杜氏鹽藻CCAP19-18葉綠體轉化載體的構建及轉化.pdf

1、近年來,藻類作為一種新的生物反應器得到重視,相對于已有的大腸桿菌、酵母、轉基因動植物系統(tǒng)而言,具有生長迅速、培養(yǎng)簡單、易于遺傳操作、成本低廉等特點,受到了人們的青睞。其中鹽藻是迄今已知最耐鹽的單細胞真核綠藻,可在0.05-5.5M NaCl中生長,是適合大規(guī)模開放式培養(yǎng)的理想微藻。
　　 目前,模式生物衣藻的轉基因研究已趨于成熟,作為衣藻的近緣藻,鹽藻的轉基因研究也在逐步進展,已有多種蛋白在鹽藻核系統(tǒng)中表達。隨著核轉化系統(tǒng)研究不

2、斷深入,也發(fā)現(xiàn)了一些至今尚未解決的難題:表達量低、基因組大且背景復雜、外源基因轉入后易出現(xiàn)失活、沉默和位置效應、在其內表達原核基因必先經修飾改造、環(huán)境安全問題等易發(fā)生。葉綠體轉化系統(tǒng)因其定點整合,可人為控制其插入位點,從而很好地解決了核轉化后“基因失活”、“位置效應”等問題。而葉綠體DNA分子的多拷貝及多順反子的表達形式,可使外源基因由共同的啟動子控制,不僅操作簡便而且避免了“共沉默”現(xiàn)象,還對外源性表達產物的積累擁有較高的耐受能力,為

3、外源基因的在其系統(tǒng)的高效表達提供了保障。其母系遺傳的特點也使其具有較高的生物安全性,因此葉綠體轉化成為鹽藻轉化的一個重要方向。葉綠體轉化的關鍵是構建能夠定點整合的表達載體,必須有適宜的同源序列和插入位點。杜氏鹽藻CCAP19/18的葉綠體基因全序列已測定完畢(Genbank號:GQ250046.1,全長269044bp),為建立鹽藻的葉綠體轉化系統(tǒng)提供了極大的便利。本文選取ch1N基因作為同源片段,將外源基因插入其內。ch1N基因與ch

4、1B、ch1L一起編碼光非依賴的原葉綠素酸酯還原酶,任一破壞均可阻斷葉綠素在黑暗條件的合成,但藻類可通過光依賴的原葉綠素酸酯還原酶合成葉綠素,不影響其生存。
　　 本文通過密度梯度離心法分離杜氏鹽藻完整葉綠體,提取葉綠體DNA,作為模板,設計引物采用PCR法擴增獲得了ch1N目的片段1622bp。以ch1N基因片段為同源片段,以aptA基因的啟動子和rbcL基因的終止子為調控元件,以氯霉素乙酰轉移酶基因(cat)為篩選標記,構建

5、了杜氏鹽藻葉綠體表達載體pch1N1622-CAT,在25μF、0.8 kV條件下通過電擊法轉入野生型杜氏鹽藻中。為實現(xiàn)葉綠體的穩(wěn)定轉化,必須有適宜的選擇壓力,有效地殺死未轉入外源基因和未有效整合的藻株,并使轉入整合的外源基因順利地實現(xiàn)同質化。本實驗針對杜氏鹽藻CCAP19/18,對各類常用抗生素的敏感性進行了篩選,并對其敏感的氯霉素進行了粗篩和細選,最終確定CCAP19/18葉綠體轉化的氯霉素選擇濃度為300μg/ml。結果表明：通過