南极株塔玛亚历山大藻产毒营养生理及毒素生理功能研究

论文摘要

南极株塔玛亚历山大藻（Alexandrium tamarense Polar）是一株分离自南极海区的有毒亚历山大藻,曾在南极海区形成大规模赤潮,对海区的生态系统和海洋生物资源构成了威胁。本论文以A.tamarense Polar为主要研究对象,运用藻类生理学、分析化学和蛋白质组学等方法和技术,比较研究了A.tamarense Polar和无毒塔玛亚历山大藻（A.tamarense CCMP2023）营养,特别是氮营养利用特性上的差异、不同营养盐及培养条件下A.tamarense Polar的产毒生理、以及高氨氮胁迫下A.tamarense Polar细胞蛋白质组的差异表达,探讨了亚历山大藻中麻痹性贝毒的生理功能及合成机制。取得的主要结果如下:1、比较研究了有毒亚历山大藻A.tamarense Polar和无毒亚历山大藻A.tamarenseCCMP2023氮营养盐吸收同化的差异,重点研究了营养吸收同化的两种关键酶—硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶的活性。结果表明,相对于无毒株塔玛亚历山大藻A.tamarense CCMP2023,有毒塔玛亚历山大藻A.tamarense Polar在硝酸盐和氨氮的吸收、细胞生长和同化酶活性等方面均存在一定的差异,有毒亚历山大藻对氮营养盐的吸收、转换速率更高,导致A.tamarense Polar细胞内氨盐的大量累积,而毒素的合成可能是亚历山大藻细胞降低氨毒性和储存氮的一种途径;2、研究了不同浓度氨氮和硝氮营养盐条件下的A.tamarense Polar产毒生理,表明在一定浓度范围内,硝氮对其细胞增长和毒素产生起促进作用,但氨氮的作用及其机制则比较复杂,中、低浓度（100μmol/L以下）组,其促进作用比较明显,各指标均普遍高于相应的硝氮组,但高浓度氨氮（150μmol/L以上）对细胞有明显毒性作用,其作用强度与氨氮浓度正相关,高氨培养条件下A.tamarense Polar的单细胞毒素含量和毒素产量都明显增高,证明细胞内PSP毒素的合成是细胞降低氨氮毒性的一个重要途径,是细胞生命活动中的一个重要生理功能;3、不同氮源和培养条件,如磷限制、低温（13℃）和谷氨酰胺合成酶抑制剂作用下A.tamarense Polar毒素含量和组成变化结果表明:在A.tamarense Polar中,细胞可能首先合成C1,2毒素,在N-硫酸酯酶的作用下转化为GTX2,3,这一途径受到营养盐、温度等多种环境因子特别是温度的调控。在低温条件下A.tamarensePolar细胞中GTX毒素消失可能与N-硫酸酯酶的合成受到抑制或使酶失活有关;4、比较研究氨氮培养条件下有毒亚历山大藻A.tamarense Polar不同生长阶段细胞蛋白质组的表达差异,在高氨氮培养后期的细胞内发现一组与细胞重要生命活动相关的蛋白质,如与细胞代谢相关尿卟啉原脱羧酶（ATP1）、三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶（ATP3）和脂肪酸代谢中的乙酰辅酶A羧化酶（ATP7）;与细胞分裂相关SMC蛋白（ATP6）以及与细胞运动相关的Rod蛋白FlgB（点2）等消失,同时发现了两个与牛磺酸代谢途径相关的新蛋白,ABC转运器（ATP4和5）。这些蛋白的消失和出现是细胞对氨毒性的一种生理响应,可作为一类潜在的生物标志物,用于指示氨的毒性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言
• 1.1 麻痹性贝毒的化学特性及其毒性机理
• 1.2 麻痹性贝毒生物合成途径
• 1.3 麻痹性贝毒的生理功能
• 1.4 甲藻麻痹性贝毒产毒营养生理
• 1.5 蛋白质组技术在亚历山大藻毒素研究中的应用
• 1.6 本研究的目标、内容和意义
• 第二章 有毒和无毒塔玛亚历山大藻营养利用特性的比较研究
• 2.1 实验材料方法
• 2.2 实验结果
• 2.3 讨论
• 第三章 不同培养条件下南极株塔玛亚历山大藻产毒生理研究
• 3.1 实验材料和方法
• 3.2 实验结果
• 3.3 讨论
• 第四章 南极株塔玛亚历山大藻对氨氮毒性的生理响应:蛋白质组学研究
• 4.1 实验材料与方法
• 4.2 实验结果
• 4.3 讨论
• 第五章 结论与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 论文创新点
• 5.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢