Page 185 - 《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 ９

            ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１)ꎮ                                     基因表达水平高点的出现(早上) 先于 β￣胡萝卜素
                 ＬＣＹＢ 和 ＬＣＹＥ 是催化全反式番茄红素通过环                     含量高点的出现(中午)ꎮ
            化最终生成类胡萝卜素的关键酶ꎮ Ｌｉａｎｇ 等(２０１９)                          部分参与类胡萝卜素合成调控的转录因子也
            通过在 大 肠 杆 菌 中 进 行 基 因 互 补 验 证 鉴 定 Ｄ.               已被 鉴 定ꎬ 除 了 前 面 介 绍 的 转 录 因 子 ＤｂＭＡＤＳ
            ｂａｒｄａｗｉｌ ＦＡＣＨＢ￣８４７ 中 ＤｂＬＣＹＢ 和 ＤｂＬＣＹＥ 的功能ꎬ          ( Ｌｉａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３ )ꎬ Ｄ. ｓａｌｉｎａ 的 转 录 因 子
            ＤｂＬＣＹＢ 不仅具有较强的 β￣环化酶活性ꎬ还具有弱                        ＤｓＧＡＴＡ１ 也被证明参与调控类胡萝卜素的合成ꎮ
            的 ε￣环化酶活性ꎬ而 ＤｂＬＣＹＥ 更倾向于将番茄红素                       ＤｓＧＡＴＡ１ 具有独特的结构和识别序列ꎬＤｓＧＡＴＡ１
            转化为单环 δ￣胡萝卜素ꎬ并且具有较弱的 β￣单环化                         能增强红光下 Ｄ. ｓａｌｉｎａ 的生物量和类胡萝卜素产
            酶活性ꎮ 双功能的 ＤｂＬＣＹＢ 和 ＤｂＬＣＹＥ 可能有助                     量ꎬ并参与调节氮代谢( Ｓｏｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２４)ꎮ 转录

            于 Ｄ. ｂａｒｄａｗｉｌ ＦＡＣＨＢ￣８４７ 中 α￣胡萝卜素的积累ꎮ               因子 ＤｂＷＲＫＹ 可以通过上调类胡萝卜素合成基因
            在 Ｄ. ｓａｌｉｎａ 中过表达 ＤｓＬＣＹＢꎬ能显著提高总类胡萝                  ＤｂＣＲＴＩＳＯ、ＤｂＺＩＳＯ、ＤｂＬＣＹＥ 和 ＤｂＣｈｙＢ 的表达ꎬ增
            卜素的含量ꎬ并且转化株中 α￣胡萝卜素的产量并未                           强类胡 萝 卜 素 的 合 成ꎬ 帮 助 藻 细 胞 抵 抗 盐 胁 迫
            显著降低ꎬ表明 ＤｓＬＣＹＢ 对类胡萝卜素生物合成代                         (Ｌｉａｎｇ ＆ Ｊｉａｎｇꎬ ２０１７)ꎮ 综上表明ꎬ盐胁迫可以促
            谢通量分布的调控具有方向性(Ｌａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)ꎮ                   进类胡萝卜素合成ꎬ增多的类胡萝卜素可以提高
            基于 ＣＲＩＳＰＲ/ Ｃａｓ９ 技术敲除 Ｄ. ｓａｌｉｎａ 的 ＤｓＬＣＹＢ 基          杜氏盐藻抵抗盐胁迫的能力ꎮ
            因ꎬ可以显著增加 β￣胡萝卜素的含量ꎬ最高达 １.４                         １.３.４ 杜氏盐藻的细胞骨架调控基因  杜氏盐藻
                    ￣１
            μｇｍＬ ꎬ而玉米黄质的含量以不同程度下降(Ｈｕ                         类 驱 动 蛋 白 钙 调 素 结 合 蛋 白 ( ｋｉｎｅｓｉｎ￣ｌｉｋｅ
            ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１)ꎬ说明 ＤｓＬＣＹＢ 是催化 β￣胡萝卜素转化               ｃａｌｍｏｄｕｌｉｎ￣ｂｉｎｄｉｎｇ ｐｒｏｔｅｉｎꎬ ＤｓＫＣＢＰ ) 存 在 于 鞭 毛
            为玉米黄质的关键酶ꎮ                                         中ꎬ并在鞭毛组装过程中上调ꎬ表明它可能是鞭毛
                 ＢＣＨ 和 ＤｂＣＹＰ９７ｓ 是负责催化 α￣或 β￣胡萝卜                驱动蛋白ꎬ能在鞭毛组装中发挥作用ꎮ ２６Ｓ 蛋白酶
            素转化为叶黄素的关键酶ꎮ Ｄ. ｂａｒｄａｗｉｌ 的 ＤｂＢＣＨ                   体亚基 Ｒｐｎ８ 被鉴定为 ＤｓＫＣＢＰ 的一个新的互作
            和 ＤｂＣＹＰ９７ｓ(ＤｂＣＹＰ９７Ａ、ＤｂＣＹＰ９７Ｂ 和 ＤｂＣＹＰ９７Ｃ)           因 子ꎬ ＤｓＫＣＢＰ 的 ＭｙＴＨ４￣ＦＥＲＭ 结 构 域 是 其 与
            被克隆后ꎬ利用大肠杆菌进行功能互补验证发现ꎬ                             Ｒｐｎ８ 相互作用所必需的ꎮ 此外ꎬＤｓＫＣＢＰ 被蛋白
            ＤｂＢＣＨ 可以催化 β￣和 α￣胡萝卜素的 β￣环的羟基                      酶体抑制剂多聚泛素化和上调ꎬ并被泛素－蛋白酶
            化ꎬ但催化 ε￣羟基化的能力较低ꎮ ＤｂＣＹＰ９７Ａ 和                       体系统降解ꎬ表明蛋白酶体与驱动蛋白降解有关
            ＤｂＣＹＰ９７Ｃ 分别对 α￣胡萝卜素的 β￣环和 ε￣环表现                    (Ｓｈｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３ａ)ꎮ ＤｓＫＣＢＰ 中有两个微管结合
            出高羟化酶活性ꎬ但 ＤｂＣＹＰ９７Ａ 不能催化 β￣胡萝卜                      位点ꎬ即位于 Ｃ 端的动力结构域( ｍｏｔｏｒ ｄｏｍａｉｎ) 和
                                                                                               ２＋
            素的 羟 基 化ꎬ 这 与 高 等 植 物 中 的 ＣＹＰ９７Ａ 不 同ꎮ              位于 Ｎ 端 的 ＭｙＴＨ４￣ＦＲＥＭꎮ 在 Ｃａ 存 在 的 情 况
            ＤｂＣＹＰ９７Ｂ 对 α￣胡萝卜素的 β 环具有微弱的活性ꎮ                     下ꎬ钙 调 蛋 白 ( ｃａｌｍｏｄｕｌｉｎ￣ｌｉｋｅ ｐｒｏｔｅｉｎꎬ ＣＬＰ ) 可 与
            Ｄ. ｂａｒｄａｗｉｄ 中大量积累的叶黄素可能是由 α￣胡萝                     ＤｓＫＣＢＰ 的钙调蛋白结合结构域相互作用ꎬ并抑制
            卜 素 经 多 种 合 成 途 径 转 化 而 成ꎬ ＤｂＢＣＨ 和                 运动结构域的微管结合活性ꎬ但对 ＭｙＴＨ４ 结构域
            ＤｂＣＹＰ９７ｓ 参与这些合成途径ꎬ玉米黄质或 α￣隐黄                       无影响ꎮ 此外ꎬＭｙＴＨ４ 结构域负责与微管的结合ꎬ

            质是这一过程的中间产物(Ｌｉａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０ａ)ꎮ                  其与微管的亲和力是运动结构域的 １０ 倍( Ｓｈｉ ｅｔ
                 八氢番茄红素去饱和酶(ＰＤＳ)在高等植物中将                        ａｌ.ꎬ ２０１３ｂ)ꎮ 热休克蛋白 ＤｓＨｓｐ９０ 除了参与调控
            八氢番茄红素转化为 ζ￣胡萝卜素ꎮ 通过 ＲＮＡｉ 法下                       盐胁迫ꎬ还被证明能保护 ＤｓＫＣＢＰ 免受蛋白酶体
            调 Ｄ. ｓａｌｉｎａ 中 ＤｓＰＤＳ 的表达水平ꎬ可以降低类胡萝                  的降解ꎬＤｓＨｓｐ９０ 与 ＤｓＫＣＢＰ 的 Ｎ 端和 Ｃ 端均有

            卜素的含量ꎬ增加植物烯的水平( Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ                 相互作用ꎬ两者共同在鞭毛组装中发挥作用(Ｓｈｉ ｅｔ
            ２０１７ａ)ꎮ Ｚｈｕ 等(２０２０)从 Ｄ. ｓａｌｉｎａ ＧＹ￣Ｈ１３ 中克隆          ａｌ.ꎬ ２０２１)ꎮ

            且鉴定了 ７ 个 β￣胡萝卜素合成酶(ＤｓＧＧＰＳ、ＤｓＰＳＹ、
            ＤｓＰＤＳ、ＤｓＺＩＳＯ、ＤｓＺＤＳ、ＤｓＣＲＴＩＳＯ 和 ＤｓＬＣＹＢ)ꎬ得            ２  杜氏盐藻的开发应用研究
            到 ｃＤＮＡ 序列ꎬ其中 ＤｓＰＳＹ、ＤｓＰＤＳ 和 ＤｓＬＣＹＢ 的蛋
            白序列具有 １００％的同源性ꎬ在 ２４ ｈ 周期内分析这                       ２.１ 杜氏盐藻的应用价值
            些基因的表达水平和 β￣胡萝卜素含量的关系ꎬ发现                               杜氏盐藻主要用于生产类胡萝卜素ꎬ但诸多
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