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加入γ-氨基丁酸可以提高雨生红球藻的生物量并增加虾青素产量
发布时间:2020-10-15

  近期,中科院合肥研究院智能所离子束生物工程与绿色农业研究中心黄青研究员课题组在提高雨生红球藻生物量和虾青素产量方面取得进展,发现加入γ-氨基丁酸(GABA)可以提高雨生红球藻的生物量并增加虾青素的产量,相关研究结果发表在藻类研究著名期刊Algal Research上。 

  雨生红球藻是一种单细胞绿藻,是自然界中天然虾青素最好的来源,而虾青素因为其强抗氧化能力被广泛关注,常被用作食品添加剂,具有潜在的药用和营养保健作用。如何提高雨生红球藻的生物量和虾青素产量是目前研究的热点。 

  针对这一热点问题,黄青课题组尝试采用添加剂促进雨生红球藻生长,由此提高产虾青素产量。在这项研究中,他们发现添加一定量的GABA可以有效提高雨生红球藻的生物量,并且在提高抗逆性的同时,提高了雨生红球藻虾青素的产量。

        进一步,他们还对GABA作用机理进行研究。以往人们主要关注GABA对植物生长的作用,发现它可以促进其生长和抗逆性,但是GABA是否可以促进雨生红球藻的生长并且提高藻细胞的抗逆性以及提高虾青素产量并没有报道。在这项研究中,课题组研究人员通过对雨生红球藻绿色生长后期和强光照初期的转录和代谢进行分析,结果显示,绿色生长后期GABA提高了藻细胞的抗逆境胁迫能力,与抗逆境胁迫相关的酶基因的表达上调,包括PP2C、SnRK2、CPK、HASP90、PTOX等。 

  除此之外,他们还发现了GABA对强光照后的藻细胞具有光保护作用。一般说来,要完成雨生红球藻积累虾青素积累需要强光辐照,但是强光照同时也会对藻细胞造成不可逆的光氧化损伤,从而导致虾青素产量的减少。GABA的加入不仅可以增加生物量,也可以降低强光照转换过程中对藻细胞造成的光氧化损伤,减少藻细胞死亡。强光照后GABA提高了藻细胞的光合作用性能,表现出更好的光适应能力和更强的热耗散能力。实验结果显示,捕光蛋白(Lhca2)表达上调,与光保护有关的PTOX表达上调,虾青素合成相关基因表达下调等,都解释了GABA的光保护作用。 

  该研究工作得到国家自然科学基金支持。 

 

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图-1 雨生红球藻的培养和检测的实验流程示意图 

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图-2 γ-氨基丁酸(GABA)对促进雨生红球藻生长的作用机制示意图 

 

 

(文章来源:中国科学院合肥物质科学研究院)