氮饥饿胁迫引起缺刻缘绿藻合成并积累花生四烯酸的分子机理

缺刻缘绿藻（Myrmecia incisa）系单细胞绿藻，能够大量合成并积累花生四烯酸（ArA），尤其在氮限制条件下，其含量可占藻体干重的20%，且95%以上的ArA是以三酰甘油（TAG）的形式贮存于细胞中。但就此途径与分子机理，人们了解甚少。本课题组在该绿藻cDNA文库构建与序列分析基础上，克隆与ArA合成有关的D5、D6、D8或D15等去饱和酶及延长酶基因；克隆与TAG合成相关的甘油-3-磷酸（G3PAT）、溶血磷脂酸（LPAAT）或二酰甘油（DAGAT）等酰基转移酶基因；运用转基因技术有重点地在异种模式生物中鉴定D5或D15及延长酶基因的功能；并利用荧光定量PCR技术，研究这些基因在氮限制不同时间内的表达情况，结合缺刻缘绿藻在胁迫情况下脂肪酸成分及TAG含量的变化，初步探讨该绿藻合成并积累ARA的可能代谢途径及分子机理。为分子调控、种质改良及利用该微藻规模化生产ArA的研究奠定基础。

本项目针对缺刻缘绿藻（Myrmecia incisa）这种单细胞绿藻，结合其能够大量合成并积累花生四烯酸（ArA）的特点，首先探讨了在氮饥饿培养条件下，ArA及其他脂类物质的变化。结果可知在氮饥饿培养27 d后，ArA含量可占藻体干重的7%，且76%以上的ArA是以三酰甘油（TAG）的形式贮存于细胞中。对构建好的该藻cDNA文库进行序列分析，阐述了该藻的分类地位及脂类合成的初步概况；然后利用末端快速扩增技术及兼并引物PCR技术克隆了与ArA合成有关的D5、D6、D12或D15等去饱和酶及延长酶基因，以及与TAG合成相关的甘油-3-磷酸（G3PAT）、溶血磷脂酸（LPAAT）等酰基转移酶基因；运用转基因技术在酿酒酵母、拟南芥等模式生物中鉴定了D15及延长酶基因的功能并确定了它们的亚细胞定位；利用荧光定量PCR技术，研究这些基因在氮饥饿不同时间内的表达情况，结合缺刻缘绿藻在该胁迫条件下脂肪酸成分的变化，初步探讨该绿藻合成并积累ARA的可能代谢途径及分子机理。为分子调控、种质改良及利用该微藻规模化生产ArA的研究奠定基础。