蓝细菌脂肪烃生物合成在逆境胁迫应答中的作用研究

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1、蓝细菌脂肪烃生物合成在逆境胁迫应答中的作用研究Investgatingphysiologicalrolesofaliphatichydrocarbonbiosynthesisinstressresponseofcyanobacteria学科专业：生物化工研究生：解敏指导教师：张卫文教授天津大学化工学院二零一七年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工

2、作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要蓝细菌是一类能够进行光合作用的原核微生物，由于其独特的生物特性，包括生长迅速、营养

3、需求低、以及容易进行基因工程操作等，近年来广泛用于可再生能源和化学品的研究。脂肪烃是汽油、柴油和航空煤油等燃料的主要成分。脂肪烃广泛存在于蓝细菌中，其生物合成途径已经得到鉴定，但脂肪烃的生理功能目前还不清楚。本研究致力于探索蓝细菌脂肪烃生物合成在逆境胁迫应答中的作用。我们使用蓝细菌模式菌株集胞藻PCC6803作为研究材料分别在低温、高盐、低氧以及室外自然环境条件下培养，分析蓝细菌在不同逆境胁迫条件下的生长状况与脂肪烃、游离脂肪酸以及总脂等组成和含量的变化情况。集胞藻PCC6803中的脂肪烃主要包括十七烷烃和十七烯烃。我们发现在由正常温度转向低温培养

4、过程中集胞藻PCC6803脂肪烃含量显著增加，其中十七烯烃的合成量大幅增加，而十七烷烃的合成量降低。上述实验表明从正常培养温度到低温的转换会促进十七烯烃的合成。高盐胁迫处理后的集胞藻PCC6803脂肪烃合成量明显增加，在高产脂肪烃突变株中更为明显，表明高盐胁迫有利于脂肪烃生物合成。低氧培养条件下集胞藻PCC6803中脂肪烃含量与正常条件相比有所增加，表明低氧条件有利于脂肪烃合成。此外在室外自然环境条件下培养蓝细菌，发现在光照和温度周期性变化条件下，脂肪烃合成量也呈现高低起伏的周期性变化。本研究揭示了脂肪烃生物合成在蓝细菌逆境胁迫应答中扮演着重要的角

5、色。相关结果将为解析脂肪烃在微生物生理代谢过程中的作用和实现脂肪烃在蓝细菌中的高效合成提供借鉴。关键词：蓝细菌，集胞藻PCC6803，脂肪烃，胁迫响应，生理功能IABSTRACTCyanobacteriumisakindofprokaryoticmicroorganismwhichcanperformoxygenicphotosynthesis.Duetoitsuniquebiologicalcharacteristics,includingfastgrowth,lownutritionrequirement,andeasyforgeneticen

6、gineering,cyanobacteriahavebeenwidelyusedintheresearchofrenewablebiofuelsandchemicalsrecently.Alkanesarethemajorconstituentsofliquidfuels,suchasgasoline,dieselandjetfuels.Alka(e)nebiosynthesisisubiquitousincyanobacteria.Alkanebiosynthesispathwayswereidentified,whilethephysiolo

7、gicalroleofalkanesincyanobacteriaisnotclear.Thisstudyaimstoinvestigatethephysiologicalrolesofalka(e)nebiosynthesisincyanobacteria.ThemodelcyanobacteriumSynechocystissp.PCC6803wascultivatedunderdifferentstressconditionstoanalyzeprofilesofalka(e)nes,fattyacids,andlipids.Heptadec

8、aneandheptadecenearethemostabundanthydrocarbonsinSynechocysti