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我科研团队在微藻细胞内氧水平调控和高产岩藻黄质藻种筛选方面获得进展

功夫：2021-08-03 起源：科技日报

8月3日，记者从中国科学院青岛生物能源与过程钻研所（以下简称“青岛能源所”）获悉，该所李福利钻研员携带的分子微生物工程钻研组，在微藻细胞内氧水平调控和高产岩藻黄质藻种筛选方面获得进展。该工作由李福利主持实现，得到了中国科学院大学近代物理钻研所李文建钻研员的援手，并获得了国度沉点研发打算和国度天然科学基金的支持。

微藻作为已知的固碳效能最高的光合生物之一，能通过光合作用将环境中的CO2和水中的无机碳及幼分子有机碳转化为自身成长滋生的碳源。目前在生物能源，天然产品出产方面有着辽阔的远景。李福利暗示，随着各类遗传操作伎俩的发展，利用微藻作为底盘细胞进行合成生物学刷新也逐步发展。

但是微藻在规�；脑炀凸讨�，尤其是室表高温高光的前提下，通�；岬贾挛⒃逑赴谢钚匝酰≧OS）和光呼吸的过量产生，从而导致细胞成长快率降低。李福利暗示，作为单细胞光合生物，细胞自身的放氧水平与细胞状态和环境影响息息有关，若何调控细胞内表的氧含量水平，对于微藻养殖有着沉要的作用。

李福利携带的分子微生物工程钻研组，针对光合单细胞微藻细胞内氧水平调节，初次将表源通明颤菌血红蛋白基因（Vitreoscilla?hemoglobin?gene，vgb）转入微拟球藻（Nannochloropsis.oceanica）细胞中。通明颤菌血红蛋白可能在高氧水平下结合氧气分子，在低氧水平下开释氧气分子。引入该基因并诱导表白后，可能使其在细胞急剧放氧阶段结合部门氧分子，从而降低了在光过鼓和阶段细胞内氧水平，调控了细胞内的氧平衡，从而削减了对细胞的氧化危险，同时也降低了核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）的光呼吸水平�；袢〉淖暧胍吧驮逯晗啾�，其生物量提高了7.4%~18.5%，最佳转化株中EPA含量提高了21.0%。相应地，转化株细胞内ROS水平降落了56.9%～70.0%，过氧化氢酶含量约为野生型的1.8倍。通过测定和推算溶化氧浓度，检测到转化株光呼吸水平降低。并且光呼吸蹊径有关的关键基因的表白水平比野生型低80%以上。此项工作的钻研批注，在光合单细胞微藻中引入通明颤菌血红蛋白能够削减在光过鼓和前提下的ROS危险和调节光呼吸，改善微藻的成长，这为藻株的工业利用提供了优良的藻种与技术支持。该工作近期颁发于《光合化学和光合生物学-生物学专刊》（Journal of Photochemistry & Photobiology, B: Biology）。

李福利介绍，该团队还萦绕微藻种质资源和天然产品出产进行了大量的钻研，前期通过同中国科学院近代物理钻研所合作进行沉离子辐照海洋硅藻——三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum），获得了大量突变藻种用以筛选海洋硅藻的天然产品——岩藻黄质（Fucoxanthin）。岩藻黄质宽泛存在于大型海藻和硅藻中，对人体健全拥有诸多益处，如抗糖尿病、抗肥胖、抗炎等生理活性。三角褐指藻是一种富含岩藻黄质的硅藻模式生物。在此前的钻研中，李福利钻研团队为了简化岩藻黄质检测步骤，开发了使用分光光度推算法代替传统的使用高效液相色谱（HPLC）检测的步骤，使用该步骤在3-5分钟内即可实现对样品中岩藻黄质含量的检测和推算，大大提高了钻研效能（Marine Drugs, 2018, 16, 33; doi:10.3390/md16010033）。近期，又进一步使用流式细胞技术对于突变株中岩藻黄质含量进行高通量筛选钻研，引入了488 nm的引发光来分析三角褐指藻的发射荧光。在710 nm处观察到一个怪异的光谱峰，并发现岩藻黄质含量与该处的均匀荧光强度之间存在线性有关性。通过流式细胞术来筛选由沉离子辐射产生的高岩藻黄质含量的突变体，造就20天后，分选得到的细胞的岩藻黄质含量比野生型高25.5%。该工作提供了一种高效、急剧和高通量的步骤来筛选高产岩藻黄质的突变体。该工作近期颁发于《海洋药物》（Marine Drugs）。

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