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《海南大学》 2018年
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Caspase3和谷氨酰胺合成酶在鹿角杯形珊瑚环境应激中的功能研究

俞小鹏  
【摘要】:珊瑚礁生态系统是最主要的海洋生态系统之一,其具有显著的初级生产力和生物多样性。由于全球气候变暖等环境变化,造礁石珊瑚爆发大规模白化甚至死亡,珊瑚礁生态系统快速退化。细胞凋亡和氮代谢等生理活动都参与了造礁石珊瑚的环境适应过程。因此,本研究以Caspase3和谷氨酰胺合成酶(Glutamine synthetase,GS)为研究对象,探索它们介导细胞凋亡和氮代谢在鹿角杯形珊瑚环境应激中的作用。本研究克隆获得了 PdCaspase3和PdGS基因的cDNA全长序列。PdCaspase3基因的cDNA全长1504 bp,编码含344个氨基酸残基的多肽,该多肽理论分子量为39.19 kDa。PdCaspase3蛋白包含一个CASc结构域,具有典型的半肌氨酸水解酶活性。PdGS基因的cDNA全长1958 bp,其推导蛋白含362个氨基酸残基,理论分子量为40.68 kDa,包含一个Gln-synt-C结构域。高温处理24 h后,PdCaspase3 mRNA的表达水平和珊瑚Caspase3活性相对于空白组和对照组均有显著上升(p0.05),且达到整个处理过程中的最高值。在铵富集应激12h后,PdCaspase3和PdGS的mRNA表达水平,以及珊瑚Caspase3和GS的活性均有显著上升(p0.05)。同时,对照组PdCaspase3和PdGS的mRNA表达水平及其相关蛋白活性在整个处理过程中均未检测到显著变化(p0.05)。本研究表明,PdCaspase3和PdGS参与了鹿角杯形珊瑚抵御高温和铵富集的应激反应。当鹿角杯形珊瑚遭受环境应激时,共生虫黄藻产生大量氧自由基,随之形成的过量氧化压力进一步激活了珊瑚Caspase3介导的细胞凋亡,导致共生虫黄藻外排,鹿角杯形珊瑚白化死亡。在铵富集下,珊瑚GS介导的氮同化作用显著加强,既能降低氨氮对珊瑚的毒性,还能维持对共生虫黄藻的氮限制。另一方面,铵富集应激可以通过谷氨酰胺诱导生成谷胱甘肽降低ROS损伤,也可以调控谷氨酰胺tRNA合成酶(QRS)和ASK-1的相互作用,从而抑制ASK-1的活性,间接调控Caspase3介导的细胞凋亡过程。本研究明确了环境应激通过Caspase3介导的细胞凋亡来诱导珊瑚白化的机制,初步揭示了环境应激通过GS对珊瑚共生体氮代谢和氧化平衡的调控作用,为保护和合理开发珊瑚礁生态系统资源提供了理论支持。
【学位授予单位】:海南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:Q55;Q95

【参考文献】
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