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碳酸盐浓度机制gydF4y2BaPyropia yezoensis.gydF4y2Ba(rhodophyta):来自转录组织和生物化学数据的证据gydF4y2Ba

抽象的gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

Pyropia yezoensis.gydF4y2Ba(菱噻塔)在东亚广泛种植,并发挥着重要的经济,生态和研究作用。虽然无机碳利用gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba已经从生理方面进行了研究,碳浓度机制(CCM)gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba仍不清楚。探讨的CCMgydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba特别是在不同的生命阶段,我们跟踪了不同无机碳浓度下转录组、光合效率和关键酶活性的变化。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

光合效率表明,与普通碳(NC)条件相比,孢子体比丙吡喃物质更敏感(LC),在高碳(HC)下的寿命期间的光合速率增加。细胞中的淀粉和塑料蛋白的数量与对不同无机碳(CI)浓度的生长反应相对应。我们从18个样本构建了18个cDNA文库(每个CI治疗在两个生命周期阶段的三个生物重复),并使用Illumina平台测序这些。De Novo组装产生了182,564个unigenes,包括与CCM相关的大约275个未成年人。编码内部碳酸酐酶的大多数基因(gydF4y2BaCAgydF4y2Ba)与NC相比,LC诱导了参与生物物理CCM途径的碳酸氢盐转运蛋白,其转录物丰度有一定差异gydF4y2Ba皮卡gydF4y2Ba配子体中的s通常高于孢子体中的s。我们鉴定了所有参与C4通路的关键基因,并表明它们的RNA丰度随着Ci条件的变化而变化。酶的脱羧酶活性较高,酶活力较低gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba.在HC下参与C4样途径的其他关键酶的活动比其他两个条件下方更高。丙酮酸羧化酶(PYC)在这些CI条件下显示出比PPC更高的羧化活性。异柠檬酸裂解酶(ICL)显示出高活性,但是雄性合成酶(MS)的活性非常低。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

我们阐明了CCMgydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba从转录组和酶活性水平。所有结果表明至少有两种CCMgydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba,一个涉及CA和一个阴离子交换器(传送器),以及属于PEPCK亚型的第二个C4样途径。PYC可以在该C4样途径中发挥主要羧化作用,其在孢子体和配子体寿命周期中起作用。gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

海藻是重要的海洋光谱术,在全球初级生产和碳封存中发挥着重要组成部分[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

海水中的碳以三种形式存在:碳酸(HgydF4y2Ba2gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)、碳酸根离子(HCOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba)和碳酸盐离子(COgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba2−gydF4y2Ba). 海水中约90%的有机碳以碳酸氢根离子形式存在[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba].由于CO的数量较低gydF4y2Ba2gydF4y2Ba在海水中,大多数宏观藻已经演化了碳浓缩机制(CCM)来利用HCOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba维持高水平的增长[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba];这些ccm越来越重要,因为COgydF4y2Ba2gydF4y2Ba在空中导致HCO水平上升gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba在过去的几十年里,在水中[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba9gydF4y2Ba]. 尽管大型藻类在生态、经济和文化方面具有重要意义,但我们对它们的CCMs知之甚少。gydF4y2Ba

陆地植物和微藻中发现了各种类型的CCM:生物物理,生物化学和基础CCM。生物物理CCM涉及碳酸酐酶(CA)和碳酸氢盐转运蛋白(BCT)。生物化学CCM也称为C4样途径。基于束鞘中使用的主要脱羧酶(NADP-ME),NAD-meric酶(NAD-ME)和磷酸丙酮酸羧肽(PEPCK)的主要脱羧酶,基于所用的C4光合作用的三个亚型的C4光合作用亚型。gydF4y2Ba10.gydF4y2Ba].线粒体γ-CAS和NADH-泛醌氧化还原酶络合物I是基础CCM中的主要成分[gydF4y2Ba11.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba12.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

属的种gydF4y2BaPyropiagydF4y2Ba属于牙龈细胞是东亚最具经济上重要的宏观格子,包括中国,日本和韩国。这gydF4y2BaPyropiagydF4y2Ba生命周期涉及宏观叶状葡萄球相和微观丝状晶瘤相(孢子体)(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)[gydF4y2Ba13.gydF4y2Ba]. 由于其巨大的经济、生态和研究价值,gydF4y2BaPyropiagydF4y2Ba已被认为是海洋植物中的模型海藻[gydF4y2Ba14.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba15.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

图。1gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba

叶状体(配子体)和丝状体(孢子体)的照片。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba. 叶状叶状体。gydF4y2BabgydF4y2Ba.丝状Thalli.gydF4y2Ba

广泛的调查探索了gydF4y2BaPyropiagydF4y2Ba上升有限公司gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,表明一氧化碳浓度升高gydF4y2Ba2gydF4y2Ba浓度(1000–1200 ppm)可以促进gydF4y2BaPyropia yezoensis.gydF4y2Ba[gydF4y2Ba16.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba17.gydF4y2Ba];此外,无机碳(CI)摄取曲目不同于孢子体和配子体之间。例如,yue等人。和李等人。据报道,杂草形状gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba利用HCOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba通过细胞外碳酸盐酸酐酶(ECA),但表现出较弱的直接使用HCOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba18.gydF4y2Ba]. Luo等人指出,孢子体通过HCO的主动转运吸收CigydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba和COgydF4y2Ba2gydF4y2Ba[gydF4y2Ba19.gydF4y2Ba]. 相比之下,来自表达序列标签(EST)和转录组研究的数据表明,细胞中可能存在C4样通路gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba和gydF4y2Ba坛紫菜gydF4y2Ba,而是这个函数是否在gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba仍然未知[gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba22.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

探索CCMsgydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba,通过调节NaHCO的量,在三种不同的Ci条件下培养配子体和孢子体gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba在人工海水中。我们追踪了它们在不同Ci条件下的生长、转录组和相关酶活性。我们的结果解释了CCMs在两个生命阶段之间的差异gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

不同CI条件下的生理反应和pH的变化gydF4y2Ba

我们跟踪了两种不同的水的pH值和生理特性gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba培养条件下的生命周期阶段与不同的CI。gydF4y2Ba

在高碳(HC)和正常碳(NC)条件下,孢子体pH分别为8.03±0.03 ~ 8.64±0.02和8.59±0.03。在低碳(LC)条件下,pH值范围为8.00±0.03 ~ 8.32±0.03。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba). 在LC条件下,光合效率在17.75左右 ± 比对照降低0.1%,提高14.11% ± 光系统Ⅱ(YII)的变化表明,HC组与NC组相比为0.08%(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba).gydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba
figure2gydF4y2Ba

配子体和孢子体pH和YII的变化gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba在不同Ci条件下。SNC,SHC和SLC表示在正常碳(NC),高碳(HC)和低碳(LC)条件下栽培的孢子体。GNC,GHC和GLC分别表示在NC,HC和LC条件下培养的配子体。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba.在不同CI条件下pH改变配子体和孢子体。gydF4y2BabgydF4y2Ba. 不同Ci条件下配子体和孢子体的YII变化。结果以平均值表示 ± 标准差gydF4y2Ba

配子体pH值为8.04 ± 0.02至8.78 ± HC下0.03,从8.02 ± 0.02至8.65 ± NC下0.04,8.02起 ± 0.03至8.4 ± LC下0.02(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba).LC处理的光合效率比NC处理低了5.91±0.07%,HC处理的光合效率比NC处理提高了16.77±0.08%。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba).gydF4y2Ba

透射电子显微镜(TEM)观察两个生命阶段的细胞在三种Ci条件下gydF4y2Ba

含有的配子体和孢子体gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba随着环境条件的变化,淀粉的数量和叶绿体定位质体的数量,甚至类pyrenoi结构都发生了显著的变化(图5)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba).在LC下培养54 h后,配子体和孢子体细胞中均检测不到淀粉,但孢子体中质体球数由NC下的1 ~ 2个增加到LC下的2 ~ 7个。配子体中质体球数由NC处理下的2 ~ 6个增加到LC处理下的2 ~ 20个。gydF4y2Ba

图3.gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba

孢子体的透射电子显微镜图像(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)和配子体(gydF4y2BaBgydF4y2Ba)细胞gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba在三个CI条件下。在NC(A1),LC(A2)和HC(A3)下栽培的孢子体;在NC(B1),LC(B2)和HC(B3)下栽培的配子体细胞。PL:PLASTOGLOBULUL;C:叶绿体;M:线粒体;S:淀粉gydF4y2Ba

在HC下,两种寿命的细胞比在NC下生长的细胞显着多于细胞,通常在孢子体的叶绿体之间分布,但在配子体中的叶绿体外。Plastoglobuli在HC下的这两个寿命中明显增加,它们的数量在每个孢子体细胞中增加到7-20,每个配子细胞中10-40。在NC下,我们观察到孢子素细胞细胞中的少量淀粉,但在配子体中几乎没有任何内容。在配子上的芘结构松动,并且在整个细胞质中涂有许多核糖体,而在孢子体中,芘结构相对紧,核糖体较少,核糖体较少。gydF4y2Ba

Illumina测序,De Novo集装和注释gydF4y2Ba

探讨的CCMgydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba在不同Ci条件下对配子体和孢子体进行了培养,构建了18个cDNA文库(分别来自3个不同生活期的生物重复)。利用Illumina Hiseq测序技术,每次反应都能从DNA片段的两端获得2 × 150 bp的独立序列。我们获得了高质量的干净读取,占原始读取的97.83%以上(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba、表S1)。gydF4y2Ba

从高通量测序数据组装高质量的清洁读数后,鉴定了182,564个unigenes,具有945bp的折叠n50尺寸和837 bp的平均未植入大小(表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba).这些组装的unigenes的长度范围为200至42,138 bp。具有401和600bp之间的长度的unigenes是主要的,占未进剂总数的约36.54%;下一个大量大小的课程为601-1000英镑,构成了27%的unigenes(附加档案gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,图S1)。unigenes的数量和平均长度均高于已报道的转录组数据。杨(gydF4y2Ba23.gydF4y2Ba]获得31,538个unigenes,平均长度为419 nt,xie [gydF4y2Ba22.gydF4y2Ba]共获得24,575个unigenes,平均长度为645 bpgydF4y2Bap . haitanensisgydF4y2Ba.最近,王获得了34,465人的unigenesgydF4y2Bap . haitanensisgydF4y2Ba[gydF4y2Ba24.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

表1 RNA-SEQ数据的三位度组装概要gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba

我们使用NCBI非冗余蛋白序列(Nr)、Swiss-Prot、京都基因和基因组百科全书数据库(KEGG)和同源蛋白簇(COG)对所有182,564个unigenes进行了BLAST分析。我们在Swiss-Prot、Nr和KEGG中分别发现了59825(32.77%)、59327(32.49%)和53110 (32.5%)unigenesgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba,表S2)。这些结果可能是由于缺乏完整的基因组信息gydF4y2BaP条斑鱼。gydF4y2Ba虽然基因组序列gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba自由,它们要么不完整或缺乏注释[gydF4y2Ba25.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

所有这些数据表明RNA-SEQ数据符合进一步分析的质量标准。在初步分析后,我们鉴定了与CCM途径相关的约275个unigenes。gydF4y2Ba

不同CI下BCT和Ca的诱导表明存在生物物理的CCMgydF4y2Ba

我们在这个转录组中鉴定了大量的CA unigenes。一些gydF4y2BaCAgydF4y2Baunigenes,它们在Nr和Swiss-Prot中的身份,以及蛋白质亚型列表在附加文件中gydF4y2Ba4gydF4y2Ba、表S3。3个CA unigendn38784_c0_g1 (beta-)、dn99529_c0_g1 (beta-)和DN105005_c0_g1 (alpha-),前者被预测位于叶绿体,另外两个位于细胞的其他位置(附加文件gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,表S4)与NC相比,LC下的上调。与NC相比,DN105005_C0_G1的转录物增加2.08-10-1倍,乳香菌和LC下的孢子体。这种通过低HCO诱导特定CAgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba压力表明一个活跃的生物物理CCM。三种Ci条件下,配子体中DN38784_c0_g1、DN 99529_c0_g1和DN50495 _c0_g1 (alpha-)的表达量均显著高于孢子体,为孢子体的10倍甚至100倍以上,且差异明显(图1)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba).另外,预测在线粒体中的一些其他CA Unigenes,例如DN127900_C0_C0_G1(Gamma-)和DN87784_C0_G1(Gamma-)(附加文件gydF4y2Ba6gydF4y2Ba在这三种Ci条件下,孢子体的RPKM值很低,而配子体的RPKM值无法检测到(图4)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba).gydF4y2Ba

图4.gydF4y2Ba
装具gydF4y2Ba

配子体和孢子体中部分CA单基因的RPKM值gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba在三个CI条件下。数据代表三个生物重复的平均值±标准差。相同小写字母后的平均数在gydF4y2BapgydF4y2Ba单向ANOVA和TUKEY测试≤0.05。UNIGENE ID是DN38784_C0_G1,DN99529_C0_G1,DN105259_C0_G1,DN105005_C0_G1,DN50495_C0_G1,DN127900_C0_G1和DN87784_C0_G1。SNC,SLC,SHC,GNC,GLC和GHC如图2所示。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba

如转录组所示,阴离子交换蛋白和ABC转运蛋白可能发挥碳酸氢盐转运蛋白的作用。DN101765_c1_g1的表达,一个假定的带3阴离子转运蛋白,与已知的来自中国的对应物具有58%的氨基酸序列同源性gydF4y2Ba紫紫菜gydF4y2Ba(KAA8497371)和gydF4y2BaGracilariopsis ChordagydF4y2Ba(PXF50105),在孢子体和配子体中,LC分别比NC提高了0.4倍和0.5倍。与NC相比,LC处理下孢子体和配子体中阴离子交换蛋白DN107803_c0_g1的表达量分别增加了0.36倍和0.65倍。gydF4y2Ba

此外,与两个生命周期中的NC相比,LC下调了几种ABC转运蛋白(105272_C0_C1,1,109304_C3_G1)的转录物;此外,孢子体中这些底盖物的RPKM值显着高于杂草素体。gydF4y2Ba

不同Ci下c4样酶的转录本丰度和酶活性增加表明CCM具有活性gydF4y2Ba

参与C4途径的关键基因都在这个转录组中被鉴定出来,一些编码这些关键酶的单基因也在附加文件中列出gydF4y2Ba4gydF4y2Ba、表S3。使用不同的预测服务器预测C4-途径中涉及的关键酶的亚细胞位置,结果显示在附加文件中gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,表S4。gydF4y2Ba

BLASTX搜索显示DN107354_C0_G1具有100%氨基酸序列同一性gydF4y2BaPepc.gydF4y2Ba在gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba(登录号AIT70077);预计它既不是线粒体也不是叶绿体,也可以位于细胞溶胶中(附加文件gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,表S4)。我们识别DN101889_C0_G3和DN101912_C0_G1作为转录物gydF4y2BaPepck.gydF4y2Ba由于氨基酸同一性很高(64-77%),并预测它们以线粒体为靶点。DN141134、DN14534和DN87488分别被鉴定为丙酮酸磷酸二激酶的单基因(gydF4y2BaPPDK.gydF4y2Ba);预计前两者位于叶绿体中,并且预测后者位于线粒体中(表S4)。DN74954_C0_G1,DN34191_C0_G1和DN50799_C0_G1编码苹果酸脱氢酶(gydF4y2BaMDHgydF4y2Ba),并预测分别靶向线粒体、另一个细胞位置和叶绿体(表S4)。我们还发现了一些单基因编码gydF4y2Ba我gydF4y2Ba,例如DN75319_c0_g1、DN53078_c0_g1。DN15039_c0_g1和DN105351_c0_g1为丙酮酸羧化酶(gydF4y2BaPYCgydF4y2Ba),前者被预测定位于线粒体,后者定位于细胞的其他位置(表S4)。gydF4y2Ba

在不同CI条件下,在不同CI条件下涉及生化CCM的这些unigenes的表达在RPKM中,并在图1中示出。gydF4y2Ba5gydF4y2BaA.在HC条件下gydF4y2BaMDHgydF4y2Ba,gydF4y2BaPPDK.gydF4y2Ba和gydF4y2BaPepck.gydF4y2Ba在孢子体中,单基因表达上调,而且表达差异明显,尽管RPKM值较低(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba一个)。gydF4y2BaMDHgydF4y2Ba(dn74954_c0_g1),gydF4y2BaPPDK.gydF4y2Ba(DN14534_c0_g1)和gydF4y2BaPepck.gydF4y2Ba(DN101889_C0_G3)与孢子体中的NC相比,分别在HC下诱导1.1-,32-和1.45倍的诱导。这三种基因在配子上的表达如此之低,即它们几乎无法察觉。同时,表达gydF4y2BaPepc.gydF4y2Ba在HC下在这两个寿命中与NC相比下调,并且在孢子体和配子体中降低0.25-和0.45倍(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Baa).在信用证条件下,表示gydF4y2BaPepc.gydF4y2Ba和gydF4y2BaPPDK.gydF4y2Ba与孢子体中的NC条件下,分别上调,分别增加了0.35-1.56倍。虽然表达了gydF4y2BaMDHgydF4y2Ba在孢子体中下降0.57倍。的表达gydF4y2Ba我gydF4y2Ba和gydF4y2BaPYCgydF4y2Ba单基因在两个生命阶段不同Ci浓度下无明显差异(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba一个)。gydF4y2Ba

图5.gydF4y2Ba
figure5gydF4y2Ba

基于RNA-SEQ测定的生物化学CCM参与的一些关键基因的表达水平(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)通过QPCR验证的相对表达水平(gydF4y2BaBgydF4y2Ba)在配子体和孢子体中gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba在三个CI条件下。数据代表三个生物重复的平均值±标准差。相同小写字母后的平均数在gydF4y2BapgydF4y2Ba单向ANOVA和TUKEY测试≤0.05。ME(DN53078_C0_G1),MDH(DN74954_C0_G1)9,PPDK(DN14534 _C0_G1),PEPC(DN101889_C0_G3),PEPC(DN107354_C0_G1),PYC(DN105351_C0_G1),CA(DN105005_C0_G1),BCT(DN101765_C1_G1)gydF4y2Ba

使用实时荧光定量逆转录PCR(QRT-PCR)验证各靶标的基因表达的变化(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Bab)。在八个检测到的unigenes中,大多数基因显示出对转录组数据揭示的类似表达倾向,除了gydF4y2BaPepc.gydF4y2BaUNIGENE(DN107354C0G1)。与NC相比,这在LC下的配子体上升高,而转录组显示在LC和NC条件下没有发散。gydF4y2Ba

我们检测到在不同CI条件下参与该途径的关键酶活性(图。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba一个)。HC下的Pepc酶活性分别为119.3和103.9 nmol / min / min / min / m / g fw,分别高于LC和NC条件下的孢子体和配子体。PEPCK在两个生命周期中显示出非常高的脱羧活性,大于5400 nmol / min / g fw。PEPCK在GCC中的PEPCK酶活性分别高于孢子体,6076.2和6238.7 nmol / min / g fw的高于高。HC下PPDK的酶活性高于LC和NC下的PPDK。此外,孢子体中的PPDKase活性高于腺体细胞高的倍率。还检测到将草酸(OAA)降至苹果酸盐(MAL)的NAD-MDH的还原活性;它在孢子体中常见于配子体,并且在HC和NC:835.6和688.5 nmol / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / min / g fw在hc下的孢子体和配子体。孢子体中的孢子体的活性高于HC下的配子体,347.7和293.3 nmol / min / g fw。PARACEOPHYTES中的PYCASS活性在NC下的孢子体中的孢子囊体分别在323.7和274.5 nmol / min / g fw下,同时在寿命中的HC下类似,在356.8和364.6 nmol / min / g fw下。gydF4y2Ba

图6.gydF4y2Ba
figure6gydF4y2Ba

参与生化CCM的关键酶活性(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)乙醛酸循环(gydF4y2BaBgydF4y2Ba)在配子体和孢子体中gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba在不同Ci条件下。数据代表三个生物重复的平均值±标准差。相同小写字母后的平均数在gydF4y2BapgydF4y2Ba单向ANOVA和TUKEY测试≤0.05。SNC,SLC,SHC,GNC,GLC和GHC如图2所示。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba

我们还检测到含有拟甲氧化物循环的一些关键酶的活性(图。gydF4y2Ba6gydF4y2Bab)。ICL和MS,参与乙醛酸循环的关键酶,显着不同的活动。在NC下观察到ICL的最高活性,在两个寿命中,约520 nmol / min / g fw。在LC下,ICL的最低活性为355和423 nmol / min / m / g fw,在LC下。在三种CI条件下,MS的活性非常低,约为3 nmol / min / g fw。gydF4y2Ba

讨论gydF4y2Ba

不同CI条件下两个生命周期的物理特征gydF4y2Ba

光系统II (YII)的有效光化学量子产量与CO直接相关gydF4y2Ba2gydF4y2Ba同化率,代表光系统Ⅱ的状态[gydF4y2Ba26.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba27.gydF4y2Ba]. 如图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,在相同的培养条件下,叶英在孢子体中的嗜孢子细胞高。桓(2018)研究了两个生命阶段的光合反应的响应gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba增加CO.gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,发现yii在配子体中被提升为cogydF4y2Ba2gydF4y2Ba增加;然而,孢子体的YII没有显著差异[gydF4y2Ba28.gydF4y2Ba].王(2019)据报道,Thalli配子体的净光合速率(Pn)约为Conchocelis孢子体的2.9倍gydF4y2Bap . haitanensisgydF4y2Ba在pH值下 8.0 [gydF4y2Ba29.gydF4y2Ba]. 所有这些结果表明,配子体gydF4y2BaPyropiagydF4y2Ba在相同的培养条件下,通常比孢子体具有更高的光合速率。有趣的是,LC对孢子体的影响大于对配子体的影响,表明LC条件下的光合效率(YII)降低。gydF4y2Ba

影响水生植物光合作用的条件之一是生长环境中的氢离子浓度。培养基的pH值决定了H的比例gydF4y2Ba2gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba,HCOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba和COgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba,然后影响光合速率[gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba]. 由于LC对孢子体YII的负效应比配子体明显,因此LC培养条件下孢子体pH变化相对较小。在HC条件下,配子体的光合效率高于孢子体,因此HC培养基的pH值上升较快。这些结果表明,孢子体和配子体对Ci浓度变化的反应是不同的;与配子体相比,孢子体对LC更敏感,而适当提高Ci(如4 毫米HCOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba)对配子体光系统II的光合效率的提高大于孢子体。gydF4y2Ba

藻类的生理状态与其代谢物密切相关。什么时候gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba在LC下培养,消耗淀粉,如图2所示。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba. He等人(2002年)报告说,当大型藻类处于饥饿状态时,首先消耗大型藻类中的淀粉[gydF4y2Ba31.gydF4y2Ba].什么时候gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba在HC条件下培养,观察到更多的淀粉(图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba).Plastoglobuli,也称为Osmiophilic Globuli,是塑性局部的脂蛋白颗粒[gydF4y2Ba32.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba33.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba34.gydF4y2Ba]. 有趣的是,我们观察到HC和LC与NC相比,在两个不同的生命阶段,质体球的数量发生了变化。这种现象的原因与质球的作用有关。已经证明质体球蛋白在代谢和应激反应途径中起着积极的作用,是不同质体间的代谢交叉点[gydF4y2Ba35.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba36.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

两种不同的生命周期中的生物物理ccmgydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba

面对崛起的全球有限公司的现象gydF4y2Ba2gydF4y2Ba近年来,大型藻类对无机碳酸盐的利用越来越受到研究者的关注gydF4y2BaPyropiagydF4y2Ba.已经进行了工作以探索对崛起的生理反应gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,pH补偿点和添加不同类型抑制剂后的生理反应[gydF4y2Ba19.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba37.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba38.gydF4y2Ba].配体和孢子体的pH补偿点gydF4y2Bap . haitanensisgydF4y2BapH9.9和9.95分别和配子素gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2BapH值是多少 9.65 [gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19.gydF4y2Ba]. 高pH补偿点对应于CCMs的存在[gydF4y2Ba39.gydF4y2Ba].然而,尽管推迟了,但我们仍然缺乏直接的分子证据。在这项研究中,我们发现了编码Ca的大量未成熟,一些未经编码阴离子转运蛋白的未成熟,这可能在运输HCO时发挥作用gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba从外部环境进入细胞。自HCO以来gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba它不能自由地穿过生物膜的脂质双层,它要么被膜转运蛋白转运,要么以CO的形式获得gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,然后由质周CA转换[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

HCOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba两种不同的摄取gydF4y2BaPyropiagydF4y2Ba通过对不同类型抑制剂的生理反应,如乙酰唑胺(AZ)、eCA抑制剂、乙氧唑胺(EZ)、iCA抑制剂和HCO抑制剂,生命阶段已被阐明gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba转运蛋白,4,4'-二硫氰酸盐 - 斯蒂尔贝乙烯-2,2'-二磺酸(DID)。罗和他的同事(2002年)检测了AZ,DID和钒酸盐,与血浆膜相关的ATP酶抑制剂的抑制作用,孢子体gydF4y2Bap . haitanensisgydF4y2Ba. 在添加AZ和钒酸盐后,它们的抑制率分别为25.3%和71.3%,并且推测eCA不是小鼠Ci摄取的重要部分gydF4y2Bap . haitanensisgydF4y2BaConchocelis,大多数通过HCO的主动运输发生了大多数CI吸收gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba和COgydF4y2Ba2gydF4y2Ba[gydF4y2Ba19.gydF4y2Ba].后来,李和他的同事(2016年)表明配子蛋白gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba展示活跃的HCOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba通过研究它们对增强CO的反应gydF4y2Ba2gydF4y2Ba在大气中[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba].最近,王(2019)研究了对配录和孢子体之间的CI利用的生理反应gydF4y2Bap . haitanensisgydF4y2Ba发现AZ和EZ显着抑制了Thallus的PN。对于Conchocelis,EZ的抑制大于AZ的抑制作用。抑制conchocelis的dids大于thallus。所有这些结果表明,ICA和ECA在HCO中发挥必不可少的作用gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba在孢子体中iCA比eCA更重要。同时,HCO的吸收gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba通过DIDS敏感的阴离子转运蛋白在孢子形状中不太重要而不是孢子体[gydF4y2Ba29.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

由于亚细胞定位软件和服务器的局限性,我们无法定义eCA单基因;因此,我们无法确定它们在不同Ci条件下的RNA表达水平。在配子体中检测到一些针对叶绿体的CA基因,如DN38784_c0_g1和DN50495_c0_g1的丰度高于孢子体。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)这表明,与孢子体相比,生物物理CCMs在配子体中起着更重要的作用。gydF4y2Ba

我们鉴定了一些编码阴离子交换蛋白和abc转运蛋白的unigenes,这些编码阴离子交换蛋白和abc转运蛋白的unigenes在LC下表达高于NC。此外,这些编码碳酸氢盐转运体的基因在孢子体中的丰度高于配子体。这些数据与抑制实验证明的阴离子交换蛋白和ABC-转运体对HCO有重要贡献的证据一致gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba孢子体的运输gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

BCTS在微藻和大甲状腺症内分歧。在gydF4y2BaMacrocystis pyriferagydF4y2Ba(gydF4y2Baphaeophyta.gydF4y2Ba)阴离子交换蛋白在碳酸氢盐的吸收中起主要作用,而在微藻中,如gydF4y2BaNannochloropsis大洋洲gydF4y2Ba和gydF4y2Ba莱茵衣藻,gydF4y2Baabc转运体在HCO中起着重要作用gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba运输[gydF4y2Ba41.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba42.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba43.gydF4y2Ba].在gydF4y2Ba三角褐指藻gydF4y2Ba,溶质载体家族是HCOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba运输机[gydF4y2Ba44.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

生物化学CCMgydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba

除C3通路外,还可能存在C4样通路gydF4y2BaPyropiagydF4y2Ba.Fan等人(2007)构建了EST文库gydF4y2Bap . haitanensisgydF4y2Ba孢子体和大量的PEPCK est;他们初步推断,一个类似C4的途径可能存在于植物的孢子体中gydF4y2Bap . haitanensisgydF4y2Ba[gydF4y2Ba21.gydF4y2Ba]. 后来,参与C4样通路的基因在小鼠体内被鉴定出来gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba,除了gydF4y2BaPPDK.gydF4y2Ba[gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba].Xie和他的同事(2013)获得了配子体和孢子体的转录组gydF4y2Bap . haitanensisgydF4y2Ba发现了一些参与c4通路的关键基因,但没有发现编码的unigenesgydF4y2BaPPDK.gydF4y2Ba或gydF4y2BaMDHgydF4y2Ba.根据RNA相对表达水平,它们推断C4样途径在孢子体中发挥作用gydF4y2BaPepck.gydF4y2Ba和gydF4y2BaPepc.gydF4y2Ba[gydF4y2Ba23.gydF4y2Ba].事实上,到目前为止还没有足够的直接证据来支持这种意见。gydF4y2Ba

在我们的工作中,我们不仅发现了所有参与c4样途径的关键基因,包括编码的unigenesgydF4y2BaPPDK.gydF4y2Ba,但我们还在不同的CI条件下检测了这些酶的活性。在转录物水平上,我们发现C4样途径中涉及的每个基因具有少量unigenes(表S3),这可能表明大多数基因属于多拷贝基因家族。如图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba结果表明,当Ci条件从NC转移到HC/LC时,参与C4样通路的单基因表现出不同的反应。虽然一些单基因的RNA丰度与gydF4y2BaPPDK.gydF4y2Ba或gydF4y2BaPepck.gydF4y2Ba基因在两个寿命中非常低,当CI条件从NC转移到HC / LC时,表达显而易见。gydF4y2Ba

在酶活性水平上,参与c4样途径的关键酶表现出相似的趋势,HC条件下的酶活性高于其他Ci条件。从这些结果来看,我们初步认为这些关键基因在不同Ci条件下的表达并不对应于相对酶活性。gydF4y2Ba

在这项工作中观察到高糖酶脱羧活性但低百分点活动。其他大草原也已经观察到这种情况。徐(1991)报道了这种现象在棕色gydF4y2Ba海带gydF4y2Ba[gydF4y2Ba45.gydF4y2Ba].后来,邵(2019年)在HC条件下发现了非常高的PEPCK脱羧活性(0.1米khcogydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)gydF4y2BaSaccharina粳稻gydF4y2Ba但他们没有检测到蛋白酶活性[gydF4y2Ba46.gydF4y2Ba].他(2013)据报道,Pepckase显示出更高的脱羧活性,但羧化活性降低gydF4y2Bap . haitanensisgydF4y2Ba[gydF4y2Ba47.gydF4y2Ba].Kremer和Küppers发现,在一些红色、绿色和棕色大型藻类中,PEPCase活性非常低或无法检测到[gydF4y2Ba48.gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

由于大多数宏观物质中存在低百分点活性,我们研究了另一种羧化酶 - 脓液。PYC在非光合生物中起作用,但近年来,gydF4y2BaPYCgydF4y2Ba基因已经在各种水生光养生物中被发现,例如gydF4y2Bac . reinhardtiigydF4y2Ba和gydF4y2Ba小球藻Variabilis.gydF4y2Ba[gydF4y2Ba49.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba50.gydF4y2Ba]. Tsuji和他的同事发现了一个位于PYC的质体,并提出EhPYC1有助于细胞中的活性β-羧化gydF4y2BaEmiliania Huxleyi.gydF4y2Ba为C4化合物的合成开辟了一条新的途径[gydF4y2Ba50.gydF4y2Ba].在我们的作品中,Pycase比Pepcase显示出更高的羧基活性,从而为Pepckase脱羧的OAA提供OAA。也就是说,PYC在生化中共的中央化学CCM中发挥着主要的羧化作用gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba. 据我们所知,这是这方面的第一份报告。gydF4y2Ba

OAA和MAL也是过氧化物酶体乙醛酸循环的一部分,在这个循环中碳水化合物由C2化合物合成[gydF4y2Ba51.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba52.gydF4y2Ba].研究了乙醛酸环的关键酶活性,ICL和MS。较高的ICL活性和较低的MS活性表明乙醛酸循环对MAL生成的贡献较弱。而在本研究中,nadh - mdhase表现出较高的还原活性,生成MAL,细胞质中的MAL可进入线粒体用于其他途径,如TCA循环和C4-like CCM途径。gydF4y2Ba

结合我们预测的亚细胞定位结果、酶活性和从转录组生成的推测的C4途径,我们构建了生化CCM的概述gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba(图。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba). 当然,精确的亚细胞定位还需要定位实验的证明。我们初步认为C4样通路可能位于线粒体内,属于PEPCK亚型。一些参与此途径的酶,如PEPC和MDH,具有胞浆定位的异构体,并可能在胞浆中发挥作用。C4样通路不仅在孢子体中起作用,而且在NC和HC条件下的配子体中也起作用。gydF4y2Ba

图7.gydF4y2Ba
figure7gydF4y2Ba

推测的生化CCM通路图gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba基于预测的亚细胞位置、酶活性和转录组指示的途径。实线表示直接作用,虚线表示间接作用。红色箭头表明该基因在HC条件下表达上调。酶活性用不同的颜色表示,颜色越深酶活性越高。CIT:柠檬酸盐;ICA:异柠檬酸盐;SUC:琥珀酸盐;甘氨酸:乙醛酸盐;α-KG:α-酮戊二酸gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

CCM in.gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba包括生物物理CCM和生物化学CCM,它们对生长起着至关重要的作用gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba.根据环境CI浓度,两种CCMS执行不同的作用。生物物理CCM在配子上比在孢子体中发挥更重要的作用,并且C4样途径也在高CI条件下发挥作用,解释了对孢子体具有比孢子体具有更高的光合作用率的原因。此外,PYC在生化CCM中起主要的羧化作用gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

方法gydF4y2Ba

藻材料gydF4y2Ba

野生资源gydF4y2BaPyropia yezoensis.gydF4y2Ba(上田)M。S黄和H。G崔最初是在中国山东省青岛市收集的,当地政府允许他们收集。然后是孢子体gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba的配子体是在实验室条件下由孢子体产生的。配子体和丝状孢子体在不同溶解Ci浓度的人工海水中孵育前,在普罗瓦索利富营养化海水培养基中18°C、12 h光照、12 h黑暗、30 μmol/m培养gydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ s。gydF4y2Ba

人工海水(g/L:NaCl 20.758,NaSOgydF4y2Ba4gydF4y2Ba3.477, CaClgydF4y2Ba2gydF4y2Ba1,KCl 0.587,MgClgydF4y2Ba2gydF4y2Ba·6小时gydF4y2Ba2gydF4y2Ba9.359 O, NaHCOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba0.17,KBr 00845,高gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba薄gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba0.0225,NAF 0.0027,SRCL·6HgydF4y2Ba2gydF4y2BaO.0214)用于NC条件。没有nahcogydF4y2Ba3.gydF4y2Ba在人造海水中代表LC和4 mm HCOgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba−gydF4y2Ba(0.34 g/L)在含HC的人工海水中。纳科gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba高压灭菌后加入人造海水中,然后将pH调节至约8.1。gydF4y2Ba

转录组采样,图书馆施工,测序和分析gydF4y2Ba

配子体和孢子体在上述三种培养基(LC、NC、HC)中用冷白光(30°C)在多培养器MC 1000-OD(Photon Systems Instruments,Drasov,捷克共和国)中培养 μmol光子/mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ s)在18°C。将新鲜材料(0.05g)接种到80ml培养基中,每种CI浓度为三个生物学重复。为了避免外部碳源的干扰,培养基与高纯度氮和氧气的混合气体连续鼓泡(4:1)。在培养54小时后,收集18个样品以进行转录组分析。使用Trizol试剂(Invitrogen,Thermo Scientific,USA)从每个样品中提取总RNA。用分光光度计(NanoDrop-1000,Thermo Scientific,USA)评估总RNA的浓度和纯度。使用Truseqtm RNA样品制备试剂盒(Illumina,USA)制备链中非特异性转录组文库,并在Biozeron Biotech的Illumina Hiseq 2000使用Illumina Hiseq 2000测序2×150bp运行(配对端)。中国有限公司。gydF4y2Ba

测序后,使用Trimmomatic软件(gydF4y2Bahttp://www.usadellab.org/cms/uploads/supplementary/TrimmomaticgydF4y2Ba).对适配器序列和较低质量的reads(小于30bp或质量评分低于20)进行过滤,获得高质量的mRNA测序reads(附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba、表S1)。使用Trinity软件V2.2.0 (gydF4y2Bahttp://trinityrnaseq.sourceforge.net/gydF4y2Ba)产生装配基因集。本研究中产生的所有原始读数已存入中国国家基因库(gydF4y2Bahttps://db.cngb.org/cnsa/gydF4y2Ba),注册码CNP0000880。gydF4y2Ba

组装的基因组用于对NR,Swiss-Prot和Kegg数据库进行BLASTX搜索(BLAST + 2.7.1,E值≤1E-5),用于功能注释。每种实验条件下的基因表达被测量,因为对准的读取基因的对齐的读数(版本2.0.4)和标准化为RPKM值。gydF4y2Ba

光合参数和pH的测量gydF4y2Ba

pH、PSII的叶绿素荧光(YII)、最大量子产额(Fv/Fm)和溶解COgydF4y2Ba2gydF4y2Ba和OgydF4y2Ba2gydF4y2Ba实时在平板光生物反应器中实时检测浓度(来自光子系统仪器的光生物反应器FMT 150)。培养条件与多培养仪MC 1000-OD生物反应器的条件相同,具有0.4g鲜重(FW)的0.4ggydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba配子体或孢子体加入800ml培养基中。进行了3个生物重复。gydF4y2Ba

存在分析gydF4y2Ba

用qRT-PCR法测定上述培养物中表S5所列基因的相对表达水平。如前所述,采用标准方法(瑞士罗氏)进行qRT-PCR[gydF4y2Ba53.gydF4y2Ba[含有真核引发因子4a(EIF4a,trinity_dn83248_c0_g1)作为内部参考基因。对每个样品进行三份QRT-PCR。通过与每组中的NC条件,孢子体基团和配子体组中的NC条件进行比较来确定每个基因的相对表达。用于QRT-PCR分析的引物对在附加文件中列出gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,表S5。gydF4y2Ba

统计分析gydF4y2Ba

本研究中的所有结果都显示为平均值±标准偏差(gydF4y2BangydF4y2Ba = 3). The data were firstly analyzed using one-way ANOVA and then Tukey’s test was used for post hoc analysis at the α = 0.05 significance level. All analyses were carried out using SPSS 18.0 (SPSS Inc., Chicago, Il, USA).

蛋白质亚细胞定位的预测gydF4y2Ba

为了更好地了解CCM的生化途径gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba,需要参与该途径的推定蛋白质的亚细胞位置的信息是必要的。使用四个程序,信号,氯,灭菌剂和靶标来预测亚细胞定位。信号5.0服务器(gydF4y2Bahttp://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/gydF4y2Ba)预测了信号肽的存在及其在古生菌、细菌和真核生物蛋白中的裂解位点。ChloroP (gydF4y2Bahttp://www.cbs.dtu.dk/services/chlorop/gydF4y2Ba)预测蛋白质序列中叶绿体过渡肽(CTP)的存在和潜在的CTP切割位点的位置。MitoproT计算能够支持线粒体靶向序列和切割位点的N-末端蛋白质区[gydF4y2Ba54.gydF4y2Ba].TargetP-2.0服务器(gydF4y2Bahttp://www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/gydF4y2Ba)预测N-末端前序列的存在:信号肽、线粒体转运肽、叶绿体转运肽或类囊体管腔转运肽。将四个项目的结果汇总,选择得分较高或预测结果相同的位置作为特定蛋白质的预测定位。编码生物化学CCM途径中关键酶的单基因在附加文件中列出gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,表S4。gydF4y2Ba

测量参与c4样途径和乙醛酸循环的酶活性gydF4y2Ba

使用量化试剂盒(KEMING BIOTECH,CHINA)根据用户手册测量Pepc,Pepck,PPDK,NADP-ME,NAD-MDH,PYC,MS和ICL的酶活性。在该方案中,在冰上研磨约100mg的新鲜藻类材料,并加入来自各种试剂盒的1ml萃取缓冲液。将混合物搅拌至均匀性并在4℃下离心,10,000离心 ggydF4y2Ba10分钟。在冰上温育上清液以进行进一步的酶测定。使用UV-1800分光光度计测定酶活性,通过在总体积为0.2ml和三份的总体积和三份的340nm以上的吸光度变化和三次中,使用UV-1800分光光度计测定。酶活性单元定义为Nmol NAD(P)H氧化或NAD(P)+每克鲜重的每分钟减少。通过根据试剂盒的方案测量412nm处的吸光度变化来确定MS活性。gydF4y2Ba

透射电子显微镜gydF4y2Ba

培养54天后在离心管中收集样品 H然后将样品固定在4%戊二醛0.01的溶液中 M磷酸盐缓冲液,pH 7.4,第4页 °C,然后离心10分钟 最小值,5000 在室温下为g。用磷酸盐缓冲液洗涤颗粒,然后在磷酸盐缓冲液中用1%四氧化锇(Ted Pella公司,加利福尼亚州,美国)后固定,pH 7.4,对于1.5 h后用0.01洗涤三次 M磷酸盐缓冲液4 摄氏度。样品在30%到100%的乙醇中脱水,用丙酮(中国莱阳铁塔)和环氧树脂(SPI)渗透 − 化学,美国)的混合物,并嵌入和聚合在环氧树脂。切片用Leica EM UC7超薄切片机(德国Leica Microsystems)切割,柠檬酸盐染色,透射电子显微镜(HT7700,日本东京日立)检查。gydF4y2Ba

数据和材料的可用性gydF4y2Ba

所有支持本文结果的数据集都包含在本文及其附加文件中。本研究中转录组的原始读数可通过以下链接访问:gydF4y2Bahttp://db.cngb.org/cnsa/project/CNP0000880/reviewlink/gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

缩写gydF4y2Ba

ABC运输公司:gydF4y2Ba

ATP绑定盒式磁带传输车gydF4y2Ba

AZ:gydF4y2Ba

乙酰唑胺gydF4y2Ba

BCT:gydF4y2Ba

碳酸氢盐转运蛋白gydF4y2Ba

CA:gydF4y2Ba

碳酸酐酶gydF4y2Ba

eCA:gydF4y2Ba

细胞外碳酸脱水酶gydF4y2Ba

美东时间:gydF4y2Ba

表达序列标签gydF4y2Ba

CCM:gydF4y2Ba

碳富集机理gydF4y2Ba

ICA:gydF4y2Ba

内部加利福尼亚州gydF4y2Ba

置信区间:gydF4y2Ba

无机碳gydF4y2Ba

HC:gydF4y2Ba

高碳gydF4y2Ba

ICL:gydF4y2Ba

异柠檬酸盐酶gydF4y2Ba

LC:gydF4y2Ba

低碳gydF4y2Ba

MDH公司:gydF4y2Ba

苹果酸脱氢酶gydF4y2Ba

我:gydF4y2Ba

苹果酸脱氢酶gydF4y2Ba

小姐:gydF4y2Ba

苹果酸合酶gydF4y2Ba

NC:gydF4y2Ba

正常的碳gydF4y2Ba

Pepc:gydF4y2Ba

磷丙酮酸羧化酶gydF4y2Ba

PEPCK:gydF4y2Ba

磷酸丙酸羧基酮糖gydF4y2Ba

PPDK:gydF4y2Ba

丙酮酸磷酸磷酸酯直立通酶gydF4y2Ba

PYC:gydF4y2Ba

丙酮酸羧基化酶gydF4y2Ba

公里数:gydF4y2Ba

每千碱基外显子模型每百万次读取gydF4y2Ba

TEM:gydF4y2Ba

透射电子显微镜法gydF4y2Ba

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下载参考gydF4y2Ba

致谢gydF4y2Ba

我们感谢魏洲博士(江苏海洋渔业机构,中国南通,中国)多年来,我们还感谢朱义朱(常熟工业大学)教授的超微结构的指导gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

基金gydF4y2Ba

该工作得到了中国国家自然科学基金(41876160,41876163),中国国家重点研发计划(2016年FFC1400602-03),以及Yantai City的主要研发计划(2018SFBF069)。这些融资机构在研究设计,数据收集,分析中没有作用,以书面撰写手稿或决定提交出版物的工作。gydF4y2Ba

作者信息gydF4y2Ba

从属关系gydF4y2Ba

作者gydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

BZ构思,设计研究并分析了转录组数据;XX做了生理实验和制造表。XL对这项工作进行了统计分析。LH培养材料并测量酶。YS做了TEM部分并观察到它们。GW讨论了结果并修改了稿件。所有作者阅读并认可的终稿。gydF4y2Ba

通讯作者gydF4y2Ba

对应于gydF4y2BaGuangce王gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

伦理宣言gydF4y2Ba

道德认可和参与同意gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

出版许可gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

利益争夺gydF4y2Ba

所有作者宣布他们没有竞争利益。gydF4y2Ba

附加信息gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba

《自然》杂志对已出版的地图和附属机构的管辖权主张保持中立。gydF4y2Ba

补充信息gydF4y2Ba

附加文件1:表S1。gydF4y2Ba

配子体和孢子体样本RNA-seq数据质量控制的统计gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba在不同Ci条件下。gydF4y2Ba

附加文件2:图S1。gydF4y2Ba

转录组序列长度分布。gydF4y2Ba

附加文件3:表S2。gydF4y2Ba

总结gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba转录组。gydF4y2Ba

附加文件4:表S3。gydF4y2Ba

一些unigenes的身份值和亚型gydF4y2BaP. yezoensis.gydF4y2Ba参与生化和生物物理的CCM。gydF4y2Ba

附加文件5:表S4。gydF4y2Ba

预测一些unigenes的亚细胞定位,其编码有涉及生物化学和生物物理CCM的关键酶gydF4y2BaP.yezoensisgydF4y2Ba.分析基于各种计算计划的预测。缩写:Y:是的;gydF4y2Ba-,gydF4y2Ba未检测到;C、 叶绿体;M、 线粒体;O、 其他;信号肽。gydF4y2Ba

附加文件6:表S5。gydF4y2Ba

qRT-PCR引物。gydF4y2Ba

权利和权限gydF4y2Ba

开放访问gydF4y2Ba本文是根据知识共享署名4.0国际许可证授权的,该许可证允许以任何媒体或格式使用、共享、改编、分发和复制,只要您给予原作者和来源适当的信任,提供到知识共享许可证的链接,并指出是否进行了更改。本文中的图像或其他第三方材料包含在文章的知识共享许可证中,除非在材料的信用额度中另有说明。如果材料未包含在文章的知识共享许可证中,并且您的预期用途不受法律法规的允许或超出允许的用途,您将需要直接获得版权持有人的许可。要查看此许可证的副本,请访问gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/gydF4y2Ba.Creative Commons公共领域奉献豁免(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/gydF4y2Ba)适用于本文中提供的数据,除非另有用入数据的信用额度。gydF4y2Ba

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引用本文gydF4y2Ba

张,B.,谢,X.,刘,X.gydF4y2Ba等。gydF4y2Ba碳酸盐浓度机制gydF4y2BaPyropia yezoensis.gydF4y2Ba(红藻门):来自转录组学和生化数据的证据。gydF4y2BaBMC植物BIOL.gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba424 (2020). https://doi.org/10.1186/s12870-020-02629-4gydF4y2Ba

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关键词gydF4y2Ba

  • 碳浓缩机制gydF4y2Ba
  • 酶活性gydF4y2Ba
  • Pyropia yezoensis.gydF4y2Ba
  • 光合效率gydF4y2Ba
  • 转录组gydF4y2Ba