海洋生物技術海產(chǎn)藍藻基因工程

海洋生物技術第六章海產(chǎn)藍藻基因工程一、藍藻簡介與分類藍藻是原核生物，又叫藍綠藻藍細菌；大多數(shù)藍藻的細胞壁外面有膠質(zhì)衣，因此又叫粘藻。在全部藻類生物中，藍藻是最簡潔、最原始的一種。藍藻是單細胞生物，沒有細胞核，但細胞中心含有核物質(zhì)，通常呈顆粒狀或網(wǎng)狀，染色質(zhì)和色素均勻的分布在細胞質(zhì)中。該核物質(zhì)沒有核膜和核仁，但具有核的功能，故稱其為原核(或擬核)。在藍藻中還有一種環(huán)狀DNA——質(zhì)粒，在基因工程中擔當了運載體的作用。和細菌一樣，藍藻屬于“原核生物”。藍藻屬藍藻門分為兩綱：色球藻綱和藻殖段綱。色球藻綱藻體為單細胞體或群體；藻殖段綱藻體為絲狀體，有藻殖段。35~332023900分布格外廣泛，普及世界各地，但大多數(shù)(約75%)淡水產(chǎn)，少數(shù)海產(chǎn)。在我國三亞灣海疆，主要以來自外海的外源性海洋藍藻束毛藻為主要優(yōu)勢群落,其次有共生藍藻胞內(nèi)植生藻Richeliaintracelluulari胞藍藻集胞藻屬Synechocyti。在珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)中,藍藻呈多樣性分布,AnabaenaNotocCatothri顫藻屬OcillatoriaLyngbya。紅樹林生態(tài)系統(tǒng)中藍藻主要以顫藻為主要優(yōu)勢種,其次是鞘絲藻也占重要的比例。海洋近岸微型海藻墊中,有些群落主要以顫藻屬和鞘絲藻屬為主,有些微藻墊以眉藻屬為主要優(yōu)勢屬種,藍藻種群隨季節(jié)的變化有明顯的演替。1.2.3.4.5.550,60,70,80和大分子技術,901.從鈍頂螺旋藻中克隆了海帶基因工程育種的目的基因,并實現(xiàn)了在大腸桿菌中的高效表達,表達產(chǎn)物較自然蛋白具有顯著的抑制腫瘤、延長生命及促進免疫系統(tǒng)活性作用。2.從鈍頂螺旋藻中首次分別到質(zhì)粒,有證據(jù)說明質(zhì)粒與形態(tài)有肯定關系,該結(jié)果發(fā)表后國內(nèi)外很多單位索要單行本。正在構(gòu)建細菌-螺旋藻重組載體。3.從我國特產(chǎn)的紅藻-真江籬中分別到質(zhì)粒,正在爭論其功能和構(gòu)建重組載體。4.確定了CaMV35S裙帶菜外植體,已獲得GUS了制備鈍頂螺旋藻透性體、形成克隆和遺傳篩選的方法,為遺傳轉(zhuǎn)化奠定了根底。爭論了海帶和螺旋藻遺傳選擇標記。5.6.三、海產(chǎn)藍藻構(gòu)造基因組爭論(一)原綠球藻基因組爭論1.海洋單細胞藍藻0.5~0.7μm,廣泛分布于熱帶和亞熱帶海疆。2.目前,完成序列測定工作的原綠球藻共3ProchlorococcumarinuSS120,ProchlorococcumarinuMIT9313,ProchlorococcumarinuMED41.聚球藻(Synechococcup.)是一臨時的分類單位,包括球狀和桿狀藍藻,它主要限定于包含葉綠素a1和藻膽體構(gòu)造的藍藻。目前正在進展海洋聚球藻基PCC70022.和聚球藻WH8102WH8102NCBI出來。3.這些基因大多與聚球藻的運動性、糖轉(zhuǎn)移酶以及噬藍藻體相關,此外,它還編碼了藻膽體基因簇和硝酸鹽復原酶相關基因,這些基因都與它區(qū)分于原綠球藻的獨特生態(tài)適應性有關。海產(chǎn)藍藻構(gòu)造基因組爭論海產(chǎn)藍藻構(gòu)造基因組爭論海產(chǎn)藍藻功能基因組爭論關于藍藻的基因序列數(shù)據(jù)涵蓋了諸如細胞分化、光合作用以及初級代謝和次級代謝的相關基因。四、海產(chǎn)藍藻基因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)常用兩種類型的基因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)遺傳轉(zhuǎn)化自然轉(zhuǎn)化、誘導轉(zhuǎn)化、電擊穿孔和基因槍轉(zhuǎn)化。接合轉(zhuǎn)移構(gòu)建穿梭載體再接合轉(zhuǎn)移。1、自然轉(zhuǎn)化(一)遺傳轉(zhuǎn)化藍藻作為基因工程受體系統(tǒng)，兼具微生物和植物的優(yōu)點，其細胞構(gòu)造和遺傳特性與革蘭氏陰性細菌類似，局部種類的藍藻具有自然轉(zhuǎn)化和有效重組系統(tǒng)，在對數(shù)生長期不經(jīng)任何處理即可直接吸取外源DNA,因此，適用于大腸桿菌的各種分子生物學操作也同樣適用于某些具有自然感受態(tài)的不產(chǎn)生異型胞的單細胞藻類(王業(yè)勤等，1991)。1970S.PCC7943DNA(Shetakovetal.,1970)。藍藻自然轉(zhuǎn)化的機制仍不清楚。優(yōu)缺點自然轉(zhuǎn)化在各類藍藻基因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)中，具有操作簡便的優(yōu)點，但這類基因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)主要適用于具有自然感受態(tài)且無異型胞分化的單細胞種類(秦松等，1994a),如聚球藻S.7943、6301、7942、7002S.6714、6803、6906(陳穎等，1999),因而適用范圍窄；選用自然轉(zhuǎn)化系統(tǒng)來直接轉(zhuǎn)化外源DNA1995)。2、誘導轉(zhuǎn)化是指通過人工誘導感受態(tài)來引入外源DNA些藍藻不具有自然感受態(tài)，可以通過誘導的方法使其處于感受態(tài)，從而易于吸取外源基因。常用的誘導方法包括用Ca2+或EDTA等。閔紅濤等(1995)用溶菌酶處理聚球藻S.PCC6301pBR3255.010-5DNA5.010-4優(yōu)缺點相對于自然轉(zhuǎn)化，誘導轉(zhuǎn)化可通過人工誘導感受態(tài)來擴大其適應范圍，就轉(zhuǎn)化效率而言，對同種藻株承受誘導轉(zhuǎn)化要比用克隆的DNA自然轉(zhuǎn)化的效率高(閔紅濤等，1995),而且誘導轉(zhuǎn)化的重復性較好，但由于影響誘導轉(zhuǎn)化的因素較多，需要不斷摸索并改善影響轉(zhuǎn)化效率的相關條件，使之到達較高水平。誘導轉(zhuǎn)化主要適用于缺乏自然感受態(tài)的藍藻株系，如集胞藻S.6308。其它一些具有自然感受態(tài)的藍藻株系也可以通過S.6301、7002Verma(1990)報道，用溶菌酶處理念珠藻Notocmucorum形成的感受態(tài)也可提高其轉(zhuǎn)化效率。3、電擊轉(zhuǎn)化電擊轉(zhuǎn)化是借助外界電