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鹿角杯形珊瑚半乳糖凝集素识别虫黄藻和病原菌的活性特征研究

吴逸波

  作为三大典型海洋生态系统之一,珊瑚礁生态系统的重要性不言而喻。然而珊瑚礁生态系统正面临一个史无前例的考验,温室气体大量排放导致的全球变暖正在对珊瑚礁生态系统的可持续性产生巨大的威胁。海洋表层水温的上升使得造礁石珊瑚与虫黄藻的的共生关系遭到破坏,虫黄藻大量外排或死亡,造礁石珊瑚发生白化。凝集素在造礁石珊瑚建立与虫黄藻的共生关系中扮演着非常重要的角色。为了深入揭示造礁石珊瑚与虫黄藻的共生机制,我们以鹿角杯形珊瑚为研究对象,探索热胁迫环境下凝集素对虫黄藻和病原菌的识别活性特征。我们在鹿角杯形珊瑚Pocillopora damicornis中,克隆得到了一个编码半乳糖凝集素(PdGLT-1)的 cDNA 序列。该序列全长 1686 bp,其中 5 -UTR(Untranslated Region)的长度为 115 bp,3 -UTR 的长度为 689 bp,ORF(Open Reading Frame)为882 bp,编码一条由293个氨基酸残基组成的多肽链,其推导蛋白的分子量为28.21 kDa。通过在线生信预测发现PdGLT-1蛋白与来自造礁石珊瑚Stylophora pistillata的半乳糖凝集素(XP_022806650.1)氨基酸序列相似度最高(99%),并都含有一个N末端信号肽,一个胶原蛋白结构域和一个半乳糖凝集素结构域。在体外表达并纯化PdGLT-1重组蛋白(rPdGLT-1)后,采用蛋白质印迹法检测rPdGLT-1与细菌、共生虫黄藻的结合活性。结果显示rPdGLT-1能够结合并进一步凝集革兰氏阳性细菌变形链球菌,革兰氏阴性菌溶珊瑚弧菌和大肠杆菌,其中rPdGLT-1与溶珊瑚弧菌的结合能力最强。还检测到rPdGLT-1对不同浓度(10-104 cells mL-1)虫黄藻的结合活性,这种结合能力与浓度呈正相关关系。此外,探究了不同温度(20,25,30和35℃)下rPdGLT-1结合致病菌和虫黄藻的活性差异,发现溶珊瑚弧菌与虫黄藻的最佳结合温度分别为25和30℃。上述结果表明,PdGLT-1能够识别病原菌和虫黄藻,其虫黄藻识别作用可能是鹿角杯形珊瑚建立与虫黄藻的共生关系的起始步骤,其病原菌识别作用是鹿角杯形珊瑚固有免疫的第一道防线。在高温环境(>30℃)下,这两种识别作用都会受到抑制,一方面可能导致鹿角杯形珊瑚无法稳定与虫黄藻的共生关系,另一方面可能导致鹿角杯形珊瑚的免疫应答能力下降,无法抵挡病原菌的侵染。本研究初步揭示了鹿角杯形珊瑚凝集素在共生关系和非特异性免疫中的功能,并且对凝集素在高温条件下的功能机制进行研究,从而对珊瑚受热胁迫发生白化的现象提供了部分解释,为珊瑚礁生态系统的修复和保护提供了依据。……   
[关键词]:半乳糖凝集素;病原体;虫黄藻;热胁迫;珊瑚白化
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:海南大学2019年