表达序列标记和分子系统学分析，都隶属于生物信息学研究的范畴。生物信息学技术应用于海洋藻类的研究，对在更深层次上认识藻类本身、解释其起源和遗传进化的本质具有重要意义。关于日本凋毛藻和南极衣藻分子学的研究在国内尚未见报道。本论文应用生物信息学手段对日本凋毛藻进行了表达序列标记和对南极冰藻的分子进化进行研究，以期为下一步研究打下扎实的理论基础，并开拓更广泛的研究领域。 1 日本凋毛藻表达序列标记分析及几种基因特征 海洋红藻日本凋毛藻(Griffithsia japonica)是一种很好的基础理论研究实验材料。为了更好地了解其遗传学特征和克隆到更多的功能基因，本研究构建了它的cDNA文库，随机筛选了512个克隆，进行了表达序列标记(EST)分析。分析包含了465个序列，其中176个EST(38％)序列与公共数据库中的已知序列具有相似性；14个EST(3％)能够在数据库中找到相似序列，但是序列功能未知；275个ESTs(59％)是全新的序列。已知的EST序列根据功能被分成7组：代谢(29％)、蛋白合成和降解(26％)、光合作用(14％)、转录(14％)、信号传导和膜转运(9％)、细胞结构和分化(4％)以及细胞的胁迫反应(4％)。分析密码子的偏倚性，发现日本凋毛藻的密码子偏倚性与掌状海带Laminaria digitata的完全一致。 在本论文中，我们从已知的EST序列中，选择几条有代表性的和有一定意义的基因序列，包括：捕光蛋白基因、硫氧还蛋白基因、碳酸酐酶基因、遍在蛋白以及遍在蛋白连接酶基因，采用生物系统学的方法，进行基因结构和蛋白质结构分析，分子系统学研究和与其它物种序列的比较等项研究，为下一步进行基因的功能研究奠定基础。 从日本凋毛藻的EST文库中得到6条不同的捕光蛋白(light-harvesting protein，LHC)基因序列。其中3条编码全序列。明确了3条全序列LHC信号肽与成熟多肽的分割位点，以及3条成熟多肽序列的长度、分子量、等电点和疏水性。通过比较6条日本凋毛藻的LHC与其它藻类的LHC序列，发现3个跨膜区域的保守性较高，明确至少有6个叶绿素分子与GjLHC跨膜螺旋上的保守残日本凋毛藻表达序列标记及南极衣藻分子系统学研究基相结合。同时还研究了真核捕光蛋白的系统发生学。叶绿素“芍和叶绿素眺结合的LHC蛋白部分成两大部分。叶绿素。心结合的LHC分枝中主要包括绿藻和绿色植物，而不包含其它杂色藻。叶绿素必分支中，日本凋毛藻的6条LHC蛋白序列并没有聚类在一起，同时其它杂色藻，例如硅藻、褐藻、隐藻等的不同类型的LHC也没有聚类在一起。 分离了1条日本凋毛藻的硫氧还蛋白(thioredoxin，TRX)基因，发现它与其它藻类TRX基因的相似性都较低，只有活性位点处WCGPC完全一致。推测GjTRXI属于细胞质内分布的硫氧还蛋白。编码的TRX蛋白有153个氨基酸。ojTRXI cDNA序列推导出多肤的二级结构单元，与以往报道的传统上保守的TRX的二级结构单元类型相一致，但是顺序有很所不同。 克隆到2条碳酸配酶(carbon allllydrase，cA)cDNA，命名为GjCAI和GjcAZ，分别属于a一CA和p一CA。GjcAI编码289个氨基酸的完整序列;GjcAZ编码的192个氨基酸包含了大部分的CA序列。将GjCAI与其它物种的CA酶序列比较，3个与Zn结合的组氨酸活性位点处高度保守。a一CA酶系统树中，日本凋毛藻的a一cA酶同海带、衣藻等藻类分支聚类。GjcAZ与其它物种的p一CA的多肤序列比对，序列中与Zn原子结合的或相向的氨基酸位点的保守性极高。在p一CA酶的系统树中，植物聚类在一起;藻类除衣藻和日本凋毛藻外都聚类在一起，日本凋毛藻与这些植物和藻类分支以65%的自举值聚类。 克隆到2个多聚遍在蛋白(ubiquitin，Ub)基因，分别命名为GjUbl和GjUbZ。GjUbl编码一个由3个Ub单体构成的多聚遍在蛋白，每个单体由76个氨基酸组成。GjubZ包含2个单体。单体的结构与从其它红藻中分离到的多聚Ub的单体结构完全一致。同时还分离到一条Ub结合酶(E2)cDNA序列GjUbol，编码147个氨基酸的Ub结合酶完整序列。是目前报道的在红藻中发现的唯一的Ub结合酶基因。与不同物种中的EZ酶序列进行比较，GjUbol与酵母EZ的相似性最高，为87%;与果蝇和人类中该类型的Ub结合酶的相似性也很高，这是一类普遍存在的高度保守的Ub结合酶。 通过分析日本凋毛藻中的以上这5种基因，进一步表明EST技术在筛选新功能基因中的强大功效。在此基础上，进行基因的功能研究，可以更深入和广泛地掌握该物种的遗传学和生理生化等特性。2南极冰藻分子系统学研究 严酷的极地环境造就了生活在这种极端海冰环境中的南极冰藻独特的生物学特性。研究南极冰藻的分类学地位，确立其在分子系统学中与其它藻类的亲缘关系和进化地位，不仅是今后开展南极冰藻研究和利用必不可少的基础性工作，而且其本身也是很有意义的一项研究课题。日本凋毛藻表达序列标记及南极衣藻分子系统学研究 本研究从形态学和分子水平上研究2株南极冰藻ICE一L和ICE一W的分类系统学特征。形态观察表明2株冰藻都属于衣藻(Chla柳domonas)，它们在形态上没有明显不同。同时以185 rDNA，thcL和rrS3种分子标记进行分子系统?