胁迫条件下油脂积累过程中莱茵衣藻捕光色素蛋白复合体II的适应机制

目前通过分子改造光能捕获器官已经证明可有效提高能源微藻光合效率，但缺乏系统的生理生化学机理研究，因此，本项目重点研究胁迫条件下油脂积累过程中微藻捕光色素蛋白复合体II（LHCII）的适应机制，该研究有助于深入解析产油藻细胞的能量供应和调节机制，为构建高效产油藻株提供光能捕获方面的理论依据。首先，本项目利用Western杂交技术，对产油莱茵衣藻（BAFJ5）LHCII蛋白表达进行定量分析，确定LHCII引起的光能捕获能力变化。其次，在光系统II和光系统I能量平衡调节方面，对油脂诱导过程中LHCII在状态转换中的变化规律进行研究，确定状态转换过程中LHCII转移量、单体和多聚体含量以及多聚体中的单体组成。最后，利用叶绿素荧光和电子传递抑制剂技术，测量油脂积累藻细胞的光合电子传递变化，解析产油藻细胞LHCII的含量和状态转换引起的环式、非环式以及质体末端氧化酶等其他电子传递途径的适应机制。

本项目重点研究了在氮缺乏条件下，微藻细胞油脂积累与光系统II大量捕光色素蛋白复合体（LHCII）之间的关系。研究结果发现，微藻细胞在氮缺乏条件下，油脂大幅积累，与对照组相比，约为其2.52倍。LHCII含量大幅下降，其中Lhcb4-6消失，Lhcb1-3含量降低。进而导致光能捕获和传递效率下降。通过叶绿素荧光技术检测，缺氮产油微藻细胞的光合量子效率降低达到50%以上，培养六天后，缺氮条件下的微藻细胞几乎死亡。. 上述结果表明，完全氮缺乏不可能即维持正常生长，同时保持微藻持续产油。未来实现维持产油和生长的条件是氮限制，而不是完全氮缺乏。因此，今后的重点是研究氮限制条件下，微藻光合作用系统，包括捕光色素蛋白和光合反应中心的适应机制，同时关注光反应与暗反应以及油脂代谢之间的协调关系。. 本项目完成了LHCII与油脂之间的关系的研究，关于状态转换部分，由于微藻LHCII大量减少，光合量子效率大幅下降，细胞接近死亡，即使发生状态转换，也不是其主要的调节机制，因此，后续研究中，该部分没有实际意义，故为开展相关研究。