太湖藍藻藻塊微環(huán)境宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究.pdf

1、藍藻水華的爆發(fā)嚴重污染了淡水資源，從而引發(fā)供水危機，對環(huán)境和人們的生產(chǎn)生活都產(chǎn)生了一定的影響。近年來，隨著水體富營養(yǎng)化的加劇，藍藻水華的頻繁爆發(fā)致使無錫太湖水體生態(tài)環(huán)境受到嚴重破壞。太湖藍藻水華的研究和治理成為人們關(guān)注的熱點，但是到目前為止對于藍藻水華的治理依然沒有十分有效地方法，且真正從生物學(xué)分子水平上對太湖藍藻的研究也比較欠缺。將宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)應(yīng)用到藍藻水華的研究中，對藍藻水華爆發(fā)過程中真正起作用的基因進行研究，對于太湖藍藻的研究和治理

2、具有非常重要的意義。
　　本實驗主要以藍藻藻塊為研究對象，其中藍藻藻塊是藍藻及其他微生物在水華形成階段的水體表面聚集而成。利用宏轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)對太湖藍藻藻塊進行研究分析，得出藍藻藻塊微環(huán)境生物群落的分類分析、功能分類、代謝通路分析以及與藍藻爆發(fā)相關(guān)的能力代謝通路分析等，并對藍藻爆發(fā)前期、爆發(fā)中期、爆發(fā)期及死亡期四個時期樣本進行了差異表達基因的研究分析。論文的具體內(nèi)容主要分為如下幾個部分:
　　1、總RNA提取及質(zhì)控:將采集到

3、的藍藻藻塊進行處理，并對樣本中的總RNA進行提取及質(zhì)控。總RNA的完整性和純度都是影響文庫構(gòu)建及測序質(zhì)量的關(guān)鍵所在，高質(zhì)量的總RNA在整個研究中起到了至關(guān)重要的作用。
　　2、測序文庫構(gòu)建:由于本論文主要以樣本中的mRNA為研究對象，所以對于在總RNA中占比最多的rRNA進行了去除，隨后進行高通量測序文庫的構(gòu)建，并對構(gòu)建好的文庫進行質(zhì)量控制，以構(gòu)建符合Illumina測序平臺的文庫。
　　3、藍藻藻塊微環(huán)境的生物信息學(xué)分析:

4、利用生物信息學(xué)分析方法對太湖藍藻藻塊群落進行活性生物體的分類分析、功能分類及代謝通路分析等。其中對于整個藍藻藻塊群落進行了界、門、綱、目、科、屬、種水平的細化分類，細菌界占據(jù)了96.66％，銅綠微囊藻在該藻塊群落中的表達豐度最高。通過研究該微環(huán)境活性生物的基因功能分類和代謝通路，將與藍藻爆發(fā)相關(guān)的氮素代謝通路和磷酸鹽-亞磷酸鹽代謝通路進行了分析，并挖掘出在脫氮過程中（反硝化作用與厭氧氨氧化作用）起催化作用的酶（基因）及產(chǎn)生這些酶的生物體

5、，為藍藻水華的研究和治理提供了新思路。
　　4、差異表達基因分析:將四個時期的藍藻藻塊樣本進行比較分析，并對差異表達基因進行代謝通路富集分析。其中，發(fā)現(xiàn)了參與到氮素代謝中的差異表達基因在藍藻爆發(fā)前期、爆發(fā)中期及爆發(fā)期基本無差異，而在藍藻死亡期時表達上調(diào)。這些參與到脫氮過程中的差異表達基因?qū)τ诮档退w中的氮素濃度起到了非常重要的作用。
　　5、結(jié)論:本項目發(fā)現(xiàn)了在藍藻爆發(fā)期的脫氮過程中起催化作用的基因及產(chǎn)生這些酶的生物體，并且