Page 183 - 《广西植物》2025年第4期
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４ 期                    周毅航等: 杜氏盐藻的基础生物学和开发应用研究进展                                            ７ ９ ７

            氏盐藻的生长、光合作用、呼吸作用和 β￣胡萝卜素                           ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅꎬＧＡＰＤＨ 或 Ｇ３ＰＤＨ)基因的
            的生物合成均有显著影响ꎮ 在稳定生长期ꎬ较高                             启动子被克隆ꎬ并用于驱动双丙磷抗性(ｂａｒ)基因和
            浓度的 ＭＩ(１ ０８０ ｍｇＬ )、６￣ＢＡ(３０ ｍｇＬ ) 和             人血管能抑素 Ｎ 末端片段(ｃａｎｓｔａｔｉｎꎬＣａｎ￣Ｎ)在杜氏
                                   ￣１
                                                      ￣１
                              ￣１                               盐藻中表达ꎬ结果表明 ｂａｒ 基因被 ＤｓＧＡＰＤＨ 的启动
            ＡＢＡ(１００ μｍｏｌＬ ) 促进了 β￣胡萝卜素的积累ꎬ
                                       ￣１
            但较低浓度的 ＭＩ(５４０ ｍｇＬ )和 ６￣ＢＡ(０.６ ｍｇ               子驱动转录且整合到 Ｄ. ｓａｌｉｎａ 转化体的基因组中ꎮ
              ￣１
            Ｌ ) 会 抑 制 β￣胡 萝 卜 素 的 积 累ꎬ 生 长 素 ( ＮＡＡ、            Ｃａｎ￣Ｎ 能在转基因杜氏盐藻中表达ꎬ证明 ＤｓＧＡＰＤＨ
            ＩＡＡ、２ꎬ４￣Ｄ)和 ＧＡ 在无论高浓度还是低浓度时对                       基因启动子适用于驱动外源基因在转基因杜氏盐
            β￣胡萝 卜 素 的 积 累 均 有 抑 制 作 用ꎮ ＭＩ、 ＩＡＡ 和              藻中表达(Ｊｉａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２)ꎮ Ｄ. ｓａｌｉｎａ 硝酸还原酶
            ＡＢＡ 对 Ｄ. ｓａｌｉｎａ 生长的促进作用强于其他 ４ 种激                   (ｎｉｔｒａｔｅ ｒｅｄｕｃｔａｓｅꎬＤｓＮＲ) 的表达可受硝酸盐诱导ꎬ
                                           ￣１           ￣１     但受铵的抑制ꎮ 用 ＤｓＮＲ 的启动子驱动 ｂａｒ 基因在
            素ꎬ其最优浓度分别为 ５５２ ｍｇＬ 、０.１４ ｍｇＬ 、
            ０.２２ ｍｇＬ ꎬ并且优化后的植物激素组合可使生                        Ｄ. ｓａｌｉｎａ 中表达ꎬｂａｒ 基因的表达可被硝酸盐诱导ꎬ
                       ￣１
            物量提高 １９％(Ｌｖ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎮ                         但受铵抑制ꎬ预示 ＤｓＮＲ 的启动子可用于调控转基
            １.３ 分子生物学研究进展                                      因杜氏盐藻中外源基因的表达( Ｌｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００７)ꎮ
            １.３.１ 杜氏盐藻分子生物学研究工具和技术进展情                          核酮糖￣１ꎬ５￣二磷酸羧化酶(ｒｕｂｉｓｃｏ) 的启动子可以
            况  杜氏盐藻的基因组已经发布ꎬ它的细胞器基因                            驱动 莱 茵 衣 藻 的 ＢＣＨ 型 β￣胡 萝 卜 素 羟 化 酶 在
            组是大的环状分子ꎬ大约 ６０％是非编码 ＤＮＡꎬ是绿                         Ｄ. ｓａｌｉｎａ 中表达(Ｓｉｍｏｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１６)ꎮ 为解决重组
            藻门中最膨胀的细胞器 ＤＮＡ 之一ꎻ其质体基因组是                          蛋白低表达或不稳定表达的问题ꎬ结合反式激活转
            目前基因库中最大的完整质体 ＤＮＡ(ｐｔＤＮＡ) 序列                        录(ＴＡＴ)和核定位信号(ＮＬＳ)肽可以显著提高外源
            (全长 ２６９ ｋｂ)ꎬ并且线粒体和质体基因组都具有前                        基因在 Ｄ. ｓａｌｉｎａ 系统中的转化率和表达水平ꎬ这为
            所未有的细胞器 ＤＮＡ 内含子密度ꎬ分别为约 １.５ 个                       促进杜氏盐藻生物反应器的应用和发展提供了一
            内含子/ 基因和约 ０.４ 个内含子/ 基因(Ｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ.ꎬ               条有前景的途径(Ｆｅｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３)ꎮ 以上分子生
            ２０１０)ꎮ 杜氏盐藻在分子水平上的研究日渐增多ꎬ                          物学研究工具和技术手段为我们以杜氏盐藻为研
            转录组、代谢组等组学技术已被广泛应用于杜氏盐                             究载体ꎬ开展分子水平研究提供了极大的便利ꎮ
            藻 的 研 究 ( Ｈｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０ꎻ Ｚｈｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１ꎻ       １.３.２ 杜氏盐藻耐盐分子机制研究进展情况  杜
            Ｒａｍａｃｈａｎｄｒａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３ )ꎬ ＲＮＡ 干 扰 ( ＲＮＡ         氏盐藻可以在极端高盐环境下生长ꎬ是研究植物
            ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅꎬＲＮＡｉ) 技术已在杜氏盐藻中成功应用                   高盐适应的理想模式生物ꎬ关于其耐盐分子机制
            (Ｊｉａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００９ꎻ Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７ａ)ꎬ 利 用  的研究备受国内外学者瞩目ꎮ 在早期的研究中ꎬ
            ＣＲＩＳＰＲ 等技术对杜氏盐藻基因组进行编辑改造也                          Ｆｉｓｈｅｒ 等(１９９６) 研究发现 Ｄ. ｓａｌｉｎａ 质膜蛋白 ｐ６０
            已实现(Ｆｅｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎮ 在杜氏盐藻的基因工                  是一种结构新颖的碳酸酐酶ꎬ转录水平受 ＣＯ 的调
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            程操作中ꎬ外源基因表达的关键步骤是遗传转化ꎮ                             控ꎬ并表现出嗜盐特性ꎮ 在高盐培养基中ꎬ这种酶
            到目前为止ꎬ已经建立了几种针对杜氏盐藻的遗传                             可能改善细胞对 ＣＯ 的吸收ꎮ 另外一种碳酸酐酶
                                                                                 ２
            转化方法ꎬ包括农杆菌介导的遗传转化法(Ｓｉｍｏｎ ｅｔ                        ｄｕｐｌｉｃａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎｉｃ ａｎｈｙｄｒａｓｅ １( ＤＣＡ１) 启动子中ꎬ
            ａｌ.ꎬ ２０１６ꎻ Ｃａｓｔｅｌｌａｎｏｓ￣Ｈｕｅｒｔａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)、电转化    高度重复的 ＧＴ 序列参与了 Ｄ. ｓａｌｉｎａ 的盐诱导调

            法(Ｖｅｌｍｕｒｕｇａｎ ＆ Ｋｏｄｉｖｅｒｉ Ｍｕｔｈｕｋａｌｉａｎｎａｎꎬ ２０２３)、     控ꎬＤｓＤＣＡ１ 启动子可能是一种新型的盐诱导元件
            粒子轰击转化法(Ｔａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００５)和玻璃珠转化法                   (Ｌｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０)ꎮ 热休克蛋白 Ｈｓｐ９０ 被证明参与

            (Ｆｅｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００７)ꎮ                               了 Ｄ. ｓａｌｉｎａ 耐盐性的调控过程ꎬＤｓＨｓｐ９０ 的活性
                 在杜氏盐藻中实现基因高效表达的另一个主                           和折叠对盐度的依赖性很小ꎬ表明 ＤｓＨｓｐ９０ 是一
            要手段是寻找强启动子来驱动基因表达ꎬ目前已找                             种具有耐盐性的细胞内蛋白ꎬ可能在高渗或低渗
            到多个此类启动子ꎮ ＣａＭＶ３５Ｓ 是高等植物中常用                         休克期间抵抗细胞内短暂的盐波动中发挥作用
            的强启动子ꎬ多项研究证明 ＣａＭＶ３５Ｓ 可以有效启动                        (Ｃｈｅｎ ＸＪ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５)ꎮ Ａｚａｃｈｉ 等(２００２) 研究证
            外源和内源性基因在杜氏盐藻中表达(耿德贵等ꎬ                             明 Ｄ. ｓａｌｉｎａ 中受盐胁迫诱导的 β￣酮脂酰辅酶 Ａ 合
            ２００２ꎻ Ｖｅｌｍｕｒｕｇａｎ    ＆  Ｋｏｄｉｖｅｒｉ  Ｍｕｔｈｕｋａｌｉａｎｎａｎꎬ   酶 [β￣ｋｅｔｏａｃｙｌ￣ｃｏｅｎｚｙｍｅ Ａ (ＣｏＡ) ｓｙｎｔｈａｓｅꎬＫｃｓ]与
            ２０２３)ꎮ 甘 油 醛￣３￣磷 酸 脱 氢 酶 ( ｇｌｙｃｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ￣３￣       脂肪酸去饱和酶一起ꎬ可能通过调节细胞膜结构
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