对研究海域的现场特定种属的浮游植物的生长率研究是准确估算各种属浮游植物的生产力贡献,研究浮游植物种群变迁,评估和预测浮游生态系的对于环境变化的响应与演变,构建生态动力学模型乃至赤潮预测的基础。本课题申请拟以我国北方水域多发的赤潮藻为研究对象,克隆测序其细胞周期相关的PCNA(增殖细胞核抗原)基因,以Cob(细胞色素基因b)基因为管家基因,建立检测该基因表达量的定量PCR方法;研究PCNA基因在不同生长环境中表达量变化,以及Cob基因作为管家基因的稳定性;在此基础上实现具有种属特异性的现场生长率测定。为种群动力学和赤潮生消的预警预报,提供强有力的研究工具,在生态动力学研究上有着重要的科学意义。本课题的创新性在于基于细胞周期相关基因表达量检测的,实现具有种属特异性的浮游植物现场生长率测定。
本研究以中国近海常见的赤潮藻- - 中肋骨条藻和东海原甲藻为研究对象,首次测序得到了东海原甲藻的增殖细胞核抗原(PCNA)与细胞色素b(Cyt b)基因全序列以及中肋骨条藻PCNA、Cyt b的部分序列。分别建立了检测中肋骨条藻、东海原甲藻PCNA与Cyt b基因的实时荧光定量PCR方法。验证了方法的特异性和准确性。以上述建立的系列试验研究方法为基础,系统研究了中肋骨条藻和东海原甲藻生长率与增殖细胞核抗原基因表达量之间的关系。研究结果发现,单个细胞中PCNA表达量在培养的不同阶段变化很大,且变化趋势与生长率表现出良好的一致性,说明PCNA表达量与细胞分裂密切相关,体现了其作为细胞增殖指标的潜能;而Cyt b基因表达稳定,表达量变化很小,说明Cyt b基因是一个潜在的良好的管家基因。基于此,本研究提出可以PCNA为目的基因、Cyt b为管家基因,将PCNA基因的相对表达量(REQ)作为中肋骨条藻生长率的一个指标,并进而建立了实验室条件下PCNA相对表达量与中肋骨条藻生长率之间的关系式,为运用分子生物学技术实现中肋骨条藻现场生长率的估算奠定了基础,为赤潮藻研究提供了有效的观测和研究手段。