[發明專利]一種提高微藻細胞油脂含量的基因及其應用

有效

• 申請號: 201911416458.4
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN113122518B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 張惠瑩;劉建;繆穎;殷煒鏵;楊肖瀟
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: C12N9/14
• 分類號: C12N9/14;C12N15/55;C12N15/82;C12N15/74;C12N1/13;C12N1/21;C12P7/6463;C12P7/649;C12R1/89;C12R1/01
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 饒文君;蔡學俊

本發明公開了一種提高微藻細胞油脂含量的基因及其應用，屬于基因工程技術領域。所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，其編碼的蛋白質氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。含有該基因的生物材料在提高細胞油脂含量、種質資源改良、生物柴油生產中具有廣闊的應用價值。該基因轉化三角褐指藻后的轉基因微藻細胞中油脂含量明顯提高。因此，本發明所述的基因對提高和改良微藻油脂成份、培育高油脂品種具有重要的理論和現實意義。

技術領域

本發明屬于基因工程技術領域，具體涉及一種提高微藻細胞油脂含量的基因及其應用。

背景技術

生物柴油不但具備優良的環保特性和染料性能，而且具有可再生性，已經成為未來能源發展的主方向。用藻類作為原料來生產生物柴油具有無可比擬的優越性，其油脂產率能高于它產油作物約兩個數量級，而且可以大幅度節約耕地面積。除此之外，微藻還可以吸收水體中的氮、磷等營養元素，能有效地降低水體的富營養化，對環境具有很強的修復功能。

微藻中油脂合成路徑主要分為質體中自由脂肪酸合成以及細胞質中三酰甘油的合成（即Kennedy路徑）兩部分，在質體中合成自由脂肪酸后，被轉運到質體外進行三酰甘油的組裝。藻細胞中的糖酵解路徑為脂肪酸合成提供原材料乙酰輔酶A，乙酰輔酶A在乙酰輔酶A 羧化酶的催化下生成丙二酸單酰輔酶 A，經脂肪酸合酶催化生成自由脂肪酸，再從質體轉運至內質網，經3種酰基轉移酶包括甘油3-磷酸酰基轉移酶、溶血磷脂酸酰基轉移酶和二酰甘油酰基轉移酶催化，完成三酰甘油的組裝，最終合成TAG。

微藻油脂的積累受諸多因素的影響。前人研究發現在氮饑餓、改變光照強度、pH值以及溫度都能誘導微藻單個細胞油脂的合成[Breuer G, Lamers PP, Martens DE, etal. (2013) Effect of light intensity, pH, and temperature on triacylglycerol(TAG) accumulation induced by nitrogen starvation in Scenedesmus obliquus.Bioresour Technol 143: 1-9；Zhi-Kai Yang1, Ying-Fang Niu1, Yu-Han Ma, et al.(2013) Molecular and cellular mechanisms of neutral lipid accumulation indiatom following nitrogen deprivation. Biotechnology for Biofuels 2013, 6:67；44. Zhang TY, Wu YH, Zhu SF, et al. (2013) Isolation and heterotrophiccultivation of mixotrophic microalgae strains for domestic wastewatertreatment and lipid production under dark condition. Biores Technol 149: 586-589]，但微藻生物量卻受到影響，無法達到人們所期望的水平。雖然可以有效提高微藻單細胞的油脂含量，但影響了微藻生物量。隨著分子生物學的發展，利用轉基因技術培育新的工程藻株已經成為研究熱點，提高三酰甘油（triacylglycerol，簡稱TAG）的合成途徑被認為是提高脂質產量的代謝工程的理想靶點，TAG合成途徑一些關鍵酶相繼被發現過量表達可以提高微藻油脂含量（Niu YF, Zhang MH, Li DW, et al. Improvement of neutrallipid and polyunsaturated fatty acid biosynthesis by overexpressing a type 2diacylglycerol acyltransferase in marine diatom Phaeodactylum tricornutum.Mar Drugs. 2013;11:4558–69；Ying-Fang Niu, Xiang Wang, Dong-Xiong Hu, et al.(2016) Molecular characterization of a glycerol-3-phosphate acyltransferasereveals key features essential for triacylglycerol production inPhaeodactylum tricornutum. Biotechnol Biofuels, 9:60 ）。過量表達轉錄因子也相應被發現可以提高微藻油脂含量（Da-Wei Li*, Srinivasan Balamurugan1*, Yu-FengYang, et al.(2019) Transcriptional regulation of microalgae for concurrentlipid overproduction and secretion, Sci. Adv., 5 : eaau3795）。