近日，我所工程技术创新中心王昭凯课题组首次系统完整地解析了裂壶藻遗传背景，提出了一种低温促进裂壶藻DHA积累的机制。相关研究工作以 “Low-temperature effects on docosahexaenoic acid biosynthesis in Schizochytrium sp. TIO01 and its proposed underlying mechanism”为题，发表在国际Top期刊《Biotechnology for Biofuels》（JCR2020工程技术类SCI一区）。

二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid, DHA)是一种长链多不饱和脂肪酸，是人体大脑皮层，视网膜的重要组成物质，对促进人体的健康具有重要的意义，广泛用于食品，药品等。目前人们获取DHA产品主要来源是脂肪含量高的海洋鱼类，随着海洋渔业资源的日益退化，以及海洋生态环境的污染威胁，传统来源的DHA产品面临着渔获量减少、环境污染、含有不希望的脂肪酸及鱼腥味等问题影响。裂壶藻是当前DHA工业化生产的主要藻种，具有高生物量、高油脂含量等特点。利用裂壶藻生产的DHA藻油已于2010年被我国卫生部批准为新资源食品原料，其食品安全性已得到广泛的认证。由于裂壶藻作为一种非模式真核生物，其脂肪酸合成途径研究不是很深入，从而限制其遗传操作技术体系的完善和进一步通过合成生物学改造来提升其开发价值。课题组前期研究发现低温能够显著促进裂壶藻DHA的积累，但低温促进裂壶藻合成DHA的机制仍不清楚。课题组利用贯穿组学并结合理化实验，发现FAS途径和PKS途径分别负责裂壶藻中饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的生物合成。FAS途径中长链脂肪酸脱饱和酶基因的整体缺失是裂壶藻不能通过FAS途径合成DHA的主要原因。此外，研究发现低温促进裂壶藻DHA合成，不是通过上调PKS途径来完成，而是通过提高和促进脂肪酸合成底物进入PKS来实现的。裂壶藻遗传背景的解析和低温调控DHA合成机制的阐明，对于利用合成生物学技术遗传改造裂壶藻以提高DHA的产量和以裂壶藻作为细胞工厂，生物合成具有重要生理功能的医药中间体和药用蛋白，都具有重要意义。该论文的第一完成单位为自然资源部第三海洋研究所，胡凡博士为论文第一作者，王昭凯副研究员为论文通讯作者。

近年来，课题组从我国海洋、高原和沙漠等不同生境采集分离、保藏微藻800余株，初步建立了微藻种质库。课题组以微藻资源高值化应用为目标，在微藻种质资源选育、藻类生理生化特性与高效异养发酵、基于靶点与表型的藻类功能活性产物研究等方面取得系列进展，为当前微藻资源化利用的关键工程技术研发与应用奠定基础。以上研究成果课题组成员以第一作者或通讯作者发表在《Frontiers in Pharmacology》、《Marine Drugs》、《Journal of Applied Phycology》、《Marine Environmental Research》、《Physiologia Plantarum》等SCI期刊。

以上研究工作得到国家自然科学基金、福建省科技计划项目、厦门市海洋经济发展专项资金和海洋三所基本科研业务费项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1186/s13068-020-01811-y