论文部分内容阅读
鱼腥蓝细菌PCC 7120是一种典型的固氮丝状蓝细菌。在环境中缺乏化合态氮时,其菌丝上部分细胞会分化出一类行使固氮功能的细胞—异形胞(heterocyst)。异形胞的分布呈一定规律性,每两个异形胞之间大约相隔10-20个营养细胞。Sigma因子是原核生物中RNA聚合酶(RNA polymerase)的一个组成亚基。它的作用是协助RNA聚合酶与DNA的启动子区域进行识别与结合。鱼腥蓝细菌PCC 7120中共有12个Sigma因子,通常被分为三类：第一类包括SigA,第二类包括SigB、SigC、SigD、SigE等,第三类包括SigF、SigG、SigI和SigJ。已有研究表明其中sigC和sigG基因在氮源缺乏的条件下被诱导表达,因此推测这两个Sigma因子可能参与蓝细菌的异形胞分化调控。为了确定SigC和SigG是否参与异形胞发育的调控,本研究分别构建了sigC和sigG的双交换缺失突变体MsigC和MsigG,并对其进行了表型观察。结果显示,在氮源缺乏的条件下,MsigC和MsigG中异形胞分化频率显著低于野生型。不同菌株相邻异形胞间营养细胞的数量统计结果显示：在缺氮24h和48h后,MsigC的异形胞间营养细胞的平均数分别为20.6和18.4；MsigG的分别为22.6和19.9;而在野生型菌株的分别为16和12左右。MsigC和MsigG的异形胞分化频率显著降低,这表明SigC和SigG参与了异形胞分化的调控。为了进一步确定这种异形胞分化频率降低的表型是由于sigC或sigG突变而导致,本研究进行了互补实验。结果显示,在缺氮24h和48h后,MsigC的互补菌株CsigC的异形胞间营养细胞的平均数分别降低至18.1和16.1,MsigG的互补菌株CsigG的也分别降低至18.9和17.2。在MsigC和MsigG中表达SigC或SigG使其异形胞分化频率得到回复,更有力地说明SigC和SigG参与了异形胞分化的调控。为了深入了解SigC和SigG调控异形胞分化的调控机制,本研究通过GFP转录融合和Real-Time PCR技术,检测了11个与异形胞发育密切相关的基因在MsigC和MsigG中的表达。结果显示,ntcA和hetR在MsigC和MsigG中的表达均降低,而hglD的表达在MsigG中几乎被完全抑制。以上结果表明,SigC和SigG可能通过影响异形胞发育相关基因的表达而调控异形胞的分化频率。