全 文 ：第36卷 第5期 水 生 生 物 学 报 Vol. 36, No.5
2 0 1 2 年 9 月 ACTA HYDROBIOLOGICA SINICA Sep. , 2 0 1 2

收稿日期: 2011-09-23; 修订日期: 2012-06-28
基金项目: 国家自然科学基金(No. 30571446); 福建省自然科学基金(No. 2009J01193)资助
作者简介: 邹路阳(1985—), 男, 四川绵阳人; 硕士研究生; 主要从事海洋分子生物学的研究。E-mail: zly-511@163.com
通讯作者: 徐虹(1973—), 女, 湖南常德人; 博士, 副教授; E-mail: hxu@xmu.edu.cn

DOI: 10.3724/SP.J.1035.2012.00898
FtsZ在钝顶螺旋藻形态建成中的作用
邹路阳1 吴 娟2 曾群安1 徐 虹1
(1. 厦门大学生命科学学院, 厦门 361005; 2. 湖南人文科技学院生命科学系, 娄底 417000)
摘要: 为了研究细胞骨架蛋白 FtsZ在螺旋藻形态建成中的作用, 通过 PCR克隆了 ftsZ基因并进行原核表达,
对表达的融合蛋白进行了纯化。通过免疫小鼠制备了 FtsZ 的多克隆抗体。分别用 Western blot 和免疫荧光
技术检测螺旋藻不同形态藻丝体中 ftsZ 的表达和定位。结果表明, 在两株不同螺旋藻 Spirulina platensis
FACHB869和 FACHB882中, ftsZ在直线形藻丝体中的表达量都高于螺旋形藻丝体。免疫荧光定位结果显示,
FtsZ 蛋白在藻细胞中呈环状分布于细胞膜上, 且这种环状结构在直线形藻丝体中排列较密而在螺旋形藻丝
体中排列疏松。 ftsZ在不同形态藻丝体中的表达量和细胞定位差异说明, 细胞骨架蛋白 FtsZ可能通过改变
细胞刚性而参与螺旋藻形态建成。
关键词: 钝顶螺旋藻; FtsZ; 细胞骨架蛋白; 形态建成
中图分类号: Q344+.1 文献标识码: A 文章编号: 1000-3207(2012)05-0898-07

螺旋藻 (Spirulina), 又称节旋藻 (Arthrospira),
属于蓝藻门, 颤藻纲, 螺旋藻属, 是一种多细胞、不
分枝、无异形胞的微型丝状藻, 藻丝体长约 50—500
µm, 呈有规则的螺旋形或波浪形。但在养殖过程或
实验室培养条件下, 藻丝体的这种形态会受到营养
条件、光照、温度和盐度等诸多环境因子的影响而
发生改变, 变异成藻丝长度和螺旋度不等的弯曲形,
甚至直线形或其他扭曲形[1－4]。目前对这种变异产生
的机制尚不清楚。但近年来, 不少学者在生理生化
及分子遗传水平上对这种形态变异进行了一些探索,
并提出了不同的看法。Van, et al.[5]认为藻丝体的不
同形态变化可能是由于细胞表面失水或复水使细胞
刚性发生改变的结果。Vladeanu, et al.、陈必链等和
Rajagopal, et al.的研究表明, 用 60Co-γ射线、激光及
UV-B 等照射螺旋藻导致其形态的改变, 可能与照
射后螺旋藻细胞内光合色素蛋白的表达及活性改变
有关 [6—10]。Wang, et al. [4]报道发生形态改变的螺旋
藻在基因组和蛋白质组水平上存在差异。 Hong-
sthong, et al. [11]的研究则表明不同形态藻丝体差异
表达的蛋白涉及能量代谢、细胞壁的合成、翻译和
调控等多种功能。本实验室也发现, 螺旋藻不同形
态藻丝体在生长速率、叶绿素含量、光合作用和蛋
白表达上存在差异[12, 13]。由此可见, 螺旋藻形态变
异是一个非常复杂的过程 , 受到多种因素的调控 ,
而对于它的调控机理目前仍不得而知。随着大量基
因组的测序成功及荧光定位技术的发展, 特别是原
核细胞骨架的发现, 原核细胞形态决定机制的研究
逐渐深入到分子层面。
长期以来, 人们一直认为原核生物的细胞形态
是由细胞壁维持的, 但是, 随着 FtsZ、MreB和 Cres
三种细菌细胞骨架蛋白的发现, 研究者逐渐意识到,
在原核生物中也存在类似真核生物的细胞骨架, 这
些骨架蛋白不仅参与原核细胞的细胞分裂和染色体
分离, 而且还很有可能是决定和维持原核细胞形态
建成的主要物质[14—17]。我们以前的研究发现, 在螺
旋藻不同形态藻丝体中 FtsZ存在差异表达, 因此认为
它很有可能直接参与了螺旋藻螺旋形态的建成[12]。
FtsZ 是调控原核生物细胞分裂的主要蛋白, 它与真
核细胞微管蛋白的结构和功能有很多相似之处。
FtsZ与GTP结合后能装配成中空的 FtsZ原丝, 并环
5期 邹路阳等: FtsZ在钝顶螺旋藻形态建成中的作用 899
绕细胞膜内壁形成螺旋丝状结构。细胞分裂时 ,
FtsZ 原丝在细胞分裂位点装配形成一个环状结构
(称为 Z环), Z环参与细胞分裂中隔膜和新生壁的形
成[18,19]。在 C. crescentus中, 细胞壁肽聚糖前体合成
酶 MurG 由 FtsZ 环召集到细胞分裂处, 同样在 E.
coli中也有发现细胞壁合成依赖于 FtsZ环[20]。除了
分裂位点新生壁外, FtsZ 与细胞两极附近侧壁合成
也有关, 这说明 FtsZ对细胞壁合成有重要作用。目
前普遍认为 , 原核细胞形态决定取决于三个因素 :
膨压、细胞壁和细胞骨架[21]。因此, 细胞骨架蛋白
FtsZ 在不同形态藻丝体中的表达差异以及它在细胞
壁合成中的重要作用说明, 它极有可能参与了螺旋
藻形态建成。为了研究 FtsZ在螺旋藻形态建成中的
作用, 我们克隆了该基因, 制备了它的多克隆抗体,
并对其表达量和细胞定位进行了研究。
1 材料与方法
1.1 藻种及培养条件
Spirulina platensis FACHB869和 FACHB882购
自中科院水生生物研究所; 直线形藻丝体为本实验
室参照常锋毅等的方法从该藻纯培养中分离得到[22],
分别标记为 869 L和 882 L, 正常螺旋形态的藻分别
标记为 869S 和 882S。不同形态藻丝体均分别用新
鲜的 Zarrouk 培养液在 26 , 80℃ μmol/(m2·s)强光下
连续光照摇培。
1.2 螺旋藻染色体 DNA的提取
参照徐虹等的方法进行[23]。
1.3 ftsZ基因的扩增
以螺旋藻染色体 DNA 为模板 , 用引物 P1:
5′-GGGGATCCATGCTTGATAAGAGCAATCTGGG
A-3′和 P2: 5′-AAGAATTCCTACCGACCAGGAGGC
GGACGGCGA-3′(上海生工生物工程有限公司合成)
进行扩增。反应液为 50 μL, 含有 1×PCR buffer, 200
μmol/L dNTP, 1.5 mmol/L MgCl2, 0.6 μmol/L引物,
50 ng模板 DNA, 2.5U Taq酶。扩增条件为 94℃预变
性 5min, 然后 94 45s, 58 45s, 72 90s, 35℃ ℃ ℃ 个循
环, 最后于 72℃保温 10min。扩增产物经 0.8%的琼
脂糖凝胶电泳检测。
1.4 质粒的构建
将 PCR扩增的 ftsZ基因插入 pMD18-T载体中,
经测序证明序列正确后, 用 BamHⅠ/EcoRⅠ双酶切
含扩增片段的 pMD18-T载体, 经琼脂糖凝胶电泳后
挖胶回收 1.2 kb 大小的 ftsZ 片段, 连接到经同样双
酶切的 pET-28a 质粒中, 通过测序确保插入的 ftsZ
基因与质粒的阅读框架一致。
1.5 目的蛋白的诱导表达
将重组表达质粒 pET28a-ftsZ 转化 E. coli
BL21(DE3)plysS, 然后涂布 120 μg/mL Ampr LB培
养基固体平板, 37℃培养过夜。挑取单菌落于 4 mL
LB 培养基(Ampr 100 μg/mL)摇至 A600=0.8—1.0 之
间时将菌液转接于 100 mL 培养基 , 37℃摇至
A600=0.7左右时, 加 IPTG至终浓度 0.5 mmol/L, 然
后将菌液转至 28℃诱导 6h。5000 r/min离心 10min
收集诱导培养的菌体, 将诱导的菌液经超声破碎后
分别取上清和沉淀进行 SDS-PAGE电泳以分析蛋白
的表达状态。
1.6 目的蛋白的纯化
收集经 IPTG 诱导培养的菌体并重悬于结合缓
冲液(50 mmol/L NaH2PO4, pH 8.0; 300 mmol/L NaCl;
10 mmol/L 咪唑 )中超声破碎 , 15000 r/min 离心
15min取上清过 Ni-NTA His Bind Resin柱, 收集流
出液 ; 以 8 倍柱床体积漂洗缓冲液 (50 mmol/L
NaH2PO4 pH 8.0; 300 mmol/L NaCl; 40 mmol/L 咪唑)
洗柱, 收集漂洗组分; 3 倍柱床体积的洗脱缓冲液
(50 mmol/L NaH2PO4 pH 8.0; 300 mmol/L NaCl; 250
mmol/L 咪唑)洗脱目的蛋白, 分三部分收集。各收
集组分进行 SDS-PAGE分析。
1.7 多克隆抗体的制备
用原核表达并纯化的 6×His-FtsZ 免疫昆明小
鼠。免疫前每只小鼠取 20 μL血清作为阴性对照备
用。首次免疫用弗氏完全佐剂乳化 6×His-FtsZ 后,
采用腹腔和皮下多点混合注射, 腹腔注射 100 μL,
皮下各点 25 μL, 蛋白用量为 200 μg/只。此后每隔
7d 加强免疫一次, 共 3 次。加强免疫用弗氏不完全
佐剂, 所用剂量同首次免疫。30d后摘眼球取血, 4℃
静置过夜, 取血清, −20℃保存。
1.8 Western-blot检测
不同形态藻丝体总蛋白进行 SDS-PAGE, 电转
移到 PVDF膜上, TBS洗膜; 用含 5%脱脂奶的 TBST
37℃封闭 30min, TBST 洗膜; 一抗 1∶1000 稀释,
分别加到相应的 PVDF膜上室温孵育 1h, TBST洗膜;
加入 1∶2000稀释的羊抗鼠 IgG-HRP 室温孵育 1h,
TBST 洗膜 ; 加入显色剂 (0.5 mg/mL DAB、 0.4
mg/mL NiCl2、0.0015% H2O2、50 mmol/L Tris-Cl, pH
7.6)显色至阳性条带清晰而背景几乎无色时 , 用自
来水冲洗终止反应。使用 BandScan软件进行蛋白定
900 水 生 生 物 学 报 36卷
量分析, 分析结果来源于 3次独立实验。
1.9 FtsZ的免疫荧光定位
培养螺旋藻 Spirulina platensis至 A560 0.5－1.0,
4000 r/min 离心收集藻细胞, 加入适量 PBS 重悬藻
细胞, 超声波处理 5 次, 输出功率为 5 W, 每次 2s;
低速离心收集藻细胞, 用 PBS洗涤 3遍, 每次 5min;
用 4%多聚甲醛常温固定 30min, PBS 洗涤 3 次; 冰
甲醇处理 5min, 冰丙酮处理 30s; PBS 洗涤 3 次;
用含 1% BSA的 PBS封闭藻细胞 1h, 加入小鼠多克
隆抗体, 4℃孵育过夜; PBS 洗涤三次后, 用 FITC
标记的羊抗鼠荧光二抗孵育 1h; PBS洗涤 4次, 取一
滴藻液于载玻片上, 加一滴防荧光萃灭剂, 盖上盖
玻片, 用指甲油封片, 荧光显微镜下观察 FtsZ 的细
胞定位。
2 结果
2.1 钝顶螺旋藻 ftsZ的克隆
取 A560为 0.8左右的螺旋藻藻液 50 mL, 离心后
提取藻总 DNA, 以总 DNA为模板, P1和 P2为引物
PCR扩增 ftsZ基因, 扩增产物经 0.8%的琼脂糖凝胶
电泳检测, 结果表明, 扩增产物的大小约为 1200 bp,
与预期结果相符合(图 1)。



图 1 ftsZ基因的 PCR扩增
Fig. 1 PCR amplification of ftsZ
M1. DL2000 DNA; 1. PCR production of ftsZ

2.2 融合表达载体的构建与 FtsZ蛋白的诱导表达
融合表达载体 pET28a-ftsZ 的构建和鉴定 为
了研究 FtsZ在螺旋藻中的表达和定位, 需要将 FtsZ
进行外源表达纯化后制备多克隆抗体。首先将经
P1、P2扩增并测序正确的 ftsZ片段用 BamHⅠ+EcoR
Ⅰ双酶切, 然后与同样经 BamHⅠ+EcoRⅠ双酶切
的载体 pET-28a 连接 , 以构建原核表达质粒 pE-
T28a-ftsZ(图 2)。连接产物转化 E. coli DH5α, 经 Kan
抗性筛选后挑取阳性克隆菌落进行酶切鉴定。重组
质粒经 BamHⅠ+EcoRⅠ双酶切后进行电泳检测 ,
结果显示 pET28a载体中已连入 1200 bp的单一片段
(图 3)。该重组质粒经测序证实阅读框正确。



图 2 pET28a- ftsZ表达载体的构建
Fig. 2 Sketch of the construction of pET28a-fts



图 3 重组表达载体的酶切鉴定分析
Fig. 3 Restriction analysis of pET28a-ftsZ
M1. DL2000 DNA; M2. λ-HindⅢdigest 1. PCR production; 2.
pET28a/BamHⅠ; 3. pET28a-ftsZ/BamHⅠ; 4. pET28a- ftsZ/BamH
Ⅰ+EcoRⅠ

FtsZ 蛋白的诱导表达 将鉴定正确的重组
载体 pET28a- ftsZ 转化表达菌 E. coli BL21(DE3)
plysS, 经 Kan 筛选后挑单菌落于液体 LB 培养基中
5期 邹路阳等: FtsZ在钝顶螺旋藻形态建成中的作用 901
培养至 A600至 0.6—0.8 之间, 加入 IPTG 在 28℃诱
导 6h, 提取菌体总蛋白进行 SDS-PAGE 分析。结果
表明, 含 pET28a-ftsZ的转化表达菌株在约 47 kD处
出现一条特异性蛋白条带(图 4, lane4)。将诱导的菌
液经超声破碎后分别取上清和沉淀进行 SDS-PAGE
分析, 结果表明, 融合蛋白 His-FtsZ 分别以可溶性
蛋白和包涵体的形式同时存在(图 4, lane 5、6)。将
诱导表达的细菌超声破碎后取上清液通过 Ni-NTA
琼脂糖树脂回收纯化。纯化后的 His-FtsZ 融合蛋白
经 SDS-PAGE 分析表明, 其纯度达到 95%以上, 可
用作抗原免疫小鼠(图 4, lane 7)。



图 4 His6-FtsZ融合蛋白表达及纯化的 SDS-PAGE分析
Fig. 4 Expression Analysis of His6-tagged proteins by SDS-PAGE
1, 2. 分别为 pET28a诱导前和诱导后总蛋白(阴性对照); 3, 4. 分
别为 pET28a- ftsZ 诱导前和诱导后的总蛋白 ; 5, 6. 分别为
pET28a-ftsZ 诱导后可溶性蛋白和不可溶蛋白; 7. 过镍柱纯化后
的 His6-FtsZ; M . 蛋白质分子量标准
1、2. cell lysates respectively from E. coli transformed with empty
pET28a without or with IPTG induction (negative control); 3、4.
cell lysates respectively from E. coli transformed with pET28a-ftsZ
without or with IPTG induction; 5, 6. soluble protein or insoluble
protein from E. coli transformed with pET28a-ftsZ under IPTG-
induction; 7. purified His6-FtsZ protein by Ni-NTA agarose chro-
matograph; M. protein molecular weight standard

2.3 FtsZ抗体制备与检测
以纯化的融合蛋白作为抗原, 分别用弗氏完全
佐剂充分乳化后, 按每只 200 μg 免疫小鼠, 第三周
开始每隔一周加强免疫一次, 三次加强免疫后眼球取
血, 分离血清得到 His-FtsZ融合蛋白的多克隆抗体。
为了检测抗体的特异性, 我们用所制备的抗体
分别与转化和未转化 pET28a- ftsZ 的大肠杆菌总蛋
白进行 Western blot, 抗体工作浓度为 1∶1000。杂
交结果显示, 制备的抗体与 pET28a 转化菌总蛋白
无明显杂交信号, 与 pET28a-ftsZ转化菌总蛋白产生
特异的杂交信号, 杂交带的大小约为 47 kD, 符合
FtsZ的分子量大小(图 5), 说明我们制备的多克隆抗
体能特异性识别 FtsZ蛋白。



图 5 免疫印迹检测抗体特异性
Fig. 5 Western blot analysis of antiserum specificity
1. pET28a转化菌; 2. pET28a- ftsZ转化菌
1. cell lysates from E.colitransformed with empty pET28a; 2. cell
lysates from E.coli transformed with pET28a-ftsZ

2.4 不同形态螺旋藻藻丝体中 FtsZ蛋白的表达检测
由于原核细胞形态建成与细胞骨架及细胞壁合
成相关, 而细胞壁的合成又受到细胞骨架的调控。
FtsZ 能在分裂位点形成 Z 环, 调控细胞分裂和新生
壁的合成[18, 19]。为了检测 FtsZ是否在螺旋藻形态建
成中起调控作用, 我们分别对两株螺旋藻(Spirulina
platensis FACHB882和 FACHB869)螺旋形和直线形
藻丝体中 FtsZ 的表达量进行检测。Western blot 结
果显示, 在两株螺旋藻中, FtsZ 在直线形藻丝体中
的表达量比螺旋形藻丝体中高(图 6); 通过定量分
析可知, 在 FACHB882 藻株中, 直线形藻丝体中的
表达量比螺旋形藻丝体中高 40.7%; 在 FACHB882
藻株中, 直线形藻丝体的表达量比螺旋形藻丝体高
27.6%(图 7)。



图 6 Western blot检测不同形态螺旋藻藻丝体的 ftsZ表达情况
Fig. 6 Western blot analysis of ftsZ expression in different mor-
phologic filaments of Spirulina platensis

2.5 FtsZ在螺旋藻中的免疫荧光定位研究
根据 western blot结果可知, FtsZ在直线形藻丝
体中的含量比螺旋形藻丝体的高。由于表达量是一
902 水 生 生 物 学 报 36卷


图 7 Image-Pro Plus分析 Spirulina platensis FACHB 882和 869
的 ftsZ表达量
Fig. 7 Analysis of expression amounts of ftsZ in Spirulina plat-
ensis FACHB 882 and FACHB 869 by Image-Pro Plus (n=3)

个统计指标, 且只是反映生化组成上的差异, 并不
能说明 FtsZ在细胞内的定位和功能, 而细胞形态差
异与细胞骨架的定位、组装和功能密切相关, 因此
细胞骨架在细胞内的定位和组装方式对藻丝体的形
态建成具有重要的指导作用。
为了研究 FtsZ在螺旋藻不同形态藻丝体中的分
布和定位是否存在差异, 我们使用了免疫荧光技术,
利用制备的多克隆鼠抗与 FITC 标记的荧光二抗检
测藻细胞中 FtsZ的分布。由于螺旋藻细胞壁较厚并
且细胞壁外有胶质鞘覆盖, 我们使用较高浓度的盐
处理去除胶质鞘和使用溶菌酶溶解细胞壁以利于一
抗和二抗进入细胞。根据荧光标记结果可知, FtsZ
在螺旋藻细胞中部呈环状分布, 且环状结构在直线
性藻丝体中排列间隔较密而在螺旋形藻丝体中排列
间隔相对疏松(图 8)。由于 FtsZ 定位在细胞中部形
成分裂环(Z 环), 使细胞在环状位点一分为二, 因此,
两个 Z 环之间的间隔距离相当于一个藻细胞的长
度。与免疫荧光结果一致的是,我们发现直线形藻丝
体的细胞长度确实短于螺旋形藻丝体的细胞长度
(表 1)。因此, 我们认为, Z 环的这种排列差异可能
是导致螺旋藻不同形态藻丝体形成的因素之一。因
为 FtsZ在细胞中部装配成 Z环指导细胞分裂和新生
细胞壁的形成, Z环排列越密藻丝体的刚性越强, 越
不易发生弯曲, 而 Z 环排列越疏藻丝体韧性越强,
因而有利于藻丝体卷曲成螺旋形。
3 讨论
目前, 螺旋藻已成为全球开发规模最大、应用
领域最广的经济微藻。螺旋藻藻丝体在通常情况下
是呈规则的螺旋形, 但在外界环境条件改变或不良
环境如低温、低光强、紫外线等条件的胁迫下, 藻
丝体会从正常螺旋形转变为卷曲度不同的螺旋形甚
至是直线形。在形状改变的同时, 藻丝体在营养学、
生理学、生物化学、遗传学及养殖特性上也会发生



图 8 螺旋藻 FtsZ免疫荧光定位
Fig. 8 Immunofluorescence analysis for FtsZ location in Spirulina platensis FACHB 869
A. 869L对照组; B. 869LFtsZ免疫荧光定位; C. 869L FtsZ免疫荧光定位放大图; D. 869S FtsZ免疫荧光定位放大图
A. Immunofluorescence analysis for FtsZ location in linear filaments; B. Immunofluorescence analysis for FtsZ location inspiral filaments; C.
zoom-in filament in Fig. A of linear form; D. zoom- in filament in Fig. B of helix form

5期 邹路阳等: FtsZ在钝顶螺旋藻形态建成中的作用 903
表 1 三株螺旋形藻丝体和直线形藻丝体的各形态参数(n=50)
Tab. 1 Morphological parameters of linear and filaments of Spirulina platensis (n=50)
藻株
Strain
藻丝体长
Length of filament (μm)
螺旋数目No. of coil
per filament (个)
螺距长
Helical pitch (μm)
螺距宽
Helical diameter (μm)
细胞宽
Width of cell (μm)
细胞长
Length of cell (μm)
869L
869S
882L
882S
715.00±47.70
346.33±29.98
405.67±52.17
218.67±63.66
—
4.16±0.74
—
4.05±1.10
—
84.26±15.43
—
51.95±6.39
—
33.32±6.27
—
41.31±6.20
8.52±0.40
8.20±0.58
7.92±0.31
8.12±0.50
5.63±0.80
6.57±0.80
5.71±0.99
7.01±0.60
注: “—”表示 L形藻丝体没有该项参数
Note: “—”Means no parameter


相应的改变。在大规模养殖过程中, 一旦藻丝体变
异为直线形, 会导致藻种退化, 造成产量急剧下降、
质量变差、肥料利用率降低、藻体难于采收等一系
列严重问题, 从而带来重大的经济损失[4]。
针对螺旋藻藻丝体的形态变异现象, 各国学者
进行了相关的研究和探索, 但究竟是何种机理导致
螺旋藻形态不可逆转的变化还不得而知。长期以来,
人们曾一直认为原核生物的细胞形态是由细胞壁维
持的, 但是, 随着 FtsZ、MreB和 Cres三种细菌细胞
骨架蛋白的发现, 研究者逐渐意识到, 在原核生物
中也存在类似真核生物的细胞骨架, 这些骨架蛋白
不仅参与原核细胞的细胞分裂和染色体分离, 而且
还很有可能是决定和维持原核细胞形态建成的主要
物质[24—26]。FtsZ是调控原核生物细胞分裂的主要物
质, 它与真核细胞微管蛋白的结构和功能有很多相
似之处。FtsZ 与 GTP 结合后能装配成中空的 FtsZ
原丝, FtsZ 原丝在细胞分裂部位的细胞膜内壁上装
配形成 Z环结构参与细胞分裂中隔膜的形成。除此
之外 , FtsZ 还能形成环绕细胞膜内壁的螺旋结构 ,
这种螺旋结构可能是 Z环移动时的中间状态 [27, 28] 。
在以往的研究中我们曾发现, 在不同形态螺旋藻藻
丝体中 FtsZ存在差异表达, 很有可能直接参与了螺
旋藻螺旋形态的建成。
本论文从原核细胞骨架蛋白 FtsZ 的角度出发,
探讨螺旋藻形态建成与原核细胞骨架蛋白 FtsZ之间
的关系。我们克隆、表达、纯化了钝顶螺旋藻的微
管蛋白类似物 FtsZ蛋白, 并免疫小鼠获得了相应的
抗血清。利用免疫印迹(Western blot)技术检测 ftsZ
在钝顶螺旋藻不同形态藻丝体蛋白中的表达情况发
现, 在两株钝顶螺旋藻 FACHB869和 FACHB882中
都是直线形藻丝体的表达量高于螺旋形藻丝体; 免
疫荧光(Immunohistochemistry)技术检测 FtsZ 在不
同形态藻丝体细胞中的定位表明, FtsZ 形成的 Z 环
在直线形藻丝体中排列紧密而在螺旋形藻丝体中排
列疏松。由于 Z环为细胞分裂环, 位于细胞中部, Z
环排列紧密或疏松可反映细胞长度和细胞间排列紧
密程度。藻细胞形态参数表明, Z环分布密集的直线
形藻丝体的细胞长度确实短于螺旋形藻丝体细胞的
长度。由于 Z环还指导新生细胞壁的合成,所以直线
形藻丝体中 Z环排列紧密能增加藻丝体刚性使藻丝
体不易卷曲成螺旋形。因此, 我们认为, FtsZ聚合形
成 Z环, Z环的排列方式能改变藻丝体的细胞刚性从
而参与螺旋藻形态建成。
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THE FUNCTION OF FTSZ IN MORPHOGENESIS OF SPIRULINA PLATENSIS
ZOU Lu-Yang1, WU Juan2, ZENG Qun-An1and XU Hong1
(1. School of Life Sciences, Xiamen University, Xiamen 361005, China;
2. Hunan University of Humanities, Science and Technology, Loudi 417000, China)
Abstract: To explore the function of prokaryotic cytoskeleton protein FtsZ in morphogenesis of Spirulina platensis, the
gene encoding FtsZ was cloned into pET-28a vector and highly expressed in E. coli BL21. The target protein purified by
affinity chromatography was used to immunize mice to prepare polyclonal antibodies. The differences in expression and
localization of FtsZ between linear and spiral forms of Spirulina platensis were determined by western blot and im-
munofluorescence respectively. Both the results of western blotting from two strains of Spirulian plantensis showed that
the expression level of Ftsz in linear algal trichomes was higher than that of spiral forms. FtsZ were localized under-
neath the cell membrane at the future division site, forming a ring-like structure known as the Z-ring. The Z-ring dis-
tributed more tightly in linear forms than that in spiral forms. The differences in expression and localization of FtsZ
between linear and spiral forms of Spirulina platensis mean that cytoskeleton FtsZ probably plays an important role in
morphogenesis of Spirulina platensis.

Key words: Spirulina platensis; FtsZ; Cytoskeleton; Morphogenesis