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水华鱼腥藻类菌胞素氨基酸的分子鉴定和化学检测

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文档简介:

第39卷第3期2015年5月水生生物学报ACTAHYDROBIOLOGICASINICAVo1.39,NO.3May,2015doi:10.7541/2015.72水华鱼腥藻类菌胞素氨基酸的分子鉴定和化学检测刘洋高合意2李效宇李仁辉2(1.河南师范大学生命科学学院,新乡453007;2.中国科学院水生生物研究所,武汉430072)摘要:类菌胞素氨基酸(MAAs)是一类具有吸收紫外线能力的物质,蓝藻MAAs的生物合成及其分子机制的揭示为MAAs基因的快速检测提供了可能。研究采用分子生物学方法扩增了一株分离自太湖的水华鱼腥藻(Dolichospermumflos—aquaeCHAB1629)编码脱氢醌合成酶(DHQS)基因的部分片段,系统树分析发现其与报道的Anabaenasp.90核酸序列相似度达99%,而与AnabaenavariabilisATCC29413仅为53.6%;同时运用HPLC检测发现,该株水华鱼腥藻MAAs的类型为shinorine。研究结果可为后续浮游类鱼腥藻MAAs的分子鉴定及野外适应性研究提供依据。关键词:蓝藻;水华鱼腥藻;类菌胞素氨基酸;高效液相色谱中图分类号:Q943.2文献标识码:A文章编号:1000—3207(2015)03.0549—05类菌胞素氨基酸(Mycosporine.LikeAminoAcids,MAAs)是一大类以环己烯酮为基本骨架、与不同类型氨基酸缩合形成的水溶性物质,共轭双键的结构特征以及侧链的活性基团决定了其具有强紫外(3l0—360nm)吸收的能力(图1),。MAAs在自然界分布广泛,从早期在真菌中发现至今(Leach1965),已在多种浮游植物类群中发现,如蓝藻、红藻等。同时MAAs的化学结构多样,目前已发现了近3O种,2013年,Nazifi等【3】和Miyamoto等_4】报道在地木耳(Nostoccommune)中新发现了两种不同类型的MAAs。研究表明,MAAs还具有光保护和抗氧化、防止珊瑚漂白、调节细胞渗透压、调节休眠体细胞形成及萌发、增强细胞耐受干旱和高温等多种作用,其主要的抗紫外作用已被应用于相关护肤品的商业开发『l,引。虽然MAAs较早就被发现,然而其生物合成机制的研究较为滞后,1999年Shick[6_对产MAAs珊瑚的草甘膦抑制实验首次证实了MAAs的莽草酸合成途径;随后Balskus和Walsh[~】揭示了蓝藻MAAs合成的分子机制,他们在AnabaenavariabilisATCC29413中确定了shinorine合成酶基因簇全长(6.5kb),包含了4个ORFs,分别负责编码脱氢醌合成酶(DHQS),甲基转移酶(0.MT),ATP.grasp和NRPS.1ike酶,其中DHQS是合成途径的关键酶,负责催化3.脱氧一D一阿拉伯庚酮糖酸.7.磷酸生成3-Dehydroquinate【。MAAs合成分子机制的揭示为MAAs基因快速检测提供了可能。co,H∞H00HHOO\U'co—HH0H‘0H0\N^COHH‘ShinorinePorphyra-334图1两种代表性MAAs(shinorineandporphyra一334)的结构图Fig.1StructuresofrepresentativeMAAs(shinorineandporphyra-334)目前已报道含有MAAs的蓝藻有20多个属,虽然它们分布广泛,但不同种类的蓝藻MAAs差异较大,9]oSingh对A.variabilisPCC7937和Syne.chocystissp.PCC6803研究发现,前者能产生MAAs,而后者却不产。尽管首先在A.variabilis收稿日期:2014—06—24;修订日期:2014—11.25基金项目:国家自然科学基金青年基金(31400395);国家博士后科学基金(2014M552006);河南省科技厅国际合作项目f144300510046);河南师范大学博士基金(qd13034)资助作者简介:刘洋(1983一),男,河南新乡人;讲师;主要从事蓝藻分子生态学研究。E—mail:liuyang6368@126.tom通信作者:李仁辉(1965一),研究员;主要从事蓝藻分类系统以及藻类环境生物学研究。E-mail:reli@ihb-ac.cnA550水生生物学报39卷ATCC29413中揭示了MAAs合成酶的基因簇全长,但通过对GenBank的数据分析发现,鱼腥藻相关MAAs数据较少,这也许是导致鱼腥藻属内编码DHQS的基因mysA差异较大的原因。不同种属间含有的MAAs类型也不尽相同。Sinha等[1o]对3株丝状固氮蓝藻进行了研究,发现它们仅仅含有shinorine这一种类型的MAAs物质;我国学者对微囊藻属的铜绿微囊藻调查发现,其含有两种类型的MAAs,

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