《微擬球藻中性脂及脂肪酸代謝調控的分子機理研究》是依託中國海洋大學，由潘克厚擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微擬球藻中性脂及脂肪酸代謝調控的分子機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：潘克厚
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
當前，微藻生物柴油備受青睞，微藻總脂中以三醯甘油為代表的中性脂含量及其脂肪酸組成決定其生產生物柴油的數量和質量，而中性脂含量和脂肪酸組成是由微藻自身基因表達所決定的，通過修飾主控或者關鍵基因，有望培育出中性脂含量及其脂肪酸組成合適的藻種，進而通過規模化養殖，生產人類所需的微藻生物柴油產品。微擬球藻富含油脂、生長快、抗逆性強，被認為是優良產油微藻之一；其細胞核單倍，無性繁殖，是育種良材；全基因組測序工作的完成，隨機整合和高效同源重組技術的建立，為其代謝調控研究奠定了基礎。本項目擬通過改變培養微擬球藻的生態條件，對其進行轉錄組學、中性脂及脂肪酸含量分析，探索其中性脂及目標脂肪酸合成路徑的分子機制，廓清其合成的限制節點，篩選對其代謝調控具有套用價值的主控或關鍵基因，為利用基因工程對微擬球藻進行中性脂合成相關路徑的關鍵基因進行修飾奠定基礎。
結題摘要
以微擬球藻大洋種（N. oceanica LAMB0001）為研究對象，對多不飽和脂肪酸（PUFAs）合成及甘油三酯（TAG）合成所涉及的關鍵酶基因進行了生物信息學分析，確定了研究的候選基因，為通過基因轉化確定這些酶基因的功能，提高該藻的油脂含量和中性脂含量奠定了基礎。 克隆了微擬球藻硫脂酶基因（NoTE），在大腸桿菌中驗證了功能，表明過表達微擬球藻硫脂酶基因不能改變大腸桿菌的脂肪酸種類，但C14:1、C16:0、C16:1、C18:1及總脂肪酸含量分別提高了11%、18%、32%、49%和30%，證明該基因在大腸桿菌中具有酶活性，能促進脂肪酸的積累與釋放。 探索了限氮、限磷及不同溫度對微擬球藻總脂含量、脂肪酸組成及硫脂酶基因轉錄的影響，表明微擬球藻硫脂酶基因轉錄水平及油脂含量隨限氮/限磷時間延長而升高；氮/磷缺乏可抑制多不飽和脂肪酸合成，促進飽和脂肪酸與單不飽和脂肪酸積累；硫脂酶基因轉錄水平隨溫度升高而上升，飽和脂肪酸含量增加，20℃時達到最高。 建立了微擬球藻的轉基因體系，通過同源重組及過表達進行基因改造，闡明了這些基因在相關代謝途徑中的重要性，初步確定了相關代謝途徑中的關鍵基因。研究結果表明，儘管微擬球藻同源重組的效率較低，但卻具有很高的隨機整合效率；在該藻株中過表達了微擬球藻的Δ6去飽和酶基因(NoD6)、Δ12去飽和酶基因(NoD12)，三條二醯甘油醯基轉移酶基因（DGAT基因，兩條來自三角褐指藻，一條來自擬南芥），獲得了總脂含量升高的轉化藻株，其中H6、 M17和N4的總脂含量比野生型藻株的總脂含量(18.98%)分別提高了4.20%、2.77%和5.77%，同時獲得了PUFA含量增加的轉基因藻株。 綜上，微擬球藻硫脂酶基因（NoTE）能促進脂肪酸的積累與釋放，Δ6去飽和酶基因(NoD6)、Δ12去飽和酶基因(NoD12)是PUFAs合成的關鍵酶記憶，二醯甘油醯基轉移酶基因（DGAT）是總脂及甘油三酯（TAG）合成的關鍵酶基因。
