真眼点藻(Eustigmatos sp.)的金藻昆布糖代谢转变及其对三酰甘油积累驱动的氮调控机理研究

真眼点藻(E.sp.)是一种光合固定二氧化碳同化形成特殊碳水化合物―金藻昆布糖(CL)的单胞藻。研究发现，在氮限制条件下，细胞大量积累储藏性三酰甘油(TAG)，油体量增多且体积变大；而CL含量逐渐减少，最终CL液泡消失。那么氮如何调控CL的代谢转变并驱动TAG的合成积累？CL和TAG的代谢如何关联？上述问题的研究对于阐明氮调控光合碳流分配机制具有十分重要的理论意义。本研究通过分析CL和TAG代谢相关的关键酶活性的时相变化；利用同位素标记法探究CL和TAG代谢网络中的关键枢纽和中间产物，采用胞外离体脂肪酸合成法，证实胞内叶绿体利用CL的代谢产物合成脂肪酸(TAG合成时所需的重要前体)的生化过程。了解氮调控真眼点藻CL和TAG代谢的作用机制；认识光合作用碳流在CL和TAG分子代谢中的分配规律；揭示CL代谢转变与TAG合成积累的相互关系。以上结果可为利用含油微藻制备生物燃料提供必要的理论依据。

本项目以真眼点藻(E. sp.)为研究对象，分别从细胞、生理生化、分子转录水平对类波氏真眼点藻细胞金藻昆布糖（CL）代谢合成转化与驱动储藏性三酰甘油（TAG）合成与积累的作用机理进行了研究，通过4年的研究，系统的研究了培养液中氮营养的消耗(或氮限制培养时)，真眼点藻(E. sp.)的细胞形态和细胞器超微结构的变化特征；较为全面的分析了藻细胞中生化组成的动态变化规律；全面的分析了金藻昆布糖生物合成和分解代谢相关的关键酶活性。通过高通量转录组测序手段，获得了类波氏真眼点藻金藻昆布糖和油脂合成和代谢相关基因，全面分析了藻细胞生长相关的代谢途径，挖掘了真眼点藻(E. sp.)油脂合成相关基因，揭示了真眼点藻高产油脂的本质原因。克隆了油脂合成关键酶（DGAT和PDAT）基因。同时，利用荧光定量PCR对DGAT和PDAT基因的表达模式进行了分析，研究了类波氏真眼点藻油脂合成和积累的变化规律。上述研究，基本阐明了真眼点藻(E. sp.) 细胞内CL代谢转变和驱动储藏性TAG合成与积累的响应机理，为产油微藻油脂形成和积累的调控机理提供了基础资料和理论依据。