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雨生红球藻虾青素合成关键酶基因bkt分子调控机制的研究
曾志勇 吴美婷 宋雪 袁家铮
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提纲 研究背景 可行性分析 研究内容
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背景意义-修改 雨生红球藻又被叫做湖生红球藻或湖生血球藻，是一种普遍存在的绿藻，属于团藻目，红球藻科。我们现在知道这种藻在适宜它生长的条件下广泛存在于自然界中。在与红球藻相关的文献中没有任何有毒性的报道。 当前，雨生红球藻被公认为自然界中生产天然虾青素的最好生物，因此，利用这种微藻提取虾青素无疑具有广阔的发展前景，已成为近年来国际上天然虾青素生产的研究热点
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背景意义 虾青素(astaxanthin)，又名虾黄质、龙虾壳色素，是一种类胡萝卜素，也是类胡萝卜素合成的最高级别产物，呈深粉红色，化学结构类似于β-胡萝卜素。而β - 胡萝卜素、叶黄素、角黄素、番茄红素等都是类胡萝卜素合成的中间产物，因此在自然界，虾青素具有最强的抗氧化性。广泛存在于生物界，特别是虾、蟹、鱼、藻体、酵母和鸟类的羽毛中含量较高，是海洋生物体内主要的类胡萝卜素之一。据研究表明，虾青素抗氧化活性是维生素E的550倍，是β–胡萝卜素、玉米黄素等类胡萝卜素的10倍，被誉为“超级抗氧化剂”。
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背景意义 在食品工业中,起到保鲜、保色、保味、保质等作用 以提高机体免疫能力和防癌抗癌等特点运用于保健品
虾青素应用 在食品工业中,起到保鲜、保色、保味、保质等作用 以提高机体免疫能力和防癌抗癌等特点运用于保健品 具有防衰老，抑制色素累积等优点，运用于化妆品 是鱼类饲料中的首选色素，促进生长繁殖 可提高家禽的产蛋率
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商业产品
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背景意义 雨生红球藻合成虾青素 雨生红球藻虾青素的合成机制很特别，在弱光、氮磷丰富的环境中主要以绿色的游动细胞形式存在
在不利于生存的条件(高光照、高温、高盐和营养盐饥饿)下则以不动细胞形式存在，并积累大量的类胡萝卜素，其中80%以上是虾青素。 雨生红球藻虾青素的合成机制很特别，在弱光、氮磷丰富的环境中主要以绿色的游动细胞形式存在 胁迫环境 雨生红球藻合成虾青素
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细胞在受逆境胁迫时的形态变化
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背景意义 经过多年的研究，β-胡萝卜素酮化酶基因（bkt）已被证明是雨生红球藻虾青素合成的关键酶基因。已发表的大量研究论文均表明雨生红球藻虾青素合成的调控是发生转录水平，在受到环境胁迫后，虾青素含量快速上升，与虾青素合成相关的PSY （八氢番茄红素合成酶）、PDS （八氢番茄红素脱氢酶）、LCY（番茄红素环化酶）、BKT（β-胡萝卜素酮化酶）、CHY（β-胡萝卜素羟化酶）等酶基因的转录活性也快速上升，从十几倍到上百倍不等。因为bkt是虾青素合成的关键基因，因此，希望通过对bkt的转录调控研究分析，借此了解雨生红球藻在胁迫条件下转录机制的研究。
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研究目标 A B C 获得调控bkt1转录的关键转录因子 弄清bkt1转录因子与顺式作用元件元件结合的分子机制
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研究内容 拟解决的关键科学问题 通过bkt1启动子顺式作用元件获取与bkt转录调控相关的转录因子。但是，尚未有文献报道雨生红球藻的转录因子。
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研究方案 酵母单杂交，EMSA/质谱鉴定， real-time PCR
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实验方案
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实验方案
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讨论分析（按提纲改） 可行性分析 Kajiwara等报道BKT的cDNA 序列设计引物，并从雨生红球藻细胞中成功地克隆出序列全长 960 bp基因；现如今深圳大学生命科学学院海洋生物资源与生态环境重点 实验室以雨生红球藻为材料，并从中获得完整的β- 胡萝卜素酮化酶基因，该工作将为我们研究虾青素合成酶基因分子机制奠定基础。所以本项目获得该基因从分子水平揭示雨生红球藻虾青素合成具有重要意义。
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讨论分析 可行性分析 本研究采用现代生物学技术，具有前瞻性。通过酵母单杂交、转录组学等技术获取的bkt1转录调控蛋白，对其顺式作用元件进行生物信息学分析，并利用酵母单杂交技术验证启动子的功能，此设计实验思路清晰，构建出bkts受胁迫时的转录调控途径，从而进一步阐明了bkts转录调控的分子机制。
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特色与创新 讨论分析 本研究以bkts的转录调控机理为突破点，有望取得新的突破，本研究的创新的主要有两点：
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