本文關(guān)鍵詞：集胞藻PCC 6803的高鹽實(shí)驗室進(jìn)化研究　出處：《深圳大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：實(shí)驗室進(jìn)化是研究實(shí)驗室種群在設(shè)定條件下的進(jìn)化,是研究生物對環(huán)境適應(yīng)機(jī)理的有效方法。藍(lán)藻有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力,可能有“雙面下注”(隨機(jī)突變)的環(huán)境適應(yīng)機(jī)制,鹽脅迫下不同的馴化株可能出現(xiàn)不同的適應(yīng)機(jī)制。目前絕大多數(shù)的實(shí)驗室進(jìn)化都集中在大腸桿菌,但對藍(lán)藻在長期高鹽脅迫下的實(shí)驗室進(jìn)化尚未見報道。單細(xì)胞淡水藍(lán)藻集胞藻(Synechocystis sp.)PCC 6803的基因組有很高的可塑性,是基因工程的模式藻株。本文以集胞藻PCC 6803為材料,從一個單克隆開始,擴(kuò)增后將其接種到高鹽(3%NaCl)的BG-11培養(yǎng)基,設(shè)定10個高鹽馴化株,進(jìn)行了長達(dá)435天43代的高鹽馴化,以2個在普通BG-11培養(yǎng)基中培養(yǎng)的野生型作對照株,分析長期高鹽脅迫對細(xì)胞形態(tài)、生理及代謝組的影響,研究集胞藻PCC 6803在高鹽脅迫條件下的耐受機(jī)制及進(jìn)化方向。結(jié)果如下:(1)細(xì)胞形態(tài)。(1)不同馴化時間的馴化株(3、12和43代),細(xì)胞形態(tài)保持完整,直徑較對照株均有不同程度的增加且處于分裂期的細(xì)胞增多。第3代馴化株直徑顯著大于野生型;第12、43代馴化株比第3代馴化株略小。結(jié)果表明,鹽脅迫會使集胞藻PCC6803的細(xì)胞體積增大并抑制細(xì)胞分裂。野生型的細(xì)胞直徑呈正態(tài)分布只有1個峰,而第3、12和43代馴化株細(xì)胞的直徑分布較分散且有多個峰,推測不同的馴化株可能包含多個細(xì)胞亞群。(2)第12代10個馴化株與2個對照株都在鹽脅迫下培養(yǎng)。馴化株的生長狀況明顯優(yōu)于對照株;對照株的細(xì)胞直徑顯著變大,馴化株沒有變化,馴化株之間的細(xì)胞直徑無明顯差異。(3)第28代10個馴化株先用普通BG-11培養(yǎng)7天,讓馴化株和對照株有相同的起始條件,再與2個對照株都在鹽脅迫下培養(yǎng)。馴化株生長狀況優(yōu)于對照株;對照株的細(xì)胞直徑顯著變大,馴化株沒有變化;馴化株之間的細(xì)胞直徑有明顯差異。(2)生長速率。(1)鹽脅迫下,第28代10個馴化株的生長速率都大于對照株,馴化株之間有較大差異。(2)鹽脅迫處理3天,第33代10個馴化株的生長速率大于對照。(3)光合效率。鹽脅迫下,第28代10個馴化株的最大光合效率(Fv/Fm)值基本都大于對照株;馴化株之間Fv/Fm值的變化趨勢差異較大。12個藻株Y(Ⅱ)值的變化趨勢和Fv/Fm值的一致。推測集胞藻PCC 6803的10個馴化株已能適應(yīng)高鹽環(huán)境,并且耐鹽性可遺傳。(4)代謝組檢測。第33代的10個馴化株與1個對照株都在鹽脅迫下培養(yǎng),對照株用普通和高鹽BG-11培養(yǎng)基分別接種。代謝組共檢測到59種化合物,代謝物相對含量heatmap聚類圖和主成分分析(PCA)表明,馴化株可能分成了6個或更多個亞群。甘油基糖苷、甘油和棕櫚酸可能是集胞藻PCC 6803適應(yīng)高鹽脅迫的關(guān)鍵代謝物,甘油基糖苷等兼容性有機(jī)物的合成和棕櫚酸等脂肪酸組成的變化可能是集胞藻PCC 6803適應(yīng)鹽脅迫的重要機(jī)制。綜上所述,本文通過分析長期高鹽脅迫對集胞藻PCC 6803細(xì)胞形態(tài)、生理及代謝組的影響,初步探究了集胞藻PCC 6803在高鹽脅迫條件下的耐受機(jī)制及進(jìn)化方向,為更深入地進(jìn)行集胞藻PCC 6803的高鹽實(shí)驗室進(jìn)化研究奠定了基礎(chǔ)。
[Abstract]:Laboratory evolution is an effective method to study the adaptation mechanism of organisms to environment . The blue algae have strong environmental adaptability . There may be a " double - side injection " ( random mutation ) . Most laboratory evolution is concentrated in E . coli , but laboratory evolution of blue algae under long - term high salt stress has not been reported . Synechocystis sp . The results were as follows : ( 1 ) The cell diameter of the wild type was higher than that of the control strain . In conclusion , 59 compounds , relative contents of metabolites , and main component analysis ( PCA ) were used to study the effects of long - term high salt stress on the morphological , physiological and metabolic groups of PCC 6803 cells .

【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：Q949.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1437286