【摘要】：生物鐘是生物長期適應(yīng)環(huán)境周期性變化而進(jìn)化出的一種內(nèi)源性適應(yīng)機(jī)制,廣泛存在于生物界。生物鐘賦予生物體預(yù)測時間和環(huán)境變化的能力,使生物自身的內(nèi)源節(jié)律與外界環(huán)境達(dá)到時間和空間上的協(xié)調(diào),極大的增加了生物的環(huán)境適應(yīng)性和競爭能力。硅藻是海洋中最重要的初級生產(chǎn)者,在海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞中起著極其重要的作用。在過去半個多世紀(jì),圍繞一些模式物種,如藍(lán)藻、衣藻、果蠅、擬南芥、老鼠和人等的生物鐘開展了大量研究,對其生物鐘的構(gòu)成和調(diào)控機(jī)理有了較為清晰的認(rèn)識。但是,對海洋硅藻這一重要生物類群生物鐘的研究幾乎處于空白,對其了解非常有限,很多問題亟待開展研究。本論文以典型海洋硅藻—中肋骨條藻(Skeletonema costatum)和三角褐指藻(Phaeodactylumtricornutum)為研究對象,以已知生物鐘基因為參考,綜合運用生物信息學(xué)和分子生物學(xué)的方法,在中肋骨條藻轉(zhuǎn)錄組和三角褐指藻基因組中鑒定其生物鐘候選基因,經(jīng)進(jìn)一步實驗驗證,建立兩種典型海洋硅藻的生物鐘分子模型;并通過室內(nèi)模擬實驗,研究不同環(huán)境條件下兩種典型海洋硅藻的生理生化響應(yīng)以及生物鐘基因的表達(dá)模式。取得的主要研究結(jié)果如下:(1)運用生物信息學(xué)和分子生物學(xué)方法在中肋骨條藻和三角褐指藻兩種典型海洋硅藻中分別鑒定到18個和17個與生物鐘相關(guān)基因。雖然海洋硅藻在進(jìn)化地位上與擬南芥等高等植物較遠(yuǎn),但是鑒定到相似的生物鐘基因,兩種硅藻間的生物鐘組成除個別基因存在差異外,大部分基因是相同的。三個生物鐘核心基因CCA1、LHY、TOC1在兩種海洋硅藻中均被鑒定到,初步建立起了兩種典型海洋硅藻的生物鐘分子模型;(2)運用生物信息學(xué)方法對兩種典型海洋硅藻中鑒定到的生物鐘相關(guān)基因與其它植物生物鐘基因進(jìn)行序列比對以及進(jìn)化樹的構(gòu)建,發(fā)現(xiàn)CCA1、LHY和TOC1三個生物鐘核心基因與其他物種核心基因同源,推測為海洋硅藻核心振蕩器的關(guān)鍵組成基因,參與生物鐘調(diào)控過程,但三個基因的進(jìn)化地位與擬南芥等高等植物較遠(yuǎn),可能具有高等植物生物鐘核心基因不同的的功能;(3)運用q-PCR技術(shù)研究兩種典型海洋硅藻生物鐘三個核心基因CCA1、LHY、TOC1在不同環(huán)境條件下的表達(dá)。正常培養(yǎng)條件下,三個基因表達(dá)模式具有明顯的晝夜變化周期規(guī)律,且都以為24 h為進(jìn)振蕩周期,三個基因的表達(dá)在夜晚達(dá)到高峰,但是這種表達(dá)規(guī)律與模式生物擬南芥不同。光周期以及氮、磷等營養(yǎng)鹽濃度的變化會改變兩種硅藻生物鐘基因的表達(dá)相位,但是兩種硅藻生物鐘基因表達(dá)模式在不同環(huán)境因子條件下存在差異。
【圖文】：

境變化中的作用。逡逑通過上述研宄，以期構(gòu)建典型海洋硅藻生物鐘分子模式，探討生物鐘在海洋逡逑硅藻環(huán)境適應(yīng)性中的作用。本論文研宄技術(shù)路線如圖１－２所示。逡逑中肋骨條藻ｊ邋［三角褐指藻逡逑｜邐Ｉ邋１逡逑１逡逑邐＾—邋＇￣邋￣邋１￣．逡逑￣￣｜正桌條件１邐｜不同環(huán)境條件逡逑邐Ｊ；邐邋邐ｓ；邐邐ｉ邐逡逑Ｍｍ．丨邐｜光周期變化組氮濃度變化組｜磷濃度變化組逡逑１邐１邐Ｉ逡逑ｖ邐、ｆ邐邐＾邐邋生逡逑生物鐘相關(guān)基因鑒定１邋Ｉ引物設(shè)計及特異性驗證１邐＇￣朱理丨參數(shù)一１篇逡逑邐ｉ邐邋邐ｉ邐邋ＨＳ邋ｒｈ邋Ｓ逡逑建立生物鐘分子模型１邋｜ＲＮＡ提�。唬蓿悖模危梁铣桑卞寮�(xì)光苷邋＿逡逑＾邐：邐１邐胞邋合\夜逡逑構(gòu)建進(jìn)化樹邐１邋１實時熒光定量ＰＣＲ邋１邋，

本文編號：2711518