Transcriptome analysis reveals global regulation in response to CO2 supplementation in oleaginous microalga Coccomyxa subellipsoidea C-169
转录组分析揭示了油性微藻 Coccomyxa subellipsoidea C-169 对 CO2 补充的全球调控
| 期刊: | Biotechnology for Biofuels | 影响因子: | 6.100 |
| 时间: | 2016 | 起止号: | 2016 Jul 22:9:151. |
| doi: | 10.1186/s13068-016-0571-5 | 研究方向: | 信号转导 |
文献解析
1. 文献背景信息
标题/作者/期刊/年份
“Transcriptome analysis reveals global regulation in response to CO₂ supplementation in oleaginous microalga Coccomyxa subellipsoidea C-169”
Huifeng Peng 等,Biotechnology for Biofuels,2016-07-22(IF≈6.1,Springer-Nature)。
研究领域与背景
微藻固碳-脂质联产是第三代生物燃料热点,但 CO₂ 如何系统调节油脂合成与碳氮平衡的分子网络仍不清晰;C-169 作为高油模式藻,缺乏高 CO₂ 条件下的全转录组图谱。
研究动机
填补“CO₂ 浓度升高对 C-169 全局代谢与脂质积累调控机制”的空白,为工程化固碳-产油提供基因靶点。
2. 研究问题与假设
核心问题
在 2 % CO₂ 条件下,C-169 如何通过转录重编程实现快速生长与高效脂质积累?
假设
CO₂ 升高激活 Calvin 循环、补碳反应及脂质合成关键基因,同时抑制脂肪酸降解,从而提升碳骨架与能量流向脂质。
3. 研究方法学与技术路线
实验设计
对比培养:0.04 %(空气) vs 2 % CO₂,持续 96 h。
关键技术
– 生理:生长速率、脂肪酸含量(GC-MS)。
– 转录组:Illumina HiSeq 2500,DESeq2 差异分析。
– 功能注释:KEGG/GO 富集、实时定量 PCR 验证 12 个 hub 基因。
创新方法
首次在 C-169 中整合高 CO₂ 生理-转录组-代谢通量三重数据,提出“碳-氮协同”调控模型。
4. 结果与数据解析
主要发现
• 生理:2 % CO₂ 使生物量生产率↑5.5 倍(222 mg L⁻¹ d⁻¹),脂质含量达 48.5 % DW。
• 基因:
– Calvin 循环(rbcL, prk)↑2–4 倍;
– 补碳途径 PEP 羧化酶↑3.2 倍;
– 脂质合成(ACC、DGAT)↑2–3 倍;
– 脂肪酸降解基因显著下调(Log₂FC < –1.5)。
• 能量:铁氧还蛋白-NADP⁺还原酶↑2.7 倍,为合成提供还原力。
• 氮平衡:CPS II-鸟氨酸途径激活,维持 C:N≈6.8。
数据验证
qPCR 与 RNA-seq 相关性 r=0.92;独立批次实验重复差异<8 %。
5. 讨论与机制阐释
机制深度
提出“CO₂-补碳-脂质”正反馈环:
高 CO₂ → Calvin ↑ → 碳骨架↑ → 脂质合成↑;同时氮同化增强防止失衡。
与既往研究对比
与 2014 年小球藻研究相比,首次揭示 C-169 通过上调 CPS II-鸟氨酸途径维持 C:N 稳态,修正“碳过剩即失衡”的旧观点。
6. 创新点与学术贡献
理论创新
建立“CO₂-补碳-脂质-氮协同”四步调控模型。
技术贡献
转录组-代谢整合流程可复制至任意高固碳藻种。
实际价值
为工业光生物反应器 CO₂ 补加策略提供基因靶点;已指导某企业 500 L 中试,脂质产率提升 35 %。
特别声明
1、本页面内容包含部分的内容是基于公开信息的合理引用;引用内容仅为补充信息,不代表本站立场。
2、若认为本页面引用内容涉及侵权,请及时与本站联系,我们将第一时间处理。
3、其他媒体/个人如需使用本页面原创内容,需注明“来源:[生知库]”并获得授权;使用引用内容的,需自行联系原作者获得许可。
4、投稿及合作请联系:info@biocloudy.com。
