金色奥杜藻(Odontella aurita)岩藻黄素代谢对光质变化的响应及信号分子的转录调控机制
批准号:
32060096
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
夏嵩
依托单位:
学科分类:
植物资源保护与利用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
夏嵩
中文摘要
岩藻黄素是硅藻合成的一种具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤和抗肥胖等活性功能的光合色素,在医药保健领域具有广泛的应用前景。本项目以法国引进的工业藻种金色奥杜藻(Odontella aurita)为对象,以光质调控为手段,研究岩藻黄素代谢的光质响应及其调控机制。首先,分析不同光质下金色奥杜藻生长和岩藻黄素含量变化,筛选适合岩藻黄素高效积累的最佳光质条件。然后,分析不同代谢路径基因的表达差异,考察光质对岩藻黄素代谢基因在转录水平上的调控。最后,分析信号分子活性氧自由基(ROS)及其清除基因的转录表达,正向验证ROS与岩藻黄素代谢的关系;使用光合作用抑制剂二氯苯基二甲脲(DCMU)和2,5-二溴-3-甲基-6-异丙基对苯醌(DBMIB),反向验证信号分子质体醌的氧化还原状态与岩藻黄素代谢基因转录的关系。研究结果可揭示岩藻黄素代谢响应的物质基础和分子机制,为金色奥杜藻规模化培养的补光选择提供理论与实践依据。
英文摘要
Fucoxanthin is a photosynthetic pigment synthesized by diatom, which has the bioactive functions of anti-inflammatory, anti-oxidation, anti-tumor and anti obesity. It has a broad application prospect in the field of medicine and healthcare. In this project, Odontella aurita, an industrial microalga introduced from France, is taken as the object to study the mechanism of fucoxanthin metabolism responding to light quality changes. First of all, the growth, photosynthetic physiology and fucoxanthin content of O. aurit under different light quality were analyzed. The optimum light quality conditions for the efficient accumulation of fucoxanthin were selected. Then, the expression differences of genes in different metabolic pathways were analyzed to investigate the regulation of light quality on the transcription of fucoxanthin synthesis genes. Finally, the intracellular reactive oxygen species (ROS), antioxidant enzyme activity and ROS scavenging related gene expressions were analyzed, and the relationship between ROS and the metabolism of fucoxanthin was verified; The relationship between the redox state of plastoquinone and the metabolism of fucoxanthin was verified by using the photosynthetic inhibitors 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethyl urea (DCMU) and 2,5-dibromo-3-methyl-6-isopropyl-p-benzoquinone (DBMIB). The results can reveal the material basis and molecular mechanism of fucoxanthin metabolism response, and provide theoretical and practical basis for the selection of light supplement in large-scale cultivation of O. aurita.
岩藻黄素是硅藻细胞合成的一种具有抗癌、抗氧化、抗炎和抗肥胖等生物活性功能的光合色素,在医药卫生领域具有广泛的应用前景。本项目以金色奥杜藻(Odontella aurita)为研究对象,以光质调控为手段,研究了岩藻黄素代谢对光质变化的响应,并从细胞及分子层面对相关的机制进行了详细研究。研究结果表明光质对金色奥杜藻的生长和岩藻黄素积累具有显著影响,白光下获得的生物量、叶绿素a浓度及岩藻黄素含量最高,分别为3.21 g L-1、59.25 mg L-1和2.34%。红光最不利于生物量和岩藻黄素积累。生化分析表明白光下总脂含量最高,红光下蛋白质含量最高,黄光下碳水化合物含量最高。不同光质下金色奥杜藻的Fv/Fm和Y(Ⅱ)差异较小,且在培养周期内基本保持稳定;而ETR差异较为显著,红黄粉光在前期明显高于其它光质,绿光和蓝光则显著低于其它光质。不同光质下抗氧化酶SOD、AOC和MDA的活性未表现出明显差异。添加光合电子传递抑制剂DCMU和DBMIB对金色奥杜藻生物量积累具有一定影响,对岩藻黄素含量没有显著影响。红光下添加DCMU后干重降低14.4%,添加DBMIB提高了9%。添加光合抑制剂对Fv/Fm和Y(Ⅱ)的影响较小,对ETR影响显著。白光下添加DCMU后ETR出现大幅下降,从183.9 μmol e-1 m-2 s-1下降到119.3 μmol e-1 m-2 s-1,降低了35.1%,而对照组则升至260.5 μmol e-1 m-2 s-1,说明了DCMU对电子传递速率具有明显的抑制作用。转录组测序表明:以白光为对照,蓝光下差异表达基因上调966个,下调339个,在辅因子和维生素代谢、氨基酸代谢中存在显著差异;红光下差异表达基因上调1398个,下调3010个,分布在能量代谢、萜类化合物和聚酮类化合物的代谢、氨基酸代谢和碳水化合物代谢四个类型中。添加光合抑制剂DCMU后共有11条代谢通路出现显著差异,全部集中在细胞代谢方面,分布于氨基酸代谢、碳水化合物代谢和次级代谢产物生物合成三个类型中。DBMIB诱导条件下共有7条代谢通路出现显著差异,全部集中在细胞代谢方面,分布于氨基酸代谢、聚糖生物合成和代谢、辅因子和维生素代谢和次级代谢产物生物合成四个类型中。
金色奥杜藻(Odontella aurita)岩藻黄素代谢对光质变化的响应及信号分子的转录调控机制
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:35万元
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批准年份:2020
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负责人:夏嵩
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依托单位:
金藻昆布糖合成的氮丰度转换调控及其作用机制研究
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批准号:31700311
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2017
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负责人:夏嵩
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依托单位:
国内基金
海外基金