CO2浓度及温度升高对集胞藻PCC6803UV修复基因转录的影响

论文摘要

本课题通过Taqman探针绝对定量法研究了集胞藻PCC 6803在五种不同的环境条件下培养时：（1） 25℃+400ppm CO2（CK组）,（2） 29℃+400ppm CO2（温度升高组）,（3） 25℃+800ppm CO2（CO2升高组1）,（4） 29℃+800ppm CO2（温室效应组）,（5） 25℃+1200ppm CO2（CO2升高组2）,其16S rDNA基因及phrA/psbAl/psbA2/psbA3等UV修复基因在一年内不同的时间段（5周、15周、55周）的转录情况。我们分别提取了不同培养条件下的未经UV处理（即普通组）和经UV处理（即UV组）的集胞藻PCC 6803的总RNA,逆转录合成cDNA,经过Q-PCR进行绝对定量,并获得相应基因的转录本数。结果表明：CO2浓度的升高以及温度的升高能够显著提高集胞藻PCC 6803的生物量,培养液的pH值也会伴随着生物量升高而升高。从转录水平上发现：当培养时间延长到55周以后,除了个别基因外,绝大多数基因的转录本的数量都发生了显著的下调,平均下调幅度在50%左右；对比普通组和UV组各条件下各基因的转录本的变幅发现UV组的降幅总体上高于普通组,并且在UV组中各转录本的变幅趋于相近；在所有的情况下,下调幅度最大的基因是psbA2,普通组中尤其明显；温度和CO2的联合作用对phrA/psbAl/psbA3基因转录水平的调节表现为拮抗作用；以往被认为是沉默基因的psbAl也对环境的变化产生了明显的响应,说明psbAl基因的转录水平可以在微氧环境以外的条件下发生变化。此外,还发现在短期培养条件下,单独温度升高、单独C02浓度升高能使16S rDNA转录水平明显下调,而与温室效应对16SrDNA转录水平无显著影响。上述结果说明,温室效应将会导致集胞藻PCC 6803生长的明显加速和紫外修复基因转录水平的显著下降,但其在野外条件下对野生蓝藻种群的综合作用仍有待进一步研究。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 UV辐射产生的影响
• 1.1.1 UV辐射产生的原因
• 1.1.2 UV辐射对地表生物的影响
• 1.1.3 UV辐射诱导的DNA损伤的分子机制
• 2浓度升高产生的影响'>1.2 CO₂浓度升高产生的影响
• 1.2.1 温室效应的产生及影响
• 2浓度升高对浮游藻类的影响'>1.2.2 CO₂浓度升高对浮游藻类的影响
• 1.3 温度升高的影响
• 2浓度同时升高的影响'>1.4 温度和CO₂浓度同时升高的影响
• 1.5 集胞藻6803中的UV修复基因
• 1.5.1 主要UV修复基因的类型
• 1.5.2 UV修复基因的生物学功能与影响因素
• 1.5.3 UV修复基因的生态学意义
• 1.6 本研究的目的和意义
• 2 实验材料和方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 菌株及其生长环境
• 2.1.2 主要实验试剂
• 2.1.3 主要仪器
• 2.2 实验装置及实验条件
• 2.2.1 实验装置
• 2.2.2 实验条件
• 2.3 实验技术路线
• 2.4 实验方法
• 2.4.1. 样品的处理
• 2.4.2 集胞藻6803总DNA的提取
• 2.4.3 PCR引物的设计、合成以及扩增
• 2.4.4 Taqman探针法相对和绝对定量
• 2.5 分析方法
• 3 实验结果与分析
• 3.1 生物量以及pH值的变化
• 3.1.1 生物量的变化
• 3.1.2 pH值的变化
• 3.2 集胞藻6803总DNA的提取
• 3.3 PCR扩增以及TA克隆测序鉴定
• 3.3.1 16S rDNA的扩增与鉴定
• 3.3.2 phrA、psbA1、psbA2/psbA3基因的扩增与鉴定
• 3.4 集胞藻6803总RNA的提取与cDNA的合成
• 3.5 Taqman探针法绝对定量
• 3.5.1 总RNA检测
• 3.5.2 实时定量RQ-PCR
• 3.5.3 不同时间点各基因的转录情况分析
• 3.5.4 “psbA1”基因转录水平的变化
• 4 讨论与结论
• 4.1 讨论
• 4.2 结论
• 参考文献
• 致谢