三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）中磷脂:甘油二酯脂酰基转移酶（PDAT）及其途径

微藻是一种单细胞的光合自养生物，其许多物种在营养胁迫条件下可以在细胞中积累大量的油脂类物质，其中甘油三酯（TAG）是当前生物柴油工业生产的主要原料。在营养胁迫的条件下微藻细胞内的膜组分尤其是磷脂含量降低，TAG开始大量积累，但其生理机制尚不清楚。在个别植物和酵母中曾发现过一种磷脂:甘油二酯脂酰基转移酶（PDAT），它可以以极性的磷脂为脂肪酸侧链的供体，利用甘油二酯（DAG）为底物合成TAG，这条路径的存在可能解释了生物细胞内脂肪酸链如何由膜脂向TAG的直接转移。但目前在微藻中尚缺乏对该PDAT途径及其作用的研究。本项目拟以海洋硅藻三角褐指藻为材料，首先通过酶学手段验证该途径的存在性，同时试图克隆PDAT基因，检测营养胁迫后的表达变化，并尝试通过遗传代谢工程手段改变其在细胞中的表达，确定其对TAG积累的作用。该项目的研究结果将为微藻油脂代谢调控及"工程微藻"的构建提供重要的理论与应用基础。

本项目以海洋硅藻三角褐脂藻为模式，研究不依赖于脂肪酸重新合成的甘油三脂合成途径中的PDAT基因在油脂积累中的作用与功能。研究首先研究了不同三角褐脂藻品种在油脂积累中的差异，并通过油脂的荧光染色与甘油三脂酶学定量等方法的建立，分析了氮磷胁迫间以及光照对三角褐脂藻油脂积累的影响及其关系，确定了营养胁迫是甘油三脂诱导积累的主要诱导型因素，光能作为甘油三脂合成的主要能量来源是油脂积累的关键要素，但过量的光照在不影响生长的前提下并不会促进油脂的积累；其次，通过对PDAT基因的克隆与鉴定，发现了该基因在种间的序列差异性，并且在基因内含子剪切上发现了与基因组注释完全不同的结果；同时通过转录组学、RTPCR以及蛋白杂交等方法，确定了该基因在营养胁迫过程中并未出现明显的表达量提高；可能该基因并不是三角褐脂藻油脂积累过程中的关键酶；最后，为了确定不依赖于脂肪酸重新合成的甘油三脂合成途径在三角褐脂藻胁迫过程油脂积累中的重要性，通过碳胁迫的方法，证明了三角褐脂藻中存在不依赖于脂肪酸重新合成的甘油三酯积累过程，并鉴定出了三角褐脂藻甘油三脂合成过程对于脂肪酸链的选择性，虽然在碳胁迫下甘油三脂的积累量仅占碳饱和状态的10-25%，由于在碳饱和状态下，脂肪酸的快速合成很可能会抑制不依赖于脂肪酸重新合成的甘油三酯积累，因此在碳胁迫下，很可能更能获得相关于碳胁迫生长的有价值基因。通过本项目的研究，完成了2位硕士研究生的培养，发表国内期刊论文一篇，其中SCI在投2篇，参加国内外藻类重要研究性会议2次，在了解到国内外重要进展的同时，分享了自身的研究成果。