Cu2+、Fe2+脅迫誘導(dǎo)小球藻富集油脂及調(diào)控機(jī)制.pdf

1、隨著化石燃料的不斷消耗和環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，尋找清潔可再生的能源迫在眉睫。生物柴油作為一種無毒的環(huán)境友好型能源逐漸受到人們的青睞。微藻在異養(yǎng)培養(yǎng)條件下可以獲得較高的生物量和油脂含量，但是由于生物量和油脂量的積累是在不同的生長(zhǎng)階段，因此油脂產(chǎn)量并沒有真正提高。研究表明金屬離子誘導(dǎo)可以有效提高微藻油脂產(chǎn)率，使微藻生物產(chǎn)油的工業(yè)化生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)。本文考察了銅、鐵離子誘導(dǎo)條件下油脂積累興奮效應(yīng)及其調(diào)控機(jī)制。具體內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　（1）C

2、u2+誘導(dǎo)培養(yǎng)條件下，最大生物量和油脂產(chǎn)率分別為6.47 g/L和5.78 g/L。GC-MS分析表明，微藻胞內(nèi)幾乎所有脂肪酸均為C15-C20的脂肪酸，符合生物柴油生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。蛋白質(zhì)組學(xué)分析成功鑒定出30種表達(dá)變化的蛋白質(zhì)點(diǎn)。KEGG Automatic Annotation Server ver.1.64a分析顯示，這些蛋白主要參與了12種生物學(xué)過程。其中，7種蛋白，包括磷酸丙糖異構(gòu)酶（A75）、轉(zhuǎn)醛醇酶2（A107）、烯醇化酶（A1

3、33）、pfkB碳水化合物激酶（A144）、葡萄糖-1-磷酸腺苷轉(zhuǎn)移酶（B9）、糖苷水解酶（B30）和葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)酶（B92）參與了碳水化合物代謝。一種表達(dá)上調(diào)的蛋白，核酮糖二磷酸羧化酶（A89）與卡爾文循環(huán)有關(guān)。表達(dá)上調(diào)的蛋白3-羥烷基-[酰基載體蛋白]-脫氫酶（A12）、甘油-3-磷酸酰基轉(zhuǎn)移酶（A25）和乙酰輔酶A結(jié)合蛋白（A134）參與了油脂代謝過程。表達(dá)下調(diào)的蛋白蘋果酸脫氫酶（D26和D105）和琥珀酰輔酶A合酶α亞基

4、（B108）參與了TCA循環(huán)。一種表達(dá)上調(diào)蛋白肽基-脯氨?；樂串悩?gòu)酶（A58）和兩種表達(dá)下調(diào)蛋白從屬ATP Clp蛋白水解酶（46）和60S核糖體蛋白L5（B59）參與了蛋白質(zhì)代謝，包括蛋白質(zhì)的合成、降解和折疊。五種表達(dá)上調(diào)的蛋白和生物學(xué)過程中的調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)，如激酶相似蛋白（A01和A34）、酪蛋白激酶1（A138）、ATP合酶α亞基（A126）和核苷轉(zhuǎn)移酶（A37）。兩種表達(dá)下調(diào)的蛋白，包括DNA控制的RNA聚合酶β亞基（B83）

5、和依附于RNA的RNA聚合酶（B42）參與了RNA的合成。一種表達(dá)上調(diào)的蛋白5’-核苷酸酶主導(dǎo)蛋白（A42），兩種表達(dá)下調(diào)的蛋白肌苷-5-單磷酸脫氫酶（B122）和腺甘酸激酶（B91）與核苷酸代謝有關(guān)。另外，核苷二磷酸激酶（B61）和超氧化物歧化酶（B62）分別與ATP的合成和活性氧清除有關(guān)。
　?。?）Fe2+誘導(dǎo)培養(yǎng)條件下，小球藻胞內(nèi)最大油脂含量達(dá)到62％，此時(shí)油脂產(chǎn)率為820.17 mg/L/d。GC-MS分析結(jié)果表明，微藻

6、胞內(nèi)90％的脂肪酸為16:0,18:1Δ9和18:2Δ9,12。DIGE定量分析成功鑒定出31種變化的蛋白質(zhì)點(diǎn)。這些蛋白質(zhì)點(diǎn)按照分子功能分為9類，即碳水化合物代謝、油脂合成、卡爾文循環(huán)、細(xì)胞呼吸、光合作用、能量和傳遞、蛋白質(zhì)合成、調(diào)節(jié)和防御以及未歸類的。其中表達(dá)下調(diào)的3-磷酸莽草酸-1-羧乙烯基轉(zhuǎn)移酶（L19）參與了碳水化合物代謝；三種表達(dá)上調(diào)的蛋白3-氧化?；?[酰基載體蛋白]合酶（H44）、S-?；D(zhuǎn)移酶（H16）和蘋果酸酶（H09

7、）與油脂合成有關(guān)；一種表達(dá)上調(diào)的蛋白，核酮糖二磷酸羧化酶（H22）參與了卡爾文循環(huán)；兩種表達(dá)上調(diào)的蛋白細(xì)胞色素c生源論蛋白（H33）和細(xì)胞色素 b6-f復(fù)合物鐵-硫亞基（H37）與細(xì)胞呼吸和光合作用有關(guān)；三種表達(dá)上調(diào)的ATP合酶（H12、H14、H15）和一種表達(dá)下調(diào)的ATP從屬HADH水化物脫水酶（L36）負(fù)責(zé)能量與轉(zhuǎn)運(yùn)；五種表達(dá)上調(diào)的蛋白，延長(zhǎng)因子（H08）、60S核糖體蛋白L37a（H17）、腺苷高半胱氨酸酶（H23）、線粒體GT

8、P酶（H47）和40S核糖體蛋白S27（H88）參與了蛋白質(zhì)的合成過程；六種表達(dá)上調(diào)的蛋白，蛋白酶β亞基（H10）、絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶（H28）、V型H+ATP酶A亞基（H48）、微管蛋白β鏈（H06）、熱休克蛋白70B（H01）和伴侶流出家族蛋白（H19）與胞內(nèi)調(diào)節(jié)和抵御過程有關(guān)。
　　Cu2+、Fe2+誘導(dǎo)條件下，小球藻細(xì)胞內(nèi)蘋果酸脫氫酶、ATP合酶、核酮糖二磷酸羧化酶、核糖體蛋白的表達(dá)豐度均發(fā)生變化，這為遺傳基因工程構(gòu)