然而,不同于以往小球藻油脂積累情況,黃絲藻在光合自養條件下能夠積累大量脂質,而在異養條件下,脂質含量急劇下降 (Algal Research, 2017)。因此,闡明絲狀微藻黃絲藻光合自養和異養生長之間油脂積累機制,找出兩種生長模式下油脂顯著差異的原因,提出改善異養細胞脂質積累的辦法至關重要。
研究人員通過比較小型黃絲藻在光合自養和異養條件下的細胞的生長、各生化組分的含量、轉錄組學和代謝組學特征來研究其在不同培養條件下的代謝差異?;谵D錄組學和代謝組學的比較分析,研究人員生成了在光合自養和異養生長條件下中心碳代謝和脂質生物合成途徑變化的全局模型(圖1)。研究表明,在異養條件下糖酵解、脂肪酸和脂質合成受阻以及糖異生途徑較為活躍,這一代謝調控引起的碳前體供應不足直接導致在異養條件下低水平的脂質積累。上述研究結果一方面確定了調控靶點為后續代謝工程改造研究奠定了基礎,另一方面也篩選出一系列可能影響油脂積累的代謝標記物,在此基礎上研究人員通過適當補充外源性碳代謝物,尤其是棕櫚酸鉀,最終提升了小型黃絲藻異養細胞的油脂含量(Biotechnol Biofuels, 2018)。
圖1 小型黃絲藻的中心碳代謝流的調節模型和脂質生物合成方案
上述研究獲得國家基金委與國家海洋局經濟創新發展示范城市項目的支持。(文/圖 汪輝)
原文鏈接:
Wang H, Zhou WJ, Shao HM, Liu TZ*. A comparative analysis of biomass and lipid content in five Tribonema sp. strains at autotrophic, heterotrophic and mixotrophic cultivation. Algal Research, 2017, 24:284-289.
https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2211926417301364
Wang H, Zhang Y, Zhou WJ, Noppol L, Liu TZ*. Mechanism and enhancement of lipid accumulation in filamentous oleaginous microalgae Tribonema minus under heterotrophic condition. Biotechnology for Biofuels, 2018, 11:328.
https://biotechnologyforbiofuels.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13068-018-1329-z