淡水水华优势菌铜绿微囊藻群体形成的分子机制研究

蓝藻水华防治是淡水资源保护和利用面临的世界性难题。蓝细菌铜绿微囊藻细胞在一定的条件下聚集形成多细胞体，并成为水华形成的绝对优势种群，干扰/抑制该细菌细胞聚集形成群体的生理功能是解决蓝藻爆发的潜在有效途径。然而，该细菌响应外界因子调控关键基因表达，进而改变细胞学行为、发生群集的内在机制尚不清楚。申请项目基于近年新公布的铜绿微囊藻基因组序列，拟从转录组学的新视角出发，运用Microarray技术首次在转录组水平系统分析该细菌所有可能基因在群体形成不同典型时段（前期、初期和中后期）差异表达的规律，对重要差异表达基因的功能进行生物信息学预测，并利用基因敲除等手段验证其生理学功能，最终筛选发现决定铜绿微囊藻群体形成的关键基因（簇），揭示铜绿微囊藻细胞群体形成的分子机制。预期研究结果有助于加深对铜绿微囊藻群体形成整体机制的理解，并且获得的群体形成关键基因将可能成为有效防治蓝藻水华爆发的新靶点。

蓝藻水华防治是淡水资源保护和利用面临的世界性难题。蓝细菌铜绿微囊藻是蓝藻水华的绝对优势种群，聚集体的形成是其成为优势菌的原因之一，因此干扰/抑制该细菌细胞聚集形成群体的生理功能是减少蓝藻爆发的潜在有效途径。然而，该细菌响应外界因子调控关键基因表达，进而改变细胞学行为、发生群集的内在机制尚不清楚。因此，研究铜绿微囊藻群体形成的关键基因（簇），将有助于加深对铜绿微囊藻群体形成整体机制的理解，为蓝藻水华防治提供理论基础。项目以Microcystis aeruginosa PCC 7806菌株为实验材料，建立了铜绿微囊藻聚集体的实验室诱导制备方法，并运用转录组和qRT-PCR技术，比较了聚集体和单细胞基因的差异表达规律，预测了微囊藻细胞聚集的相关基因，为进一步深入探讨铜绿微囊藻细胞的聚集机制奠定了基础。通过项目实施，培养和训练了有发展潜力的青年教师，其中主要参研青年教师洪宇植获国家自然科学青年基金（31000032）、安徽省自然科学基金（11040606Q04）等经费资助，袁璟老师获安徽省自然科学基金（1208085QC63）和安徽省教育厅自然科学基金重点（KJ2010A013）经费资助。资助培养研究生5人，其中已经毕业硕士生2人。