【摘 要】
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三酰基甘油（Triacylglyceol,TAG）在植物体内的生物合成主要发生在内质网中,该过程涉及脂肪酸底物从叶绿体到内质网的转移过程。微藻叶绿体定位的脂肪酸转运蛋白（FAX1和FAX2）和一种内质网定位的ATP结合型转运蛋白（ABCA2）最近被报道参与脂肪酸转运对脂质合成起重要作用,但两种脂肪酸转运蛋白对TAG的合成是否具有协同作用及其调控机制至今还不清楚。本研究首先构建了FAX1/FAX2融
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三酰基甘油（Triacylglyceol,TAG）在植物体内的生物合成主要发生在内质网中,该过程涉及脂肪酸底物从叶绿体到内质网的转移过程。微藻叶绿体定位的脂肪酸转运蛋白（FAX1和FAX2）和一种内质网定位的ATP结合型转运蛋白（ABCA2）最近被报道参与脂肪酸转运对脂质合成起重要作用,但两种脂肪酸转运蛋白对TAG的合成是否具有协同作用及其调控机制至今还不清楚。本研究首先构建了FAX1/FAX2融合表达载体,转化莱茵衣藻野生型藻株（UVM4）,通过筛选获得了同时高表达FAX1和FAX2的突变体（FAX1/FAX2-OE）。进一步构建了ABCA2表达载体并导入FAX1/FAX2过表达藻株,通过筛选成功获得了同时过表达FAX1/FAX2和ABCA2的突变体（FAX1/FAX2/ABCA2-OE）。在标准培养条件下,FAX1/FAX2/ABCA2-OE中TAG含量比其野生藻株提高约200%,与FAX1/FAX2-OE相比其TAG含量增加了56%。该结果表明共同过表达脂肪酸转运蛋白对TAG的合成有累加效应,显著提高了细胞内TAG含量。进一步研究发现,FAX1/FAX2/ABCA2-OE突变体TAG含量的提高并非由于降低了自身膜脂组分的含量,相反,其细胞内膜脂含量提高了61%。对脂类合成贡献率研究发现,FAX1/FAX2/ABCA2-OE中来源于膜脂的贡献率最高:膜脂中主要的多聚不饱和脂肪酸对总脂肪酸和TAG合成总积累贡献率均超过40%。实时荧光定量PCR（q RT-PCR）结果显示,磷脂二酰基甘油酰基转移酶（PDAT1）和单半乳糖甘油二酯（MGDG）特异性脂肪酶（PGD1）的表达水平分别提高了2倍和7倍;并且参与TAG合成的关键基因,如II型二酰甘油转移酶编码基因（DGTT1、DGTT3和DGTT5）的表达水平也显著增加。这表明FAX1/FAX2/ABCA2同时过表达不仅促进了TAG和膜脂的合成能力,同时也使膜脂组分向TAG合成转化,从而造成细胞内TAG的大量合成和积累。生理分析发现,虽然FAX1/FAX2/ABCA2-OE的光合活性和细胞生长速率降低,但由于其体内脂质和淀粉的大量积累,造成细胞体积显著增大,生物产量明显提高。综上所述,FAX1/FAX2/ABCA2同时过表达不仅提高了细胞内脂质和淀粉的合成,同时加速膜脂中多聚不饱和脂肪酸转化成TAG,比单一的脂肪酸过表达突变体具有更强的储能物质合成能力。本研究为增加微藻中储能物质和脂肪酸衍生高附加值产物的生产提供了新的策略和奠定了理论基础。
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