径均无法合成藻红胆素。本研究为阐明血红素加氧酶基因在合成藻红胆素过程中的重要性及龙须菜中藻红蛋白的合成机制,进而进行藻红蛋白的重组表达奠定了基础。 展开更多
关键词 龙须菜 藻红胆素 血红素加氧酶 重组表达 荧光检测 点突变
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重组藻蓝蛋白与水稻类囊体膜之间光能传递的初步研究
6
作者 孙德光 郭雅琳 +3 位作者 章峰 尚孟慧 臧晓南 张学成 《海洋湖沼通报》 CSCD 北大核心 2021年第1期71-76,共6页
为了研究藻蓝蛋白和高等植物类囊体膜之间的光能传递,本实验将诱导表达的重组藻蓝蛋白和水稻类囊体混合孵育后,检测其77K荧光发射光谱以及类囊体膜的电子传递速率和光化学量子产量,结果表明重组藻蓝蛋白和水稻类囊体膜光系统I之间存在... 为了研究藻蓝蛋白和高等植物类囊体膜之间的光能传递,本实验将诱导表达的重组藻蓝蛋白和水稻类囊体混合孵育后,检测其77K荧光发射光谱以及类囊体膜的电子传递速率和光化学量子产量,结果表明重组藻蓝蛋白和水稻类囊体膜光系统I之间存在能量传递使得光化学量子产量提高。本研究为利用藻胆蛋白构建新型光合系统提供了理论基础和实验依据。 展开更多
关键词 重组藻蓝蛋白 光能传递 类囊体膜 77K荧光 光化学量子产率
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