基于突变体的小球藻类胡萝卜素合成途径解析

	基于突变体的小球藻类胡萝卜素合成途径解析
	叶莹
导师	黄俊潮
学位专业	生物化学与分子生物学
关键词	小球藻类胡萝卜素突变体虾青素酮化酶
摘要	小球藻 (Chlorella zofingiensis) 生长快、生物量高、易于培养，同时还能积累高价值的虾青素和脂肪酸，是理想的基础和应用研究藻株。为了深入揭示小球藻类胡萝卜素的合成机制，本研究通过化学诱变的方法，筛选表型颜色性状发生变化的突变体，共得到十株突变株：一株不产酯化类胡萝卜素的CZE1-突变株、五株不产或低产酮化类胡萝卜素的突变株CZ-bkt1（1-5）、二株高产角黄质与脂肪酸突变株CZHC1-2、一株高产叶黄素突变株CZEG、一株叶绿素缺陷突变株CZCHL-。通过对这些突变株的生理生化、代谢产物、转录组以及基因功能分析阐明了小球藻类胡萝卜素合成途径的精细调控。十株突变藻中除了CZEG和CZCHL-外，其他八株表现出与野生型对照一致的生长状况。在类胡萝卜素合成方面，五株由于β-胡萝卜素酮化酶基因1(BKT1)在不同位置发生单核苷酸插入或替换的突变体（CZ-bkt1(1-5)）只合成相当于野生型0-1/30的虾青素（酮化的玉米黄素）量，其中CZ-bkt1-1不产酮化叶黄素，Cz-bkt1-2和Cz-bkt1-3产较低量的酮化叶黄素，Cz-bkt1-4酮化叶黄素的量与野生型的相当，而Cz-bkt1-5酮化叶黄素的量是野生型的2倍。由于五株突变体的BKT2没有发生变化，在小球藻中BKT1可能是主要的类胡萝卜素酮化酶。在含3%葡萄糖的Kuhl培养基培养条件下，突变株CZHC1 和CZHC2积累四倍于野生型的角黄质，而且CZHC2脂肪酸含量高达细胞干重的77%，是野生型的两倍以上，可用于生物能源的开发利用。在同样的培养条件下，CZEG突变株的叶黄素和玉米黄素的含量是野生型的12倍，具有商业化生产高价值叶黄素和玉米黄素的价值。突变株CZCHL-不能合成叶绿素，无法进行光合自养生长。在补充有机碳源（葡萄糖）条件下可在有光或暗中正常生长，但类胡萝卜素含量只有野生型的1/2。突变体CZE1-不能合成酯化类胡萝卜素，但能正常合成自由体虾青素、酮化叶黄素和脂肪酸。推测CZE1-中编码催化类胡萝卜素酯化的酶基因发生突变导致虾青素和酮化叶黄素的酯化反应受阻。通过对转录组数据进行SNP分析并结合BLAST对比，确定了一个未被注释的可能酯化虾青素和酮化叶黄素的候选酶基因(CZE)，为后续阐明绿藻特殊类胡萝卜素酯化机制奠定良好基础
	2019-06
学位授予单位	中国科学院昆明植物研究所
学位名称	硕士
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/74036
专题	昆明植物所硕博研究生毕业学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	叶莹. 基于突变体的小球藻类胡萝卜素合成途径解析[D]. 中国科学院昆明植物研究所,2019.

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