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基于多组学研究浒苔抵御高温强光胁迫的分子机制

蒋婷  
【摘要】:浒苔是我国黄海绿潮暴发藻之一。温度和光强是浒苔生长的重要环境因素。随着测序技术的升级,不同层次的组学分析逐渐发展。通过不同水平的组学研究,可以了解生物胁迫的遗传表达机制,并能找出生物不同表型的内在原因。为了从根本上揭示高温和强光对浒苔影响的分子机制,本研究从四个方面着手:首先,通过对高温强光胁迫的浒苔进行蛋白组学分析,筛选出差异蛋白并进行分析,比较差异蛋白的Pathway富集分析阐明高温强光胁迫的分子机制;其次,通过对高温强光胁迫的浒苔进行代谢组学分析,筛选出差异代谢物并进行KEGG通路分析阐明其分子机制;然后,通过对高温强光胁迫的浒苔进行脂质组学分析,从脂质分子水平阐明高温强光对浒苔的影响;最后通过多组学联合分析,结合蛋白组、代谢组学和脂质组学研究浒苔应答高温强光胁迫的分子机制。高温胁迫下,蛋白组学共鉴定到蛋白质总数为2226个,肽段总数为18100条。共筛选出21个上调蛋白,20个下调蛋白。高温主要影响细胞对刺激的反应、对活性氧的反应、氨基酸合成、糖类合成等过程;代谢组学研究共筛选出显著差异代谢物25个,主要为:L-天冬氨酸、琥珀酸、蔗糖、L-谷氨酸等代谢物;脂质组学共鉴定出的脂质分子有558种,涉及21个亚类。其中1种脂质分子表达上调,14种脂质分子表达下调;结合蛋白组,代谢组和脂质组分析研究浒苔抵御高温的分子机制。高温主要影响cAMP信号通路、氨基酸代谢和脂肪酸代谢等代谢通路。强光胁迫下,蛋白组学研究共筛选出21个上调的蛋白,41个下调蛋白。强光主要影响脂肪代谢、光合作用、氧化磷酸化等过程。说明了浒苔在高温强光胁迫下,其生物机能做出了相应的应答反应;代谢组学研究共筛选出共筛选鉴定出显著差异代谢物27个,主要为L-谷氨酸、D-脯氨酸、α-亚麻酸、亚油酸、D-来苏糖、半乳糖醇、蔗糖等代谢物;脂质组学共鉴定出的脂质分子中有1种脂质分子表达上调,4种脂质分子表达下调。差异表达脂质主要与光合膜的脂膜相关;结合蛋白组,代谢组和脂质组分析研究浒苔抵御强光的分子机制。强光主要影响糖类的相互转化、脂肪酸合成、类固醇合成、光合作用、嘧啶代谢、碳水化合物代谢和运输和分解代谢等代谢通路。综合以上,高温和强光胁迫下浒苔主要通过调节藻体类相关的基因表达来维持正常的生理活动。


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