高含油微藻选育与DGAT2基因功能研究

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微藻是一类在陆地、海洋广泛存在,光合利用度高的自养植物。微藻作为-种低等植物,其最大特点是种类繁多、分布广泛,繁殖快速。微藻含有十分丰富的甘油以及酯类,因此微藻可作为制备生物柴油的优良原材料。作为微藻产油丌发和利用的前提:理想藻种的选育、改造以及藻种最佳培养条件,都已成为国内外普遍关注的研究课题。自然环境中存在丰富的藻种资源,因此直接从中筛选出理想的藻株是目前使用的最为广泛地筛选方式之一。本实验用已从自然环境中筛选出的高含油藻株微芒藻Micractinium pusillum Y-002为实验材料,通过形态学与分子生物学相结合的方法,对其进行了种属分类。培养基成分对微藻的油脂积累有很大的影响。实验通过四种不同培养基(TAP、HSM、SE和BG11)营养黼限制的培养条件下,培养微芒藻Micractinium pusillum Y-002,用以观测微藻的生长及油脂积累情况。结果表明:缺氮培养时,微藻中性脂的含量在不同培养基中均有提升(2-8倍),其中高碳培养基HSM-N中·性脂含量超过一般HSM含量的十倍以L。而缺铁培养对中性脂的积祟效果不明显。然而无论缺乏何种营养元素都将显著地降低生i物量的增长。通过物理、化学和生物等人工诱变的方法去寻找理想藻株是另一种筛选藻株的方式。本实验以模式藻株莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii CC425插入突变人工诱变的方法去寻找理想藻株。以HSM和HSM-N培养基中筛选出油脂含量同时升高的突变株1株。在HSM培养基中筛选出突变株CC425-M23,中性脂含量与野生型CC425相比提高了170%,达到细胞干重的17%‰在HSM-N培养基中突变株,中性脂含量分别提高了14%、10%,达到61%、42%。利用生物基因工程和生物代谢工程等手段“人工制造”工程藻株,是第三种筛选藻株的方式。实验克隆了影响TAG合成代谢的关键基因CrDGAT基因的部分片段,构建了CrDGAT基因的RNAi表达载体。转化莱茵衣藻Chlamydomonas reinhardtii CC425,结果表明在预测的5种CrDGAT基因中只有沉默CrDGAT-1和CrDGAT-5基因后,中性脂含量才会显著下降。在HSM中,中性脂含量分别下降15%和27%,而HSM-N中基因沉默转化子死亡。说明CrDGAT-1和CrDGAT-5基因才是真正的具有表达合成TAG限速酶的基因。实验构建CrDGAT基因过量表达载体,过量表达CrDGAT-1和CrDGAT-5基因,并且进行CrDGAT基因的亚细胞定位。结果是用HSM-N培养整个过程中,过量表达转化子的中性脂含量与野生型CC425相比均提高20%-40%,最大中性脂含量分别为59%和50%‰CrDGAT基因的亚细胞定位结果显示,CrDGAT-1和CrDGAT-5基因是在细胞质内表达的。目前在研究微藻选育方面,主要有以上三种方式。本实验通过这三种方式,寻找理想的产油藻种。并探索可能的CrDGAT基因作用机理以及作用场所。这为继续研究微藻产油的机理打下基础。
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