水生所揭示赤霉素3对异养佐夫色绿藻虾青素合成的调控机制

　　

虾青素是一种紫红色脂溶性色素，属于酮式类胡萝卜素，具有抗氧化、抗癌、抗炎、治疗糖尿病、提高免疫力以及预防心血管疾病的功能，在食品、保健品、水产饲料以及医药等领域被广泛应用。佐夫色绿藻（Chromochloris zofingiensis）是虾青素的天然来源之一，因其能异养生长且生长速率与生物量产量远高于自养条件而受到广泛关注。虽然异养细胞中虾青素含量仅为干重的0.06%，低于自养细胞的0.5%，但由于同等培养时间的生物量产量较高，异养条件下虾青素产量高，异养生长的佐夫色绿藻生产虾青素具有较大的产业发展潜力。另一方面，佐夫色绿藻采用诱导条件生产虾青素会导致生物量急剧下降，这表明最佳培养模式仍然是产业开发的瓶颈。因此，增加生物质和虾青素含量对提高生产效率和经济效益至关重要。

中国科学院水生生物研究所毕永红研究员团队对赤霉素3（GA3）影响异养佐夫色绿藻生长和虾青素合成的作用机理进行了系统研究，发现在GA3诱导下，佐夫色绿藻生物量和虾青素产量分别达268.5 g/L和0.34 g/L，比对照组高6%和89%。GA3改变了与碳代谢、脂质代谢、虾青素合成和ABC转运蛋白相关基因的转录水平。与虾青素生物合成相关的基因，如八氢番茄红素合成酶（PSY）、八氢番茄红素去饱和酶（PDS）、β-胡萝卜素羟化酶（CHYb）和β-胡萝卜素酮化酶（BKT），在GA3诱导下上调；碳代谢和脂代谢增强，导致底物消耗增加，NADPH生成增加，促进虾青素合成。该研究揭示了赤霉素3对异养佐夫色绿藻虾青素合成的调控机理，为推动异养佐夫色绿藻生产虾青素的产业化应用提供了理论依据和技术支持。该研究成果以“Regulation Mechanism of Gibberellic Acid-3 for Astaxanthin Biosynthesis in Heterotrophic Growing Chromochloris zofingiensis”为题在国际学术期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry被选为内封面论文正式发表（https://doi.org/10.1021/acs.jafc.4c05296）。

论文第一作者为水生所博士后陈桥红，毕永红研究员为通讯作者。本研究得到国家自然科学基金（No: 31971477）、国家重点研发计划（No:2020YFA0907402;No:2021YFC3200900）、国家资助博士后研究人员计划（No.GZC20232917）和武汉市知识创新专项曙光计划项目（No:2022020801020144）的资助。