营养胁迫下假微型海链藻细胞程序化死亡在蛋白质组水平上的基础特性研究

细胞程序化死亡（PCD）陆续被证明也存在于海洋硅藻中，它如同生长一样是海洋硅藻生命周期的一个重要组成部分，研究海洋硅藻的程序化死亡现象与机理对我们理解物质地球化学循环及赤潮的形成和消亡都非常重要。本项目拟利用蛋白质组学技术，从蛋白质组水平上开展海洋硅藻模式种假微型海链藻PCD的基础特性研究。通过研究各类营养盐胁迫下假微型海链藻细胞PCD的发生，启动细胞程序化死亡的藻细胞与正常生理状态下的藻细胞在全细胞蛋白质表达水平上的差异，分析其在表达量或有无表达上存在显著差异的蛋白质的结构与功能，综合解析假微型海链藻PCD的基础特性及其密切相关的生命特征表现，探讨营养胁迫下假微型海链藻PCD在蛋白质组水平上的基础特性，揭示其发生与调控机理及生态学作用。

细胞程序化死亡（PCD）如同生长一样是海洋硅藻生命周期的一个重要组成部分，研究海洋硅藻的程序化死亡现象与机理对我们理解物质地球化学循环及赤潮的形成和消亡都非常重要。本项目采用显微观察、生理测定、细胞切片以及多种生化染色法如TUNEL染色法，CaspACE染色，ROS染色法、磷脂酰丝氨酸外翻（PCD早期特征）以及死亡细胞染色等分别比较研究了氮、磷、硅、铁等4种营养盐饥饿胁迫下假微型海链藻（Thalassiosira pseudonana）PCD诱发的生物及生理学特征。结果表明，假微型海链藻PCD发生的生理特征因不同营养盐胁迫诱导而不同。运用RT-PCR检测法，研究了在氮饥饿下，已知的PCD相关基因族（TpMC）的mRNA的表达变化，获得特定PCD基因的表达模式。重点通过iTRAQ LC-MS/MS蛋白定量分析技术获得氮和铁饥饿诱导下假微型海链藻第4天的细胞全蛋白组的表达信息，分析了启动PCD与正常藻细胞在全细胞蛋白质表达水平上的差异，分别获得了122个（氮饥饿下）和127个（铁饥饿下）显著差异蛋白的表达变化与功能分析，综合解析了假微型海链藻PCD发生的分子基础特性及其密切相关的生命特征。主要途径为：营养盐饥饿胁迫下，细胞内活性氧（ROS）增加，从而诱发PCD的发生，但具体的细胞内代谢调控因营养盐胁迫不同而不同。可以说营养盐胁迫的PCD诱发与调控机制有利于海洋硅藻在海洋中保持竞争优势以及种群的延续。