秦燕 范波 苗贵东

摘要 当低浓度CO2限制微藻光合作用时，CO2浓缩机制（CCM）是一种有效的无机碳（Ci）吸收策略，以保证微藻的正常生存和繁殖。CCM主要是通过升高1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（Rubisco）附近的CO2浓度增强光合作用的效率，同时抑制光呼吸的进行。CCM的关键步骤包括无机碳的聚集吸收、Rubisco对CO2的固定和碳酸酐酶催化的不同Ci的转换。CCM中分子调控元件的有序协作，不仅可以帮助细胞感知周围CO2的浓度，诱导调节CCM基因的表达，还可以协调衣藻在低浓度CO2环境下光合作用中碳和其他代谢途径的相互作用。总结了目前以衣藻作为模式生物对真核藻类CCM的研究概况、调控机理，以及CCM机制在农业方面的应用和展望。

关键词 衣藻;二氧化碳浓缩机制;调控机理;无机碳吸收系统

中图分类号 Q949.21  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）04-0020-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.04.006

Research Progress on the CO2 Concentrating Mechanism and Its Regulation in Chlamydomonas

QIN Yan，FAN Bo，MIAO Gui-dong （College of Biology and Chemistry，Xingyi Normal University for Nationalities，Xingyi，Guizhou 562400）

Abstract CO2 concentrating mechanism （CCM） is an effective way for carbon assimilation that enables microalgae to survive and proliferate in the limiting CO2 concentration.CCM can improve the CO2 concentration near the Rubisco to enhance the photosynthetic efficiency and suppress the photorespiration.The key components of CCM include inorganic carbon （Ci） uptake，Ci fixation by Rubisco and the interconversion of different Ci catalyzed by CA.An array of the molecular regulatory elements can facilitate cells to sense the CO2 concentration，regulate the expression of the CCM and to coordinate the photosynthetic carbon metabolism and other metabolic processes in response to limiting CO2 conditions.This review summarized the current understanding of the eukaryotic algal CCM，based largely on chlamydomonas as a model organism，to illustrate how chlamydomonas adapts to the limiting CO2 and how its CCM was regulated.

Key words Chlamydomonas;CO2 concentrating mechanism;Regulation mechanism;Ci absorption system

基金項目

贵州省教育厅青年科技人才成长项目（黔教合KY字〔2019〕221号）;兴义民族师范学院博士科研基金项目（18XYBS02）;黔西南州2019年州级科技计划自筹资金项目（2019-2-50）。

作者简介 秦燕（1980—），女，山东莱芜人，副教授，博士，从事细胞与分子生物学研究。

收稿日期 2020-07-11

光合作用中的碳代谢可称为地球上最重要的化学反应，地球上全部绿色植物的生长都离不开光合作用，是全球碳循环的关键环节。光合作用过程中核心的途径是卡尔文循环（CCB），此循环包含一系列的生化反应，通过这些反应无机碳（Ci）转化成有机碳，并将太阳能储存在碳水化合物中。CCB循环最初是在绿藻Chlorella和Scenedesmus中阐明的[1]。绿藻中的莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）以其独特的优势，逐渐成为模式生物来研究生物学的热点问题，如光合作用、光合趋光性、鞭毛/纤毛生物学、藻脂生物学。……