【摘 要】
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研究背景:长链非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是一类非编码调控RNA,已在动植物中相继发现并被广泛研究。莱茵衣藻作为模式真核绿藻,其lncRNA的研究却仍然鲜有报道。前
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研究背景:长链非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是一类非编码调控RNA,已在动植物中相继发现并被广泛研究。莱茵衣藻作为模式真核绿藻,其lncRNA的研究却仍然鲜有报道。前期本实验室对缺硫处理前后的衣藻进行RNA-seq转录组测序,首次在衣藻中发现并鉴定lncRNA,对参与衣藻光合产氢通路相关的lncRNA及其靶基因进行了生物信息学预测。为进一步探讨lncRNA在衣藻光合产氢中的潜在调控机制,本论文分别构建过表达lncRNA载体（pH-lncRNA）及沉默lncRNA载体（pH-amiR-lncRNA）,通过调控衣藻中lncRNA的转录水平表达量,比较转化株与野生株对应靶基因转录水平的表达量、生理生化特征及光合产氢量的差异性,以期初步阐述lncRNA参与衣藻光合产氢调控的机制。在前期生物信息学分析的基础上,本论文挑选了4条lncRNAs:XLOC037917（lncRNA-A）;XLOC037246（lncRNA-B）;XLOC032037（lncRNA-C）和XLOC027503（lncRNA-D）进行研究,对应的预测靶基因分别为LHCBM2,LHCBM7,LHCA9和FDX5。结果:过表达和沉默lncRNA载体成功构建并获得衣藻转化株。1、经qRT-PCR技术验证,过表达lncRNA衣藻转化株中对应的靶基因表达呈上调趋势:过表达lncRNA-A和lncRNA-B后,LHCBM2分别上调了55.07%和33.24%,LHCBM7分别上调了221.44%和155.33%;过表达lncRNA-C后,LHCA9上调了137.00%;过表达lncRNA-D后,FDX5上调了60.99倍。利用amiRNA技术沉默相应lncRNA后,其对应的靶基因表达呈下调趋势:沉默lncRNA-A和lncRNA-B后,LHCBM2分别下调了47.03%和40.40%,LHCBM7分别下调了39.20%和79.67%;沉默lncRNA-C后,LHCA9下调了23.90%;沉默lncRNA-D后,FDX5下调了69.85%。2、检测衣藻细胞生理生化相关参数后发现,过表达lncRNA-A、lncRNA-B和lncRNA-D后衣藻细胞的光合效率无明显变化。过表达lncRNA-D后细胞光合效率显著下降,而沉默lncRNA-D衣藻细胞的光合效率显著提高。3、通过GC-MS检测衣藻产氢量后发现,在弱光(50μmol·m-2·s-1)条件下培养,过表达lncRNA-D转化株产氢量提高了5.67倍;过表达lncRNA-A、lncRNA-B转化株产氢量分别下降了14.26%和44.33%;过表达lncRNA-C转化株产氢量无明显变化;在高光(100μmol·m-2·s-1)条件培养下:过表达lncRNA-A,lncRNA-C转化株产氢量分别提高了51.02%和74.90%。在弱光(50μmol·m-2·s-1)条件培养下,沉默lncRNA-D转化株产氢量降低了32.56%。结论:莱茵衣藻中成功过表达和沉默lncRNA,调控lncRNA的转录表达量后,其对应的靶基因表达量也受到调控。在不改变培养基条件下,lncRNA能够调节莱茵衣藻光合产氢,特别是过表达lncRNA-D衣藻转化株产氢量远高于其他转化株。进一步研究lncRNA-D的作用机制,有利于了解lncRNA在衣藻光合产氢进程中的调控机制,并为提高衣藻光合产氢能力提供一种潜在的调控手段。
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