在一定條件下，微藻可大量累積油脂，從而生產生物柴油。然而其光合作用固定產物不僅以油脂形式存在，還以水溶性多糖或淀粉等其它多種碳存儲物形式存在。各類碳存儲物合成所需前體都為葡萄糖和還原力等，因此，了解和調控碳前體到各種碳存儲物之間的分配，對于采用代謝工程手段提高工業微藻的油脂產量有著重要意義。 

　　近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所單細胞研究中心徐健團隊與中科院水生生物研究所微藻生物技術中心韓丹翔、胡強團隊合作，揭示了缺氮脅迫條件下微藻光合作用固定的碳源分配到油脂（甘油三酯，即TAG）的分子機制，為利用這一機制來提高微藻油脂產量提供了理論基礎和研究思路。相關成果于12月17日在線發表于Algal Research（Jia, et al, Algal Research, 2014）。 

　　該團隊在前期研究中，以工業產油微藻微擬球藻為研究模式，揭示了微藻高產油性狀的遺傳基礎和進化規律（Wang DM, et al, PLoS Genetics, 2014, 10(1):e1004094）和分子水平的微藻產油過程動態規律（Li J, et al, Plant Cell, 2014, 10.1105/tpc.113.121418）。但是，TAG和多糖等主要的能量存儲物之間在產油過程中的相互關系是怎樣的呢？ 

　　通過追蹤微擬球藻的脂類代謝物、單糖、多糖和這些代謝物相關基因的轉錄本在缺氮和含氮兩種模式下長達14天培養過程的動態變化，青島能源所博士研究生加晶等人考察了碳水化合物和TAG之間的相互關系，構建了產油過程中的碳分配模型（圖1）。在微擬球藻中，葡萄糖、半乳糖和甘露醇是主要的單糖，而海帶多糖可能是其主要的儲存性多糖，并與TAG競爭合成前體。同時，轉錄本水平的分析表明， -1,3-葡聚糖降解和丙酮酸脫氫酶代謝途徑是主要的調節碳流流向TAG合成的組分。另外，脂組的動態變化結合甘油脂代謝基因的轉錄水平變化，表明膜脂可能轉化為TAG，尤其在缺氮條件下這種趨勢更強。因此， -1,3-葡聚糖代謝，乙酰輔酶A合成和膜脂降解這三個途徑都對TAG的合成有貢獻。這一發現對于工業產油微藻的基因工程選育具有重要指導意義。 

　　上述研究獲得了基金委重大國際合作項目、科技部973和中科院創新團隊國際合作伙伴計劃等支持。 （生物能源所）  

　　圖1. 微擬球藻在缺氮條件下經光合作用固定的碳源分配到三?；视?、儲存性多糖與膜脂的機制模型。 

　　原文鏈接:   

　　Jia, J., Han, D., Gerken, H.G., Li, Y., Sommerfeld, M., Hu, Q., and Xu, J. (2015). Molecular mechanisms for photosynthetic carbon partitioning into storage neutral lipids in Nannochloropsis oceanica under nitrogen-depletion conditions. Algal Research 7, 66-77. 

　　http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211926414001258