衣藻光合产氢突变体筛选及hpm91高效产氢机理研究的任务书.docx

衣藻光合产氢突变体筛选及hpm91高效产氢机理研究的任务书
一、研究背景
随着全球能源危机的日益严峻，清洁能源的研究和应用成为了全球科技界的热点。其中，水的分解产氢被认为是一种未来能源的重要方向之一。
衣藻是一种单细胞蓝绿藻，具有较高的光合作用效率。因此，利用衣藻进行光合产氢被认为是一种具有巨大发展潜力的途径。然而，目前衣藻产氢效率仍然偏低，需要通过突变体筛选和高效产氢机理研究来提高其产氢效率。因此，本研究将围绕衣藻光合产氢突变体筛选及hpm91高效产氢机理展开研究。
二、研究目的
1.筛选衣藻光合产氢突变体，以提高其产氢效率。
2.研究衣藻光合产氢过程中hpm91的产氢机理，为衣藻产氢提供理论指导和技术支持。
三、研究内容
1.突变体筛选
1.1传统遗传转化：采用Agrobacteriumtumefaciens介导的遗传转化法，将T-DNA插入植物基因组，引起突变体的产生。利用PCR、Southern杂交、Northern杂交等技术对突变体进行鉴定和筛选，最终得到光合产氢效率较高的突变体。
1.2化学诱变：采用EMS和NaN3等化学试剂进行诱变，筛选出产氢效率高的衣藻突变体。
2.Hpm91产氢机理研究
2.1Hpm91基因的克隆和表达
采用PCR扩增方法，克隆出衣藻Hpm91基因，并将其亚克隆到合适的原核表达载体中，利用大肠杆菌系统进行异源表达实验，并检测其表达情况。
2.2Hpm91在衣藻产氢过程中的作用机理研究
2.2.1构建基因敲除突变体
利用CRISPR-Cas9技术对衣藻进行基因敲除，构建Hpm91基因敲除突变体。
2.2.2检测Hpm91突变体的光合产氢效率
将野生型衣藻和Hpm91基因敲除突变体进行光合产氢实验，并比较其光合产氢效率，探索Hpm91在衣藻产氢过程中的作用机理。
四、研究方法
1.突变体筛选
1.1传统遗传转化
将含T-DNA的载体定位到Ramannathapuram1（Rm1）株衣藻的细胞壁上，利用双抗筛选法筛选T-DNA正常插入的突变体。
1.2化学诱变
将野生型衣藻分别浸泡在不同浓度的EMS和NaN3溶液中，浓度分别为0.1％，0.01％和0.001％。将突变体进行筛选。
2.Hpm91基因的克隆和表达
利用PCR扩增方法，从衣藻基因组中扩增Hpm91基因，并将其亚克隆到合适的原核表达载体中，利用大肠杆菌系统进行异源表达实验，并检测其表达情况。
2.2Hpm91在衣藻产氢过程中的作用机理研究
2.2.1构建基因敲除突变体
在Cas9质粒的辅助下，使用单向RNA，分别对Hpm91基因进行敲除操作，并利用PCR和Westernblot检测是否成功敲除。
2.2.2检测Hpm91突变体的光合产氢效率
分别将野生型衣藻和Hpm91基因敲除突变体培养在恒温箱中，在不同时间测定其单位体积的氢气产量，比较其光合产氢效率。
五、预期成果及意义
1.筛选出衣藻光合产氢效率更高的突变体，为衣藻在产氢领域的应用提供了基础研究支持。
2.研究衣藻产氢过程中Hpm91的高效产氢机理，提高了对衣藻产氢机制的认识，为其在实际应用中最大限度地发挥其产氢潜能提供了理论基础和技术支持。