海洋球石藻(Coccolithophores)是全球广泛分布一种单细胞海洋浮游植物，尤其是亚极地高纬度海域中具有重要生态功能的优势浮游植物类群，也是该海域大面积赤潮形成种，因其独特的生物矿化作用和高产二甲基硫丙酸(DMSP)能力已成为影响全球碳、硫生物地化循环及气候变化的一个关键指示种。同时球石藻因其能够产生丰富的次级代谢生物活性物质而在生物技术研究领域也具有广阔的应用前景。球石藻Emiliania huxleyi赤潮消亡已被证实是由于病毒裂解所致，并且普遍认为在该病毒感染过程中伴随着宿主细胞神经酰胺类物质的积累。神经酰胺(Ceramide)具有多种生物学功能，尤其在医药保健、护肤品以及药物开发中具有广阔的应用前景。在球石藻病毒EhV99B1基因组中编码一种结构在自然界中罕见的单链丝氨酸棕榈酰转移酶(serine palmitoyl transferase, SPT)，其为神经酰胺合成第一限速酶。因此推测，球石藻病毒感染导致宿主细胞中神经酰胺的积累过程可能受控于病毒SPT基因的表达。究竟病毒感染是否与宿主神经酰胺合成之间具有内在的相关性及其机制如何尚不清楚，如果它们之间被证明确实存在一定的关系，那么球石藻病毒作为一种天然载体，通过感染宿主是否可为神经酰胺的生产开辟一个新途径呢？因此本论文拟以海洋球石藻及其特异性病毒为研究对象，采用分子生物学方等法研究病毒感染与宿主神经酰胺合成之间的关系。本论文以海洋球石藻EhBOF92及其特异性裂解病毒EhV99B1为研究对象，从该病毒基因组中克隆EhV99B1-SPT基因，对该酶结构特点进行系统的生物信息学分析；将SPT N端的催化亚基LCB2在大肠杆菌中进行重组表达并对表达产物进行细胞内活性分析；建立高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)检测海洋球石藻细胞中神经酰胺的含量；通过荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR)和Western blot技术分别从转录水平和翻译水平分析病毒感染不同时期其SPT基因表达水平与宿主神经酰胺合成之间的关系。通过以上内容的研究，查明该病毒SPT基因表达与宿主神经酰胺合成之间是否具有一定的相关性及其特点，为进一步以该病毒和宿主为材料开发天然神经酰胺产物奠定基础。本论文的主要研究结果如下：(1)从球石藻病毒EhV99B1基因组中克隆并鉴定了SPT基因，系统发育分析表明，该基因很可能从真核生物基因组中通过横向转移而来。EhV99B1-SPT为一种内质网的跨膜蛋白，其“TFTKSFG”活性位点序列与2个α螺旋和4个β折叠共同形成该酶的催化中心，该结构元件与原核生物具有高度相似性。该蛋白编码的LCB2和LCB1亚基分别为该酶的催化和结构亚基，由这2个亚基组成该酶的三级结构与α-酮胺合成酶(AOS)家族成员高度类似。(2)构建了pGEX4T-3/EhV99B1-LCB2表达载体并于E. coli BL21中进行诱导表达，获得分子量为78.2kDa的重组蛋白。通过薄层层析法(Thin-layer chromatography,TLC)对该重组蛋白在E. coli BL21细胞中表达产物进行鉴定，发现重组蛋白能够引起大肠杆菌细胞中新鞘脂类物质的积累。表明重组EhV99B1-LCB2具有一定的催化活性。(3)建立了海洋球石藻细胞中2种神经酰胺含量的HPLC检测方法。在正相CN柱中以正己烷-乙醇(99:1)作为极性流动相用于样品神经酰胺的分离和检测，以此条件获得仪器精密度为RSD=3.016%(n=5)，苯甲酰化方法加标回收率在95%以上，说明该法准确性高。(4)运用实时荧光定量PCR技术﹑Western blot技术以及HPLC方法，分别在病毒感染后的1.5、6、12、18、24、30和36h检测EhV99B1-SPT基因表达与神经酰胺合成之间的关系。发现在1.5-12h，SPT基因的转录水平呈现上升趋势，而在12-24h之间呈下降趋势并在24h下降到最低水平，仅为初始转录水平的63.4%；在随后的30和36h则升高并达到最高水平，为初始转录水平的5.383倍。SPT蛋白表达水平在6-18h之间呈下降趋势并在18h降到最低，为初始表达水平约60%；而在18-30h之间SPT在翻译水平上的蛋白表达开始上升并在感染后的30h达到最大值，为初始值的1.06倍，随后又逐渐下降。以上结果表明，SPT基因在转录和翻译水平上的时序变化是不同步的。在0-18h之间，病毒感染组NFA-Cer的含量发生逐渐的积累，在24-30h之间，NFA-Cer含量显著的增加到129.2μg/l的最高值，为对照组的2.24倍。在0-12h之间，感染组PS-Cer含量逐渐的增加并在12-24h之间稳定于47.3μg/l左右；而在30h PS-Cer略有下降，这表明EhV99B1感染导致宿主细胞2种神经酰胺不同程度的积累。统计学分析表明EhV99B1-SPT在翻译水平和转录水平上与宿主神经酰胺的合成均具有一定的相关性。以上结果表明，该病毒SPT基因的表达与宿主细胞中神经酰胺的合成和积累具有一定的相关性，即在一定程度上调节宿主细胞中神经酰胺的合成，但并非是控制球石藻神经酰胺合成的唯一因素，其中还可能涉及到更多病毒和宿主功能基因的时序表达。