浮萍Intermedia核糖体亚基及其食用性研究

论文总字数：6883字

摘 要

：浮萍是水生浮面植物，常见于大陆的湖泊、池塘等污染水体，它包括五大类37种，是水生单子叶植物，该类生物具有最高的生物质生产率。在一些地区浮萍已经被开发成食物，其中以Wolffifia为主，根据对其化学成分的分析结果发现其氨基酸很接近WHO推荐量。但是对于Spirodela intermedia属中各品种的浮萍食用性研究较少，本实验选取3个已知的属于Intermedia属的浮萍品种，采用普通PCR技术克隆核糖体亚基5S rDNA间隔区序列，测序后对碱基进行比对分析，研究浮萍的生物量积累和生长速度与序列差异的关系，进而为Spirodela intermedia属浮萍食用资源化利用提供理论基础。

关键词: 浮萍，5S rDNA间隔区序列，基因克隆，序列比对

Abstract: Duckweed is an aquatic floating plant. It is common in contaminated water bodies such as lakes and ponds on the mainland. It includes 37 species of five categories. It is an aquatic monocotyledon with the highest biomass productivity. Duckweed has been developed into food in some areas, mainly Wolffifia. According to the analysis of its chemical composition, it is found that its amino acid is very close to the recommended amount of WHO. However, there are few studies on the edibility of duckweed in Spirodela intermedia. Three known species of duckweed belonging to Intermedia were selected in this study. Ribosomal 5S rDNA spacer sequence was cloned by common PCR technology. After sequencing, base pairs were compared and analyzed to study the relationship between the accumulation of biomass and growth rate of duckweed and sequence differences. The utilization of edible resources of duckweed provides a theoretical basis.

Keywords: duckweed, 5s rDNA spacer sequence, gene cloning, sequence alignment

目录

１ 前言 5

2 材料和方法 6

2.1 实验材料 6

2.1.1 材料 6

2.1.2 试剂 6

2.1.3 仪器与设备 6

2.2 实验方法 6

2.2.1 抽提样品总DNA 6

2.2.2 目的基因的克隆 6

3 实验结果与分析 8

3.1 目标片段扩增 8

3.2 阳性菌检测 8

3.3 测序结果 9

3.4 种间序列比对 9

结论 11

参考文献 12

致谢 13

１ 前言

近年来，随着人口的迅速增长，人们对于粮食的需求也越来越大，过分的开垦土地滥用化肥导致人类赖以生存的环境遭到极大的破坏，这不仅影响人类健康，也打破了生态平衡。浮萍是一种快速生长的小型水生植物，这种水生单子叶植物，具有生长快、生物质积累迅速、基因组序列简单、环境耐受性好等优点^[1-3]。紫萍Spirodela intermedia属浮萍叶状体长是宽的1~1.5倍，通常7~15条根，4~6月开花^[4]。由于浮萍易在外界环境的影响下，发生形态上的改变，无法从形态上准确判断其种类。有学者对紫萍进行化学成分分析，发现其富含人体所不能合成必须从体外摄取的必需氨基酸总量达4.099%^[5]。一些学者分别比较了6株紫萍属和浮萍属浮萍在处理污水20d以及在液体培养基纯培养条件下的淀粉积累能力，发现其不仅含有优质的蛋白质，紫萍还有很强的淀粉积累能力^[6]。淀粉和淀粉的水解产品是人类膳食中可消化的碳水化合物，为人类提供营养和能量。

浮萍在食品工业中被广泛的应用，制成黏着剂、成膜剂、保鲜剂等，同时对于紫萍的提取物发现其具有很高的抗菌活性和一定量的黄酮类物质^[7]。对于浮萍的营养成分，还有针对浮萍所含可溶性糖的研究，研究表明适当的光照温度有利于提高浮萍的可溶性糖含量^[8]。另外，浮萍有很强的污水净化能力，有研究表明紫萍对无机磷的最大吸收速率较高，适宜对高磷浓度污水的净化^[9]。而且紫萍对于重金属有较强的吸附能力，尤其对Cd² 吸附效果最好^[10]。浮萍能够吸收污水中的氮和磷，净化水质，与此同时产生不同的生物质，如生物酒精、生物柴油、抗生素、酶等，有些品种还可以作为饲料使用^[11,12]，那么对于可食用浮萍所吸附的重金属去除的研究目前主要有吸附法、分子筛法，还有较为新颖的微生物法、纳米技术法^[13]。

浮萍的生长速度决定了其水质净化能力及生物量的积累速度。核糖体作为细胞中重要组成部分，不仅调节细胞生长，而且调节RNA聚合酶（Pol I，Pol II和Pol Ⅲ）活性，5S rRNA作为核糖体亚基的一部分，能够被RNA聚合酶Ⅲ转录，并与成熟的核糖体RNAs（25S-18S-5.8S rRNA）结合形成核糖体亚基。在植物快速生长过程中，为了确保核糖体RNA高效快速的转录，在真核生物rDNA中含有数以百计的重复串联序列，每一个重复序列都是转化rRNA的前体，而位于重复序列间隔区（IGS）的rDNA启动子是影响核糖体转运的决定性因素，也是影响浮萍生长速度的重要因素。本研究采用分子生物学技术，运用对目标基因进行PCR扩增、克隆，通过对获得的目标基因的序列分析研究浮萍Spirodela intermedia属中间隔区序列差异，以期通过碱基序列解释生长速度和生物量的积累关系。

2 材料和方法

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