岳陈陈 丁 巍 李 涛 赵 鹏 徐军伟 余旭亚

(昆明理工大学生命科学与技术学院, 昆明 650500)

雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)是一种单细胞绿藻[1], 在生物或非生物胁迫下能够积累虾青素, 含量最高可达细胞干重的4%[2], 高于其他已知的虾青素来源。虾青素(3, 3′-二羟基-β, β-胡萝卜素-4, 4′-二酮)是一种红色酮类胡萝卜素, 有13个单双键交替排列的共轭键, 因此具有强抗氧化性、中和自由基、清除活性氧的特性[3,4], 广泛应用在食品、饲料、化妆品以及医药行业, 具有较高的商业价值[5,6]。然而, 虾青素生产中却存在着生产成本高、产量低等问题, 因此, 采用有效策略提高雨生红球藻虾青素产量成为研究的热点。

褪黑素(Melatonin, MLT)是一种广泛存在于生物界的激素, 在动物、植物以及微生物中均已发现,先前研究表明MLT具有降低细胞内活性氧、清除自由基、调节生物周期节律、信号分子和光合作用等功能[7—9], 从而对生物体代谢途径进行调控。研究显示雨生红球藻在胁迫条件如高光照、缺氮等[10,11]条件下, 有利于虾青素的积累。另外, 胁迫条件下细胞内发生应激反应产生活性氧(Reactive oxygen species, ROS), 作为信号分子参与生物系统的信号通路[12—14]; 一氧化氮 (Nitric oxide, NO)和水杨酸(Salicylic acid, SA)是植物中的信号分子, 参与固有的防御体系, 应对不利的生长条件[15,16]。雨生红球藻虾青素的生物合成开始于2-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸(MEP)途径, 以丙酮酸和甘油醛-3-磷酸(GA3P)为起始物, 经第一个限速酶, 1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)催化, 形成1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸(DOXP), 用于后续的虾青素合成,dxs基因表达量的增加可提高DOXP的生成量, 进而促进虾青素的合成[17]。……