Increased lipid productivity and TAG content in Nannochloropsis by heavy-ion irradiation mutagenesis
- 作者
- Yubin Ma, Zhiyao Wang, Ming Zhu, Changjiang Yu, Yingping Cao, Dongyuan Zhang, Gongke Zhou
- 单位
- Key Laboratory of Biofuels, Shandong Provincial Key Laboratory of Energy Genetics, Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266101, China
- 杂志
- Bioresource Technology（2013）
- DOI
- 10.1016/j.biortech.2013.03.020
- 所属领域
- 发酵工程
- 关键词
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解决的核心问题
微藻生物柴油成本高，主要原因是脂质生产率低，需要通过菌株改良提高脂质生产率。
研究策略
采用重离子束辐照诱变微拟球藻（Nannochloropsis oceanica IMET1），筛选高生长速率突变体，并对突变体的生长、光合效率、脂质积累和脂质组成进行分析。
核心内容
本研究利用重离子束辐照诱变微拟球藻（Nannochloropsis oceanica IMET1），旨在提高微藻生物柴油生产中的脂质生产率。研究者通过筛选高生长速率突变体，对突变体的生长、光合效率、脂质积累及脂肪酸组成进行了系统分析。关键突变体HP-1相较于野生型表现出显著改良：生物量积累提高19%，最大生长速率达0.55 g L⁻¹ d⁻¹（较野生型的0.52 g L⁻¹ d⁻¹提升6%），脂质生产率提高28%，从211 mg L⁻¹ d⁻¹升至271 mg L⁻¹ d⁻¹，且TAG含量增加14%，而极性脂含量降低15%。此外，HP-1在第4天的叶绿素a含量高出45%，光合放氧速率和光化学效率均优于野生型，其最高脂质生产率在第3天达295 mg L⁻¹ d⁻¹，最大脂质产量于第5天为4.07 g L⁻¹。脂肪酸组成未发生显著变化，意味着脂质品质得以保持。研究首次将重离子辐照应用于微藻育种，获得的HP-1突变体因高脂质生产率和TAG含量，成为微藻生物柴油生产的优良候选菌株，为降低生物柴油成本提供了有效策略。
创新点
首次将重离子辐照诱变应用于微藻育种；获得突变体HP-1，其脂质生产率和TAG含量显著提高，且脂肪酸组成无显著变化。
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Nannochloropsis oceanica IMET1 | 光合作用 | — | — | 能量供给 | 突变体HP-1光合效率提高，导致生物量积累增加。 |
| Nannochloropsis oceanica IMET1 | 脂质合成 | — | — | 调控 | 突变体HP-1 TAG含量提高，极性脂含量降低。 |
关键发现
- 获得突变体HP-1，与野生型相比，生物量积累提高19%，最大生长速率提高6%（0.55 vs 0.52 g L-1 d-1），脂质生产率提高28%（从211到271 mg L-1 d-1），TAG含量提高14%，极性脂含量降低15%
- 叶绿素a含量在第4天高45%
- 光合放氧速率和光化学效率更高
- 最高脂质生产率达295 mg L-1 d-1（第3天），最大脂质产量4.07 g L-1（第5天）
- 脂肪酸组成无显著差异。
研究结论
HP-1突变体因具有较高的脂质生产率和TAG含量，可作为微藻生物柴油生产的优良候选菌株。