莱茵衣藻甘油二酯酰基转移酶及三酰甘油脂酶基因的功能解析

近年来生物柴油作为化石能源的替代燃料，已成为国际上发展最快、应用最广的可再生能源，而利用微藻三酰甘油制备生物柴油已成为生物柴油发展的新趋势。目前，对于微藻三酰甘油代谢的分子机理研究还很有限，对其代谢途径还一无所知。本研究拟利用比较基因组学的方法筛选出莱茵衣藻中可能参与三酰甘油生物合成最终步骤的磷脂-甘油二酯酰基转移酶和乙酰辅酶A-甘油二酯酰基转移酶基因以及参与三酰甘油降解初始步骤的三酰甘油脂酶基因，通过基因沉默、基因超量表达和基因功能互补等研究方法，对候选基因逐一进行功能解析，以此来探索莱茵衣藻三酰甘油生物合成和降解的分子机理。本研究将为深入展开微藻三酰甘油代谢的分子机理研究，为利用基因工程的方法快速培育生长迅速且含油量高的工程藻株打下较好的基础。

本项目对莱茵衣藻甘油二酯酰基转移酶和三酰甘油酯酶候选基因的功能进行了解析，研究结果表明：5个乙酰辅酶A-甘油二酯酰基转移酶（DGAT）和3个磷脂-甘油二酯酰基转移酶（PDAT）候选基因中，CrDGAT2-1、CrDGAT2-5和PDAT3在三酰甘油合成过程中起重要作用。将这三个候选基因沉默后，相应藻株的三酰甘油含量分别降低了16%-24%、28%-37%和13.6%-32.4%。与此同时，CrDGAT2-1和CrDGAT2-5过量表达的转基因藻株的油脂含量比CC425野生型分别提高了27.3和48.3%。为了进一步验证CrDGAT2-1和CrDGAT2-5的功能，我们将重组载体pRS426T DGAT2-1和pRS426T DGAT2-5转化酵母dga1突变体(YOR245C)。结果表明: 表达DGAT2-1和DGAT2-5的转基因酵母菌株油脂含量增加了12%-17%。将3个三酰甘油酯酶候选基因TGL3-1，TGL3-2和TGL3-3沉默后，与对照相比，转基因藻株油脂含量并没有显著变化。