衰老和營養(yǎng)鹽饑餓限制下的假微型海鏈藻(Thalassionsira pseudonana)細(xì)胞程序性死亡.pdf

1、硅藻是海洋浮游植物的重要組成類群和海洋初級生產(chǎn)力的主要貢獻(xiàn)者,同時(shí)也是主要的赤潮種之一。因此,它的死亡對海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)和能量循環(huán)有著極其重要的影響。
　　 本文以中心綱硅藻-假微型海鏈藻(Thalassiosira pseudonana Hasle etHeimdal)為研究對象,從形態(tài)學(xué)、分子與生物化學(xué)、生理學(xué)三個(gè)水平,檢測了假微型海鏈藻細(xì)胞在氮、磷、硅、鐵饑餓和衰老過程中的細(xì)胞程序性死亡。在形態(tài)學(xué)上采用透射電子顯微鏡

2、(Transmission electron microscopy)對5種培養(yǎng)條件下的細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。在分子與生物化學(xué)水平上,采用脫氧核糖核酸末端轉(zhuǎn)移酶(TdT)介導(dǎo)的dUTP缺口末端標(biāo)記法(TUNEL)對DNA片段化進(jìn)行了定量測定;Caspase原位標(biāo)記法(CaspACE)對含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase)活力進(jìn)行定性及定量檢測。在生理水平上描繪了細(xì)胞的生長曲線,并測定了細(xì)胞光合系統(tǒng)Ⅱ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量(Fv/F

3、m),以反映細(xì)胞在5種培養(yǎng)條件下的生長狀態(tài)。主要結(jié)果如下:
　　 (1)假微型海鏈藻(T.pseudonana)細(xì)胞在衰老及氮、磷、硅、鐵饑餓條件限制下,均表現(xiàn)出類似高等植物細(xì)胞程序性死亡的典型特征,如核質(zhì)固縮,細(xì)胞器解體、消失,細(xì)胞空泡化,DNA斷裂,磷脂酰絲氨酸外翻,Caspase活性增加,細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整等。伴隨這些特征變化細(xì)胞代謝活性逐漸減弱,說明,衰老和氮、磷、硅、鐵饑餓條件均可誘導(dǎo)T.pseudonana細(xì)胞發(fā)生自主的

4、、由基因調(diào)控的細(xì)胞程序性死亡。
　　 (2)T.pseudonana細(xì)胞在氮、磷、硅、鐵饑餓限制時(shí)較細(xì)胞衰老率先出現(xiàn)細(xì)胞程序性死亡的特征,說明營養(yǎng)鹽饑餓能更早誘發(fā)出現(xiàn)細(xì)胞程序性死亡。
　　 (3)Caspase活性的表達(dá)與細(xì)胞衰老及氮、鐵、硅饑餓饑餓條件下的形態(tài)學(xué)和生長趨勢的變化基本相吻合,且與DNA斷裂呈正比。由此推測,細(xì)胞衰老及氮、鐵、硅饑餓饑餓條件下的細(xì)胞程序性死亡可能又由Caspase介導(dǎo)產(chǎn)生。
　　 (

5、4)T.pseudonana細(xì)胞在磷饑餓限制時(shí),雖然可以引起細(xì)胞程序性死亡典型的形態(tài)學(xué)特征變化,但Caspase活性一直處于低水平狀態(tài),因此,推測磷饑餓條件限制下的細(xì)胞程序性死亡可能有不完全依賴Caspase的其它代謝途徑。
　　 (5)利用NJ法(Neighbor-joining,鄰接法)的構(gòu)建秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)和人類(Homo sapiens)、擬南芥(Arabidopsisthal

6、iana)、水稻(Oryza sativa)、釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、煙曲霉(Aspergillus.fumigatus)、萊茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)、強(qiáng)壯團(tuán)藻(Volvox carteri)、古老的最小綠藻(Ostreococcus tauri和Ostreococcuslucimarinus)、三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)、假