海洋微拟球藻（Nannochloropsis sp.ZMG1）油脂积累转录因子的研究

海洋微藻作为生物质能原料已展示出独特的优势，但油脂含量是影响其开发利用的主要瓶颈，利用转录因子技术，通过过量表达与油脂积累相关的转录因子来提高油脂含量是解决这一问题的重要途径，但国内外相关工作缺乏，特别是关于微藻油脂积累转录因子还未得到鉴定和确认，使得该技术不能得以应用。本项目以课题组筛选到的富油微拟球藻（Nannochloropsis sp.ZMG1）为材料，通过转录组测序技术分析其在N缺乏及低温胁迫（高油脂）和最适生长条件下（低油脂）转录组差异，筛选潜在的油脂积累转录因子。通过RACE技术得到全长、通过酵母单杂交、莱茵衣藻转化等技术完成它们的转录活性和油脂积累功能的鉴定，最终探明微藻油脂积累的转录因子。本项目的意义在于了解微藻油脂积累转录因子的调控作用，并在此基础上建立微藻转录因子工程技术，为提高微藻油脂含量提供新的方法，对海洋微藻生物质能的开发具有重要的科学和现实意义。

本研究以筛选到的富油微拟球藻（Nannochloropsis sp.）为材料，通过转录组测序技术比较其在N缺乏、低温胁迫（高脂肪酸）和正常条件下（低脂肪酸）的转录组差异，筛选到了与油脂积累相关的转录因子和一系列相关的基因。基于转录组测序获得的部分序列，通过RACE技术克隆得到微拟球藻长链酰基辅酶A（NgLACS）、丙二酸单酰CoA-ACP转酰基酶（NgMCAT）、3-酮酰基辅酶A硫解酶（NgKAT）、烯酰基-酰基载体蛋白还原酶（NgENR）的全长，并利用生物信息学进行了结构分析；阐明了该系列基因在微拟球藻适应期、对数期、平台期和衰退期的表达差异以及不同N浓度、盐离子浓度、蓝光照射的表达差异；将该系列基因在酿酒酵母进行了异源表达，采用GC-MS对转化后的酿酒酵母脂肪酸含量进行了分析，阐明了该系列基因对酵母脂肪代谢的影响。克隆转录因子NgAUREO1的全长，通过酵母单杂交系统验证了该转录因子的转录激活功能；构建酿酒酵母表达载体并电转化酿酒酵母，基于总脂肪酸测定和GC-MS脂肪酸组成分析，发现该转录因子能够提高酿酒酵母脂肪酸含量和改变组成，并且能够响应蓝光的诱导对酿酒酵母相关基因进行调控。上述结果对于开展微拟球藻脂肪酸代谢研究具有重要意义，特别是NgAUREO1的发现，为深入研究微拟球藻的蓝光诱导调控机制奠定了重要的基础。