亚历山大藻生长和产毒相关基因的基础研究
海洋亚历山大藻属(Alexamdrium)是一类重要的海洋赤潮甲藻，广泛分布于北美、欧洲、亚洲海域，其中一半左右能够产生麻痹性神经贝毒。有毒亚历山大藻引发的赤潮造成的海水养殖业损失和人体中毒事件在国内外均有发生，危害巨大，这就对亚历山大藻的生长，快速识别鉴定及产毒机制等研究提出了迫切的要求。
亚历山大藻藻体较小，不同种(株)形态相似，缺乏有效的鉴别特征，而利用分子生物学方法可获得稳定可靠、精确灵敏的识别指标，再与形态学识别鉴定相结合，可得出可靠、客观的识别鉴定结果。本文在对分离自中国青岛和广州海域的3株海洋亚历山大藻(Alexandrium sp．qdl，Alexandrium sp.qd2，Alexandriumsp.gz)进行形态学描述的基础上，扩增获得了5.8S核糖体基因及其两侧的内部转录间隔区ITSl和ITS2，测序后进行了系统学分析。结果显示，Alexandrium sp．gz和Alexandrium sp．qdl与来自韩国和日本的A.catenella和来自中国的两株可能是A.catenella的藻株AC03和AN0l聚类，并显示出很高的可信值，这6种(株)藻的遗传距离值也非常低(<0.02)。因此Alexandrium sp.gz和A1exandrium sp．qdl可能是A.catenella，该种藻广泛分布于中国海域，而且具有不同的地理型；Alexandrium sp.qd2与Alexandrium属的遗传距离很远，而与共生甲藻Symbiodinium californium，Symbiodinium sp．G15和Gymnodinium sp.Zhao 0l聚类，可信值达100％。综合已有的报道，推断Alexandrium sp．qd2可能属于Symbiodinium，并可能是一株营自由生活的共生甲藻。
在对Alexandrium sp.qdl做出分类鉴定的基础上，设定不同的氮、磷浓度水平，研究在室内一次性培养条件下，无机氮、磷浓度对链状亚历山大藻Alexandrium sp．qdl细胞生长的影响，结果表明不同氮磷浓度对Alexandrium sp．qdl的比生长速率和稳定期生物量均有影响。适当的氮限制可以促进细胞的分裂，低氮(88.2μmol/L)条件下Alexandrium sp.qdl具有最快的比生长速率(0.38d<'-1>)，但氮缺乏对生物量的积累是不利的，因而低氮下生物量明显偏低；中氮(882μmol／L)条件下，藻细胞具有最大的生物量和较快的比生长速率；低磷对Alexandrium sp.qdl的生长是极不利的，细胞的比生长速率和稳定期生物量大大低于磷充足条件；高磷条件下，藻细胞具有较快的比生长速率和最大的稳定期生物量；随着培养基中磷浓度(3.6～108μmol／L)的升高，藻细胞稳定期生物量也升高。国内外研究者们发现藻细胞的生长特性不仅与环境中的营养盐浓度有关，而且与N／P比值有很大关系，从本实验可以看出，相对低的N／P比有利于藻细胞的分裂繁殖，在低氮中磷(N／P=2.45)和中氮高磷(N／P=8.17)条件下分别得到最大比生长速率和最大生物量，而高氮中磷(Nr／P=73.5)和中氮低磷(N／P=245)下比生长速率和生物量均较低。推测氮磷比24.5可能为该藻对氮、磷吸收的一个合理比值。Taroncher-Oldenburg(2000)利用同步化技术和差异显示技术，推测在A．fundyense甲硫氨酰氨肽酶基因(map)与毒素合成有关，并认为map是表达上调基因。本文利用RT-PCR和cDNA末端快速克隆(Rapid Amplificatio of cDNAEnd，RACE)技术，克隆了Alexandrium sp．qdl map cDNA的3′端序列，得到三个map cDNA 3′端序列，可编码80个氨基酸。这三条序列在编码区完全相同，但在3′端非编码区有差异。推测在Alexandrium sp．qdl中存在两个或三个map基因拷贝，它们分别转录得到三种map mRNA分子，或者转录得到两种map mRNA(mapl和map2)后，由反式拼接或RNA编辑产生第三种map mRNA分子(map3)。Southern杂交结果也说明在Alexandrium sp.qdl中最多存在三个map基因拷贝。
氮磷营养元素可以影响藻细胞的生长，细胞的毒素含量和毒素组成。氮限制可造成藻细胞毒素合成的减少，而相对充足的氮源对藻生长和产毒均有促进作用；磷限制能够导致藻细胞毒素含量上升。基于这一点，利用半定量RT-PCR技术分析了不同氮磷浓度下毒素含量和map表达水平，发现map表达量和藻毒力都是中氮>低磷>低氮>高磷，即藻毒力与map表达量呈正相关。
对看家基因甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)的部分cDNA进行了分子系统学分析，分析结果中存在与传统分类不一致的地方，尤其是裸甲藻的分类结果。这种现象可能是甲藻的传统分类方法存在问题，也有可能是由于gapdh基因本身的进化速度与生物的进化速度有很大的差异所造成的。
亚历山大藻;分子系统学;甲硫氨酰氨肽酶基因;毒素;产毒基因
中国海洋大学
硕士
遗传学
隋正红
2006
中文
X173
88
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）