【摘要】：大型褐藻海帶是近海初級(jí)生產(chǎn)力的重要組成部分,也是一種重要的經(jīng)濟(jì)海藻。海帶屬于不等鞭毛類,由次級(jí)內(nèi)共生進(jìn)化而來(lái),其獨(dú)特的進(jìn)化歷史和生物學(xué)特征一直受到藻類學(xué)家的關(guān)注。巖藻多糖是褐藻細(xì)胞壁的主要填充物,具有抗凝血、抗氧化、調(diào)節(jié)免疫等多種生物活性。因此,巖藻多糖合成途徑中關(guān)鍵基因家族的研究具有重要的理論和應(yīng)用意義。本研究以海帶全基因組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用生物信息學(xué)方法,在整個(gè)生物界范圍內(nèi)對(duì)巖藻多糖合成途徑中的重要基因家族進(jìn)行比較基因組學(xué)研究。注釋到了4個(gè)甘露糖-6-磷酸異構(gòu)酶(mannose-6-phosphate isomerase,MPI)基因,7個(gè)木糖基轉(zhuǎn)移酶(xylosyltransferases)基因,8個(gè)巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶(fucosyltransferases,FK)基因,18個(gè)硫酸酯酶(sulfatases)基因,69個(gè)硫酸基轉(zhuǎn)移酶(sulfotransferases)基因。此外,還鑒定出磷酸甘露糖變位酶(phosphomannomutase,PMM)基因,GDP-甘露糖4,6脫水酶(GDP-mannose 4,6-dehydratase,GM46D)基因,GDP-L-巖藻糖合酶(GDP-L-fucose synthase,GFS)基因,L-巖藻糖激酶(L-fucokinase,FK)基因各一個(gè)。硫酸基轉(zhuǎn)移酶和硫酸酯酶基因家族分析。巖藻多糖的硫酸基團(tuán)的位置和含量對(duì)其生物活性有重要影響。我們發(fā)現(xiàn)褐藻中硫酸基轉(zhuǎn)移酶和硫酸酯酶較硅藻、紅藻和綠藻發(fā)生了顯著擴(kuò)張。褐藻中硫酸基轉(zhuǎn)移酶和硫酸酯酶的復(fù)制在其祖先就已經(jīng)完成,隨后再經(jīng)過(guò)物種分化進(jìn)入各個(gè)物種中。除此之外,海帶中的硫酸基轉(zhuǎn)移酶和硫酸酯酶基因數(shù)目較水云和岡村枝管藻多,在海帶中硫酸基轉(zhuǎn)移酶(PF03567)和硫酸酯酶(PF00884)還發(fā)生了物種特有的擴(kuò)增。系統(tǒng)進(jìn)化研究發(fā)現(xiàn)這些基因可能都來(lái)源于原始的真核宿主。轉(zhuǎn)錄組結(jié)果表明,超過(guò)半數(shù)的基因在海帶孢子體中高表達(dá),與其孢子體中多糖含量高相一致。木糖基轉(zhuǎn)移酶基因家族分析。木糖基轉(zhuǎn)移酶在糖類代謝中參與木糖基轉(zhuǎn)移,催化活化的UDP-木糖基轉(zhuǎn)移到不同的受體分子上,是多種多糖合成反應(yīng)中的關(guān)鍵酶。我們?cè)诤е需b定了7個(gè)UDP-D-木糖:L-巖藻糖-α-1,3-D 木糖基轉(zhuǎn)移酶(UDPD-xylose:L-fucose-α-1,3-D-xylosyltransferases,FucXylTs)基因,其功能主要是將木糖基轉(zhuǎn)移到巖藻糖上。通過(guò)系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)分析,我們發(fā)現(xiàn)FucXylTs廣泛分布于褐藻、褐潮藻、綠藻、領(lǐng)鞭毛蟲(chóng)和棘皮動(dòng)物中,我們推測(cè)該類木糖基轉(zhuǎn)移酶應(yīng)該起源于真核生物的祖先,而不是植物所特有的。褐藻中FucXylTs和綠色植物(植物和綠藻)中的同源基因具有最近的序列一致性關(guān)系,并且在海帶中以串聯(lián)重復(fù)的方式發(fā)生擴(kuò)張。通過(guò)結(jié)構(gòu)比較,我們推測(cè)FucXylTs可能參與了褐藻中巖藻多糖的側(cè)鏈的生物合成。
【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q943.2
【圖文】：

2圖 1-1.藻類多樣性與進(jìn)化。(a) 生命之樹(shù)上藻類的進(jìn)化地位。(b) (i) 羊棲菜; (ii) 杉葉厥(iii) 海帶; (iv) 裙帶菜; (v) 有孔蟲(chóng); (vi) 臍形紫菜; (vii) 馬尾藻; (viii, ix) 硅藻。[1]Figure1-1. Algae diversity and evolution. (a) The major eukaryotic supergroups (kingdomsshowing the polyphyletic origins of algae in the tree of life. (b) Moving clockwise from top le(i) Sargassum fusiforme (stramenopile); (ii) Caulerpa taxifolia (Viridiplantae); (iii) Saccharijaponica (stramenopile); (iv) Undaria pinnatifida (stramenopile); (v) Paulinella microporu(Rhizaria); (vi) Porphyra umbilicalis (Rhodophyta); (vii) Sargassum (stramenopile); (viii, iPseudo-Nitszchia sp (diatom).[1]

孢子體生成的復(fù)雜性和配子體的性別二態(tài)性水平在褐藻種類之間是高度可變的。圖1-2. 海帶的生活史。(a) 海帶的單倍體-雙倍體生命周期。(b) 海帶的雌配子體。(c) 海帶的雄配子體。[12]Figure1-2. The life cycle of the kelp Saccharina japonica. (a) Haploid-diploid life cycle ofSaccharina japonica. (b) S. japonica female gametophytes. (c) S. japonica male gametophyte.[12]

圖 1-3. 初級(jí)內(nèi)共生和次級(jí)內(nèi)共生圖示。(a) 初級(jí)內(nèi)共生指的是光合細(xì)菌被非光合真核生物吞噬。(b) 當(dāng)非光合真核生物攝入帶有質(zhì)體的初級(jí)內(nèi)共生藻類時(shí)，會(huì)發(fā)生次級(jí)內(nèi)共生。[14]Figure1-3. Endosymbiosis and plastid evolution. (a) Primary endosymbiosis involves the uptakeof a cyanobacterium by a non-photosynthetic eukaryote. (b) Secondary endosymbiosis occurswhen a primary plastid-bearing alga is ingested by a non-photosynthetic eukaryote.[14]1.2 巖藻多糖巖藻多糖是一類從海帶等褐藻細(xì)胞壁和細(xì)胞間隙中獲得的富含巖藻糖和硫酸基團(tuán)的多糖。巖藻多糖還含有一種或多種小比例的 D-木糖、D-甘露糖、D-半乳糖、L-鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、D-葡萄糖醛酸及乙酰基等。褐藻中巖藻多糖

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本文編號(hào)：2797481