论文部分内容阅读
二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)是一种极其重要的ω-3系列不饱和脂肪酸,具有抗心血管病、抗癌、降血脂、促进智力发育和保护视力等重要生理作用。裂殖壶菌(Schizochytrium)是一类类藻的海洋真菌,因其富含DHA,有重要的经济价值而备受关注。对裂殖壶菌DHA合成途径的研究将对提高裂殖壶菌的DHA含量有重要意义,因此本论文针对裂殖壶菌18S rDNA序列分析、遗传转化体系研究,克隆DHA合成相关基因并进行基因缺失等方面开展工作,为研究裂殖壶菌的DHA合成途径奠定基础。首先,本论文从裂殖壶菌Schizochytrium limacinum OUC88及以其为出发菌株经紫外诱变筛选的10个菌株中扩增出18S rDNA基因序列(序列长度为1751bp-1758bp),与GenBank中的18S rDNA序列比对分析。结果表明,S.limacinum OUC88以及10个派生菌株与同物种的Schizochytrium sp FJU-512(GenBank No.AY758384)、S. limacinum(GenBank No.AB022107)的同源性均在96%以上;与同属异种的S. mangrovei(GenBank No.DQ100293)只有93%的同源性。并通过计算遗传距离及构建系统进化树,结果显示种内诱变产生的细微变异小于同属内不同物种之间的变异,表明18S rDNA序列鉴定可作为诱变、转基因等基因工程育种后物种鉴定的有效方式。然后,作为建立遗传转化体系的基础,本论文研究Zeocin、两性霉素B(Amphotericin B)、G418、氯霉素(Cm)、氨苄青霉素(Amp)、卡那霉素(Km)、链霉素(Str)七种基因工程常用抗生素对裂殖壶菌Schizochytrium limacinum生长的影响。结果表明:S. limacinum对Zeocin最敏感,在2.5-4μg/ml Zeocin中成活率降至2.10-2.79%(P <0.01);S. limacinum对两性霉素B、G418、氯霉素较敏感,在14-20μg/ml两性霉素B中的成活率降至5%以下(P<0.01),在140μg/ml G418中的成活率为2.08%(P<0.01),在25.5-68μg/ml氯霉素中成活率13%左右(P<0.05);S. limacinum对氨苄青霉素、卡那霉素、链霉素不敏感,50-300μg/ml的氨苄青霉素、卡那霉素、链霉素不能抑制其生长,成活率仍在80%以上(P>0.05)。本研究为裂殖壶菌基因工程筛选标记的选择提供了实验基础。随后,本实验参考NCBI的Genbank数据库中报道的pks基因序列,克隆了裂殖壶菌OUC168(S. limacinum OUC168)的pks1(3908bp)和pks2(4272bp)基因。采用Zeocin作为抗性筛选标记,构建带有Zeocin抗性基因和部分pks基因的载体(pTEF1/Zeo-pks1-U-D、pTEF1/Zeo-pks1-M-D、 pTEF1/Zeo-pks2-U-D、pTEF1/Zeo-pks2-M-D),分别以pks1基因和pks2基因作为同源重组位点,通过电转化,得到6株转化菌株,经Zeocin抗性基因扩增及Southern blotting证实裂殖壶菌pks基因已成功实现定点突变。6株转化菌株分别为:一株pks1基因中缺失2452bp的菌株(pTEF1/Zeo-pks1-U-D转化株,1④),两株pks1基因中插入Zeocin抗性基因的菌株(pTEF1/Zeo-pks1-M-D转化株,2③和2④),两株pks2基因中缺失2689bp的菌株(pTEF1/Zeo-pks2-U-D转化株,3①和3④)和一株pks2基因中缺失1143bp的菌株(pTEF1/Zeo-pks2-M-D转化株,4③)。由于基因缺失和插入突变,6株转化菌株与S. limacinum OUC168比较,形态变化很大,细胞很小,细胞内没有脂肪粒,有的有异味;生长速度变慢,其中2④基本处于不生长状态,发酵培养6天后生物量最多的不足S. limacinum OUC168的一半,少的仅有0.5g/L左右;6株转化菌株合成DHA的PKS途径被打断,发酵6天后总脂含量和DHA含量都基本为零。本论文为研究裂殖壶菌DHA合成的特殊的PKS途径,以及揭示DHA合成途径中某些关键酶基因的功能和表达打下基础,为采用基因工程方法从根本上提高DHA产量,改造裂殖壶菌提供一条新的途径。