南极适冷菌Psychrobacter sp. G温度与盐度胁迫下基因表达谱分析及冷/热激基因应答机制研究

独特的地理环境和气候特征造就了独特的极地微生物，广泛存在于极区的海冰更是一个特殊的生存环境，海冰微生物分子生态学及其适应机制是近年来微生物学研究领域的热点。本项目拟以极地海冰适冷菌Psychrobacter sp. G(已基因组测序)为研究对象，通过最适生长条件与不同温度（冷激/热激）与盐度（低盐/高盐）胁迫条件下的基因表达转录组测序比较分析，从基因组水平分析对其温度/盐度胁迫的响应机制；利用实时荧光定量PCR技术从转录水平研究冷激/热激基因对不同程度与时间的冷激/热激胁迫、不同浓度与时间的盐度胁迫以及温度/盐度协同胁迫的响应机制；通过构建冷激/热激基因的异源表达体系和纯化冷激/热激蛋白，制备多克隆抗体，利用Western blot从蛋白水平上研究冷激/热激基因对温度与盐度胁迫的响应机制。本研究对丰富和发展极地生物学生境适应性理论，抗冻/抗盐功能基因的发现与潜在应用，都有着重要的意义。

特殊的地理、环境和气候特征造就了独特的极地微生物，其环境适应性机制是近年来微生物学领域的研究热点之一。本项目利用基因组和转录组测序、qRT-PCR和western blotting等技术研究了南极适冷菌Psychrobacter sp. G对不同温度/盐度胁迫的应答特征，主要研究结果如下：.(1) 基因组测序和温度/盐度适应性.菌株G的全基因组包括1个环形染色体和3个质粒，染色体包含2614个CDSs，12个rRNA操纵子和48个tRNAs；其生长温度为0-30 ℃，盐度为0-120，最适生长温度和盐度分别为20 ℃和45。.(2) 不同温度/盐度胁迫条件下的基因表达谱特征.与对照组(20 ℃)相比，冷激(0 ℃)后菌株G分别有11个基因的表达显著上调和46个基因的表达显著下调；热激(30 ℃)后分别有12个基因的表达显著上调和48个基因的表达显著下调。.与对照组(45)相比，高盐(90)胁迫后菌株G表达量显著上升的基因有273个，表达量显著下降的基因有175个；低盐(0)胁迫后菌株G表达量显著上升的基因有251个，表达量显著下降的基因有161个。.(3) 冷激/热激蛋白基因对不同胁迫的应答特征.基因Csp2039在转录水平和翻译水平上均能被低温迅速诱导，为典型的冷激蛋白；且在转录水平上高温(30 ℃)胁迫也能诱导其表达。Hsp845在转录水平和翻译水平均被高温诱导增加；在转录水平上，Hsp845会被低盐(0)和高盐(90和120)诱导增加；在翻译水平上，Hsp845仅在高盐时表达量增加。.(4) 部分功能未知基因的功能验证.对温度胁迫后表达量显著变化的部分功能未知基因对其功能进行了验证与深入深入研究。如假定蛋白基因PSYCG_03870在mRNA水平上被高温和高盐诱导，翻译水平比转录水平的应答相对落后；温/盐协同胁迫时，温度对蛋白表达的作用明显大于盐度。.(5) 基因Usp1141和OmpR503对温度/盐度胁迫的应答特征.qRT-PCR表明，温度变化对Usp1141基因表达的影响不大；低盐(0，15)胁迫会显著抑制其表达，而高盐(90，120)胁迫则会显著促进其表达。高盐和低温(0，10 ℃)均可显著诱导基因OmpR503的表达，高温(30 ℃)抑制其表达；温盐协同胁迫(0 ℃，90)可显著促进其表达。