佐夫色绿藻高产虾青素突变体的筛选及虾青素合成机理研究

摘要

为了提高佐夫色绿藻(Chromochloris zofingiensis)细胞内虾青素含量,研究通过甲基磺酸乙酯诱变构建了含有20000个单克隆的突变体库,并筛选出一株高产虾青素的突变体12C10。在异养正常培养条件下,当葡萄糖耗完时,12C10虾青素含量比野生型提高74%;缺氮诱导第4天时,虾青素含量比野生型高25%。利用广泛靶向代谢组学分析在正常培养条件下12C10与野生型在代谢物水平上的差异。与野生型相比,12C10中除谷氨酸外的氨基酸及脂肪酸的合成普遍下降,但是谷氨酸的水平显著提高。氨基酸和脂肪酸合成减少为虾青素合成提供更多的碳骨架、NADPH和ATP。谷氨酸的积累可能一方面刺激了磷酸戊糖途径中6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性促进NADPH的产生,另一方面导致氧自由基产生促进虾青素合成。代谢物组分析结果还表明12C10中虾青素合成的增强可能与乙烯合成的增强有关。研究为进一步通过代谢调控提高C.zofingiensis虾青素含量奠定了基础,对指导C.zofingiensis虾青素积累新工艺的开发具有重要意义。