多列拟菱形藻硅化作用及其相关蛋白研究

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1、厦门大学硕士学位论文多列拟菱形藻硅化作用及其相关蛋白研究姓名：徐斌申请学位级别：硕士专业：水生生物学指导教师：梁君荣201106摘要硅藻是一种需吸收硅以形成其形态各异的硅质细胞壁的真核藻类。一直以来，人们对硅藻是如何形成这些特有的细胞壁产生了极大的兴趣。特别是近十年来，硅藻的硅代谢和硅质细胞壁的形成过程与机理成为了硅藻学家研究的热点。本论文以多列拟菱形藻(Pseudo．nitzschiamultiseries)为研究对象，采用了硅限制同步化的培养方法研究了硅限制对多列拟菱形藻细胞周期的影响。结合流式细胞仪

2、测定，荧光显微镜观测，硅钼黄法检测等方法研究了拟菱形藻硅化作用特点。运用蛋白质组学方法比较研究了硅化活跃期多列拟菱形藻蛋白质组的表达变化，并通过生物质谱技术对表达差异蛋白进行了鉴定和功能分析。从蛋白质组学水平上研究了硅化过程。分析和探讨了参与硅化过程的一些生理生化机制。获得的主要结果如下：1)硅限制对多列拟菱形细胞周期存在影响。硅限制培养48h后，75％的多列拟菱形藻细胞周期停滞在G2期。重新加入硅后，细胞同步化生长。2)多列拟菱形藻在细胞分裂周期中硅化作用的变化特点表现如下：同步化培养的第5h是合成硅质

3、壁的活跃期，整个细胞分裂需要10h左右。3)选取同步化培养5h时间点作为实验组，以0h、4h、6h作为参照组，比较分析细胞全蛋白的表达差异。通过软件分析找到了48个差异蛋白点。经质谱分析，鉴定出35个蛋白点。其中，26个为已知功能的蛋白，其余9个为功能未知的假想蛋白或预测蛋白。质谱鉴定结果表明，这些差异蛋白主要与光合作用、能量代谢、转录翻译调控、信号传导、物质运输、细胞骨架等相关。4)发现了一些与硅化过程相关的蛋白。其中，肌动蛋白结合蛋白(16)和动力蛋白(45)与SDV外部形态的形成相关。网格组装蛋白(

4、44)与硅酸的细胞内转运相关。此外，脂肪酸p氧化相关蛋白的差异表达，表明脂肪酸B氧化途径参与了多列拟菱形藻硅化过程的能量提供。5)本研究推测，藻细胞通过激活细胞内脂肪酸B氧化和某些信号传导，抑制脂肪酸合成，增强光合作用，提高细胞骨架蛋白和网格组装蛋白的合成能力等代谢途径来响应细胞的硅化作用。关键词：拟菱形藻生物硅化蛋白质组学AbstraetAbstractDiatomsareeukaryoticunicellularmicroalgae．Theycanuptakesilicieacidfromtheenv

5、ironmentalandsynthesissilicacellwall．Asitsuniquecharacteristic，themechanismofdiatomsiliconmetabolismhasbecomeahotresearchtopicduringthesedecades．Inthepresentwork,weinvestigatedtheresponseofcellularbiochemistrytosilicondeficiencyindiatomthroughsliliconlimi

6、tedmethodusingPseudo—nitzschiamultiseries私amodel．Thevariationofsiliconuptakeduringthecellcyclewasmeasuredwithsiliconmolybdenumyellowmethod．Atthesametime，theprocessformationofthecellwallformationwasobservedusingtheflowcytometryandfluorescencemicroscope．Fur

7、thermore，proteinsinvolvedinthebio-silicificationprocessofPseudo—nitzschiamultiserieswereanalyzedbycomparativeproteomicapproachtowardstheadditionalunderstandingofcellularmechanismsunderlyingbio-silicificationprocess．Themainresultsshowedasfollows：1)After48h

8、ofsilicatestarvation，flowcytometrymeasurementsindicatedthat75％ofthecellsWerearrestedintheG2phaseofthecellcycleandthenuponsilicatereplenishmentthecellcyclesetoffsynchronously．2)TheresuRsshowedthatcellsmainlysynthesiz