外源茉莉酸(JA)刺激雨生红球藻高效生产虾青素分子调控机制的研究

雨生红球藻是生产天然虾青素的首选工具，但合成效率太低。因此，找到有效的调控手段并弄清其调控机制是提高雨生红球藻生产虾青素效率的关键。茉莉酸(JA)能诱导许多植物次生代谢物的生物合成，我们发现JA也能诱导雨生红球藻高效积累虾青素，但其具体的调控机制还不清楚。本项目以此为切入点，拟用real time-PCR、抑制差减杂交、生物信息学分析、RACE技术、Northern杂交、酵母杂单/双杂交和差异蛋白质组技术分别研究JA诱导雨生红球藻虾青素合成相关酶基因的表达模式，分析诱导产生的差异基因，筛选重要的调控因子，推测并验证其功能，鉴定诱导产生的差异表达蛋白，明确调控因子、差异表达蛋白和虾青素合成相关酶基因之间的关系，从而系统阐明JA诱导雨生红球藻高效积累虾青素的分子调控机制，为彻底揭示雨生红球藻在胁迫条件下积累虾青素的调控机制奠定基础，也为挖掘利用植物激素高效生产天然虾青素的潜力提供科学依据。

天然虾青素是目前人类在自然界发现的最强抗氧化剂。雨生红球藻是生产天然虾青素的首选工具，但合成效率太低。找到有效的调控手段并弄清其调控机制是提高雨生红球藻生产虾青素效率的关键。茉莉酸(JA)能诱导许多植物次生代谢物的高效生物合成，以此为切入点，本项目进行了以下研究： .（1）JA对雨生红球藻合成虾青素效率的影响。结果表明25和50mg/LJA 均能显著促进8个虾青素合成相关酶基因转录上调，且虾青素积累主要是受到psy、pds、lyc、bkt、crtR-B、crtO基因在转录水平的调控及ipi-1、ipi-2基因在转录和转录后水平的双重调控。.（2）高通量转录组测序结果表明JA影响红球藻多种代谢途径主要是通过差异基因差异表达。JA6，JA1和JA24处理中上调差异基因分别有889，14和862个；JA6，JA1和JA24处理中下调差异基因分别有305个，109和226个；胡萝卜素代谢途径分析发现JA6诱导zds, crtZ, pds 和 crtB显著上调，zep显著下调；虾青素代谢途径分析发现psy, pds, zds, crtR-B和bkt/crtO在JA6中的转录上调可能与虾青素积累有直接关系；脂肪酸代谢途径分析发现MCTK, KAS, SAD 和 FAD在JA24中转录上调可能与油脂积累有协同性。.（3）荧光定量PCR分析脂肪酸合成途径8个关键酶基因结果表明MCTK, KAS, SAD, FAD活性在JA24中分别达到对照组的4.5, 4.4, 2.4和 2.5倍；筛选到了可能是转录因子的59个差异基因，其中MYB, AP2/ERF, WRKY, E2F/DP, MADS 和 HSF可能直接参与JA在红球藻中的信号转导；编码MYB基因上调可能显著促进红球藻中虾青素积累。.（4）差异蛋白质组iTRAQ高通量分析结果表明JA1和JA6和JA24处理中上调的差异蛋白数目是51、51和17个。JA1和JA6和JA24下调的差异蛋白数目是66、29和43个；针对差异蛋白的功能分析结果表明参与油脂代谢的差异蛋白在JA诱导后是上调的；针对转录因子的AGRIS分析结果表明61个差异蛋白可能属于24种不同转录因子家族，包括MYB, NAC, GRAS, B3, WRKY, C3H, bHLH 和FAR1等，其中TCP（1）、YABBY（2）、SBP（2）是JA诱导所特有的。