近日,中科院合肥物質(zhì)院智能機(jī)械研究所離子束研究中心黃青課題組在紅光促進(jìn)雨生紅球藻光合自養(yǎng)生長(zhǎng)及相關(guān)固碳機(jī)理方面取得研究進(jìn)展,相關(guān)研究成果發(fā)表在農(nóng)林科學(xué)Top期刊Aquaculture上。
雨生紅球藻(H.pluvialis)是一種單細(xì)胞綠藻,因其可以大量積累蝦青素而被廣泛認(rèn)知,目前也是自然界中天然蝦青素最好的生物來(lái)源。有研究表明利用紅光和白光的適當(dāng)組合可以促進(jìn)雨生紅球藻的生長(zhǎng)并提高蝦青素產(chǎn)量,但是其中紅光在其中發(fā)揮作用的過(guò)程和機(jī)制并不清楚。
課題組研究人員發(fā)現(xiàn),在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期,通過(guò)將光照培養(yǎng)模式從白光切換到紅光,可以改善雨生紅球藻的自養(yǎng)生長(zhǎng),并證實(shí)了紅光通過(guò)調(diào)節(jié)碳酸酐酶的活性,維持培養(yǎng)基的pH值穩(wěn)定在8-9之間,促進(jìn)了光合作用的增強(qiáng)和CO2固定速率的提高(圖1所示)。進(jìn)一步探究機(jī)理,發(fā)現(xiàn)紅光可能通過(guò)光敏色素介導(dǎo)的COP1-SPA1復(fù)合體途徑對(duì)碳酸酐酶基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行調(diào)控,上調(diào)了碳酸酐酶基因CAH1和CAH3的表達(dá),進(jìn)而影響碳酸酐酶的活性(圖2所示)。
這項(xiàng)工作可以為微藻培養(yǎng)過(guò)程中更有效地利用光照實(shí)現(xiàn)光合自養(yǎng)以及在碳中和中的潛在實(shí)際應(yīng)用提供指導(dǎo)。
李臘梅博士生為文章的第一作者,黃青研究員為通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金資助。
文章鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0044848623002363?dgcid=coauthor
圖1 紅光照不同時(shí)間后對(duì)胞內(nèi)碳酸酐酶活性和CO2固定效率的影響
A:雨生紅球藻細(xì)胞中碳酸酐酶的活性隨紅光培養(yǎng)時(shí)間的變化;
B:白光轉(zhuǎn)換到紅光照培養(yǎng)后,藻細(xì)胞CO2固定效率的變化。
圖2 紅光促進(jìn)藻類(lèi)細(xì)胞自養(yǎng)生長(zhǎng)機(jī)制示意圖
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