莱茵衣藻高产油突变体r14表型及遗传分析

• 作 者: 王雅乐
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2018年期
• 关键词: 光合微藻 高产油突变体 中性脂含量 染色体结构变异 遗传特征

光合作用是地球上最重要的化学反应，为绝大多数生物提供物质和能量。当今人类面临能源、资源、粮食和环境等危机，研究光合作用机理对解决这些问题具有重要意义。在近十年来人们认为利用光合微藻生产生物燃料是可行的，但大规模的应用至今仍未变为现实，关键问题之一是缺乏繁殖快、高产油的工程藻株。莱茵衣藻是单细胞真核绿藻，具有成熟的遗传转化体系，在2007年完成了基因组测序，是长期以来研究与光合作用及相关过程的模式生物。本硕士学位论文以莱茵衣藻为材料，利用叶绿素荧光检测技术，结合中性脂含量测定，在DNA随机插入突变体库中筛选到了包括r14在内的高产油突变体，通过全基因组重测序分析突变体r14的表型及遗传特征，获得了如下主要实验结果:(1)对生长速率的测定比较发现，r14的光自养生长、光混养生长和在外加无机碳源条件下的生长均弱于野生型;(2)对叶绿素荧光参数测定结果表明，r14的PSⅡ最大光量子产量不变，但实际光量子产量为野生型的一半;(3)对细胞中性脂含量测定比较发现，缺氮条件下r14的中性脂含量是野生型的2.5倍;(4)通过全基因组重测序，获得了如下遗传信息:i）突变体r14有54883个SNPs和13329个InDels，其中有226个SNPs和18个InDels位于外显子区域;在野生型发现有33072个SNPs和9971个InDels，其中有235个SNPs和14个InDels位于外显子区域;ii）对染色体结构变异(SV)数据分析发现，突变体r14与野生型相比有Cre51.g761597、Cre22.g754047、Cre20.g751697和Cre28.g757547四个差异基因。对这些基因进行生物信息学分析发现，前两个为功能未知基因，第三个基因的编码蛋白可能具有固醇酯酶活性，参与三酯酰甘油分解，最后一个基因的编码蛋白可能具有反转录酶活性。推测这些遗传变异可能与突变体r14的表型相关，有必要进行下一步的基因克隆与功能验证分析。