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东海原甲藻(Procentrum donghaiense Lu)和链状亚历山大藻(Alexandrium catenella)是中国近海两种重要的有害赤潮生物,常形成大规模的赤潮,已对海洋生态系统、沿海养殖业和人民健康构成了严重威胁。本研究以这两种赤潮生物为模式种,运用免疫荧光标记技术、现代蛋白质组技术、免疫蛋白质组技术和生物质谱技术等研究了这两种赤潮生物细胞表面蛋白质组,制备了高特异性细胞表面抗体,分离、确认了细胞表面蛋白,并对细胞表面蛋白进行了鉴定,初步研究了赤潮生物细胞表面蛋白质组对环境中氮营养变动的响应。取得了以下主要成果:
1.制备了用于识别赤潮生物细胞表面蛋白的抗体血清:0.5%多聚甲醛(PFA)固定抗原制备的全细胞表面蛋白的抗体血清滴度分别为链状亚历山大藻1:2000,东海原甲藻1:5000;建立并优化了免疫荧光检测细胞表面蛋白的检测方法,表明东海原甲藻的抗体血清具有较强的种间特异性,不与同属其它藻株和其他浮游植物的细胞表面抗原发生交叉反应;亚历山大藻细胞细胞表面抗体血清与其同属的藻细胞表面抗原发生交叉反应;
2.结合细胞表面免疫标志荧光技术和免疫蛋白质组技术分离、确认了两种赤潮生物细胞表面蛋白,并运用生物质谱技术对细胞表面蛋白进行了鉴定。免疫荧光结果表明,制备的抗体具有高特异性,只识别相应藻的细胞表面蛋白而不与细胞膜上和细胞内蛋白发生交叉反应;通过蛋白质双向电泳技术和Western blot技术分离、确认东海原甲藻细胞表面蛋白58个,链状亚历山大藻细胞表面蛋白123个,分别占提取的细胞壁蛋白的19.1%和67.6%;运用MALDI—TOF—TOF MS技术对链状亚历山大藻45个细胞表面蛋白进行鉴定,其中12个蛋白是与营养吸收和转运相关蛋白,10个蛋白是与鞭毛相关的运动性蛋白,4个蛋白为细胞壁修饰酶;3个蛋白为信号传导蛋白;2个蛋白为抵御病害的抗压蛋白以及其它功能蛋白14个;
3.应用蛋白质双向电泳技术比较研究了不同氮营养条件下链状亚历山大藻细胞壁蛋白质组的差异表达。结果表明,相比硝酸盐培养条件下的细胞表面蛋白质组,尿素培养条件下出现了两个明显的新蛋白质点(ACUR1和ACUR2),铵盐条件下出现了一组新蛋白ACNHg1和一个新蛋白质点ACNH1;氮限制条件下,虽然细胞表面蛋白的总量和蛋白点数明显减少,但也出现了一些新的蛋白质点(ACLN1、ACLN2、ACLN3、ACLN4、ACLN5和ACLN6)。这些新出现的蛋白质点反映了藻细胞表面对营养变动的一种响应,可将这些新出现的蛋白点作为细胞对环境营养物质变动的一种生物标志物—营养指示蛋白;
4.应用已制备的铵载体抗体结合细胞表面免疫荧光标记技术,研究了链状亚历山大藻细胞中铵载体在不同氮培养条件下的表达。结果表明,在氮限制条件下,铵载体表达明显,而在其他氮营养条件下,铵载体表达不明显,因而铵载体可作为链状亚历山大藻细胞氮限制的一种指示。