太湖藍(lán)藻藻塊微環(huán)境宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究.pdf

1、藍(lán)藻水華的爆發(fā)嚴(yán)重污染了淡水資源，從而引發(fā)供水危機(jī)，對(duì)環(huán)境和人們的生產(chǎn)生活都產(chǎn)生了一定的影響。近年來(lái)，隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化的加劇，藍(lán)藻水華的頻繁爆發(fā)致使無(wú)錫太湖水體生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。太湖藍(lán)藻水華的研究和治理成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，但是到目前為止對(duì)于藍(lán)藻水華的治理依然沒(méi)有十分有效地方法，且真正從生物學(xué)分子水平上對(duì)太湖藍(lán)藻的研究也比較欠缺。將宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)應(yīng)用到藍(lán)藻水華的研究中，對(duì)藍(lán)藻水華爆發(fā)過(guò)程中真正起作用的基因進(jìn)行研究，對(duì)于太湖藍(lán)藻的研究和治理

2、具有非常重要的意義。
　　本實(shí)驗(yàn)主要以藍(lán)藻藻塊為研究對(duì)象，其中藍(lán)藻藻塊是藍(lán)藻及其他微生物在水華形成階段的水體表面聚集而成。利用宏轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)對(duì)太湖藍(lán)藻藻塊進(jìn)行研究分析，得出藍(lán)藻藻塊微環(huán)境生物群落的分類(lèi)分析、功能分類(lèi)、代謝通路分析以及與藍(lán)藻爆發(fā)相關(guān)的能力代謝通路分析等，并對(duì)藍(lán)藻爆發(fā)前期、爆發(fā)中期、爆發(fā)期及死亡期四個(gè)時(shí)期樣本進(jìn)行了差異表達(dá)基因的研究分析。論文的具體內(nèi)容主要分為如下幾個(gè)部分:
　　1、總RNA提取及質(zhì)控:將采集到

3、的藍(lán)藻藻塊進(jìn)行處理，并對(duì)樣本中的總RNA進(jìn)行提取及質(zhì)控。總RNA的完整性和純度都是影響文庫(kù)構(gòu)建及測(cè)序質(zhì)量的關(guān)鍵所在，高質(zhì)量的總RNA在整個(gè)研究中起到了至關(guān)重要的作用。
　　2、測(cè)序文庫(kù)構(gòu)建:由于本論文主要以樣本中的mRNA為研究對(duì)象，所以對(duì)于在總RNA中占比最多的rRNA進(jìn)行了去除，隨后進(jìn)行高通量測(cè)序文庫(kù)的構(gòu)建，并對(duì)構(gòu)建好的文庫(kù)進(jìn)行質(zhì)量控制，以構(gòu)建符合Illumina測(cè)序平臺(tái)的文庫(kù)。
　　3、藍(lán)藻藻塊微環(huán)境的生物信息學(xué)分析:

4、利用生物信息學(xué)分析方法對(duì)太湖藍(lán)藻藻塊群落進(jìn)行活性生物體的分類(lèi)分析、功能分類(lèi)及代謝通路分析等。其中對(duì)于整個(gè)藍(lán)藻藻塊群落進(jìn)行了界、門(mén)、綱、目、科、屬、種水平的細(xì)化分類(lèi)，細(xì)菌界占據(jù)了96.66％，銅綠微囊藻在該藻塊群落中的表達(dá)豐度最高。通過(guò)研究該微環(huán)境活性生物的基因功能分類(lèi)和代謝通路，將與藍(lán)藻爆發(fā)相關(guān)的氮素代謝通路和磷酸鹽-亞磷酸鹽代謝通路進(jìn)行了分析，并挖掘出在脫氮過(guò)程中（反硝化作用與厭氧氨氧化作用）起催化作用的酶（基因）及產(chǎn)生這些酶的生物體

5、，為藍(lán)藻水華的研究和治理提供了新思路。
　　4、差異表達(dá)基因分析:將四個(gè)時(shí)期的藍(lán)藻藻塊樣本進(jìn)行比較分析，并對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行代謝通路富集分析。其中，發(fā)現(xiàn)了參與到氮素代謝中的差異表達(dá)基因在藍(lán)藻爆發(fā)前期、爆發(fā)中期及爆發(fā)期基本無(wú)差異，而在藍(lán)藻死亡期時(shí)表達(dá)上調(diào)。這些參與到脫氮過(guò)程中的差異表達(dá)基因?qū)τ诮档退w中的氮素濃度起到了非常重要的作用。
　　5、結(jié)論:本項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)了在藍(lán)藻爆發(fā)期的脫氮過(guò)程中起催化作用的基因及產(chǎn)生這些酶的生物體，并且