微藻脂代谢关键调控因子的发掘及其作用机制研究

来源 :中国科学院上海生科院营养科学研究所 中国科学院上海生命科学研究院营养科学研究所 中国科学院上海生命科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qwertyuiopgfdsah
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近年来由于石油资源的日益枯竭,以及由于化石燃料的无节制使用造成了温室效应、空气污染等一系列严重的环境问题。因此,开发出低污染、可再生的替代能源成为经济和环境可持续发展迫切需要解决的问题。微藻是一种光自养的单细胞生物,可以利用可利用空气中的CO2来合成脂肪酸,被认为是制备生物柴油的理想原料。然而目前微藻生物柴油存在着微藻脂含量低而导致的成本过高的技术问题,需要我们开展深入系统的基础与应用研究,全面深入地开展微藻的分子遗传学和生物化学等方面的研究,系统了解微藻油脂富集的内在机理,开发出产油能力强的工程微藻,以期尽早实现微藻生物柴油技术的产业化应用。   本研究首先拟选取脂肪酸代谢途径中的关键酶基因LACS作为研究对象,构建了衣藻中脂代谢相关LCSA基因的RNAi质粒,并成功转化莱茵衣藻。利用尼罗红(Nile Red)染色方法成功筛选到4株油脂含量升高的基因工程衣藻,GC/MS分析表明所筛选得到基因工程衣藻中不同单体脂肪酸相对含量也发生了一定的变化。通过Real-timePCR分析证明LCSA基因的mRNA水平显著降低,酶活测定表明LCSA酶活性也显著降低。以上结果表明LACS酶基因可能是微藻脂代谢调控作用的关键酶之一,通过调节LACS酶活性可以调控衣藻油脂含量。   另外,我们研究发现衣藻在氮源限制条件下,油脂含量在氮源缺乏48h后显著升高,GC/MS分析结果表明,氮源诱导后饱和脂肪酸含量增加,而不饱和脂肪酸含量减少。高通量测序技术并结合生物信息学分析结果表明,我们在衣藻中鉴定了76个已知的miRNAs,同时也预测到了30个新miRNAs。通过不同miRNAs表达量的差异分析,我们发现了19个miRNAs对氮源缺乏的相应作用,其中14个miRNAs表达量增加,5个miRNAs表达量下调。通过靶基因预测及KOG功能分析,我们发现有13个脂代谢相关基因受miRNAs调控从而可能参与了氮源缺乏调节下微藻油脂的积累。该研究结果为将来利用miRNA干扰技术提高微藻油脂含量提供了良好的工作基础。
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