螺旋藻β-胡萝卜素代谢控制分析及其新方法的研究

摘要

代谢控制分析(MCA)的两大难题是获得酶活性的扰动和通量控制系数(FCC)的计算,需要借助基因操作和复杂的计算推理.研究表明数量性状基因座(QTL)效应和通量控制系数(FCC)具有极其相似的分布规律,均呈L形分布,即代谢通量具有与数量性状一致的遗传变异规律.因此,本实验将螺旋藻(Spirulina)β-胡萝卜素(β-carotene)的代谢通量作为一个数量性状,运用主成分分析、通径分析等数量遗传学分析方法研究其代谢途径中酶对通量的影响方式和程度.在相关分析的基础上计算得到了基于主成分分析的控制系数C(pl)和基于通径分析的控制系数R(2)(i),对比分析表明这两组控制系数的变化规律基本一致,表明螺旋藻β-胡萝卜素合成途径中番茄红素-β-环化酶(LYC-B,C(pLYC-B)=0.161,R(2)(LYC-B)=0.2601)、RuBP羧化酶(RuBisCO,C(pRuBisCO)=0.121,R(2)(RuBisCO)=0.2453)、磷酸甘油酸变位酶(PGM,C(pPGM)=0.163,R(2)(PGM)=0.2320)、丙酮酸脱氢酶(PDHC,C(pPDHC)=0.119,R(2)(pDHC)=0.1584)和异柠檬酸脱氧酶(ICDH,C(pICDH)=0.172,R(2)(ICDH)=0.1935)5种酶对β-胡萝卜素的代谢通量的分布或改变起主要控制作用.这两种方法简便易行,简化了实验操作和计算过程,可为代谢工程育种及代谢控制分析提供新方法.