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天津大学:利用ARTP获得快速生长且高产脂的隐甲藻,并揭示了ARTP对代谢调控的影响

作者:清华研究院生物育种中心 发布时间:2017/08/23 浏览量:299

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  天津大学生物安全战略研究中心张卫文教授团队利用ARTP技术获得快速生长且高产脂的隐甲藻,并揭示了ARTP对代谢调控的影响,相关研究成果2017年7月发表在国际主流期刊 《Appl Microbiol Biotechnol》 (文章题目:Screening and transcriptomic analysis ofCrypthecodinium cohnii mutants with high growth and lipid content using the acetyl-CoA carboxylase inhibitor sethoxydim)。


  DHA(二十二碳六烯酸)是动物和人体不能自身合成,必须从外界摄入的一类必需脂肪酸,其对婴幼儿智力发育和视力发育至关重要。研究表明,DHA传统来源是鱼油,因含量不高、浓缩复杂、易氧化呈鱼腥味,使得海产鱼生产DHA推广受限。异养海洋微藻可积累其组成脂肪酸的30-50%的DHA含量,同时加工成本低,具有良好的产业化价值。隐甲藻(Crypthecodinium cohnii)作为异养海洋微藻在DHA生产方面取得了许多的进展,然而利用新的技术获得高产量的菌株是DHA研究的重要方向。

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  天津大学张卫文教授团队利用ARTP技术对隐甲藻进行突变处理,使用乙酰辅酶A羧化酶抑制剂(烯禾啶)进行筛选,成功地获得快速生长且高产脂的突变体M-1-2( 相比出发菌株,生长速度增长24.32%,脂质含量增长7.05% )。通过RNA-seq和测序分析乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)基因序列,结果表明M-1-2突变体的mRNA序列没有突变,同时ACCase编码序列和5'上游和3'下游UTR区没有鉴定突变。通过比较乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)活性分析和转录组学分析,结果表明M-1-2突变体的ACCase酶活性增加了16.15%,ACCase编码基因上调了1.53倍。此外,转录组学分析显示,与野生型相比,突变体中涉及脂肪酸合成代谢,能量代谢,碳水化合物代谢和氨基酸代谢的转录物均上调


  通过上述研究,张教授团队表明ACCase转录的上调可能是由于细胞中的其他变化,如突变的相关调控蛋白作用于ACCase基因而不是基因本身的突变。这些变化可能不一定在ACCase编码区域或其上游或下游区域内。不过,今后的具体机制值得进一步研究。


  上述研究成果得到了国家高技术研究发展计划(863计划,项目编号2012AA02A707),国家重点基础研究发展计划(973项目,项目编号2014CB745101项目),国家教育部博士点基金资助项目(编号:20120032110020 和 20130032120022),国家自然科学基金(No.21621004)等相关项目资助。

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精彩内容节选如下:


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Fig. 2 Screening for mutants using sethoxydim. a 10 μM sethoxydim. b 20 μM sethoxydim. WT, M-1, and M-1-2 refer to wild type, mutant M-1 after one round of ARTP, and mutant M-1-2 after two rounds of ARTP, respectively.


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Fig. 5 Lipid accumulation analysis in M-1-2 mutant and wild type. Lipid content in M-1-2 mutant and wild type is shown. The data represent mean values ± SD of three independent experiments. a 36 and 96 h. Flow cytometric analysis in M-1-2 mutant and wild type. b 36 h. c 96 h. M-1-2 mutant and the wild-type cells were stained with Nile Red dye and then examined for yellow-gold fluorescence in the FL2 channel (585 ± 42 nm) for neutral lipids and red fluorescence in the FL3 channel (670 nm LP) for polar lipids. Asterisks indicate significant difference between the control and stress treatments based on Student’s t tests (*p < 0.05)


Table 2 Functional category coverage of the differentially regulated transcripts

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