EMS 诱变获高产微藻新种，叶黄素与玉米黄质积累显著提升

《Biotechnology for Biofuels and Bioproducts》：Elevated accumulation of lutein and zeaxanthin in a novel high-biomass yielding strain Dunaliella sp. ZP-1 obtained through EMS mutagenesis

为解决当前商业杜氏藻（Dunaliella）菌株生物量低的问题，研究人员开展了通过 EMS 诱变筛选杜氏藻Dunaliella sp. ZP-1 突变体，提高天然类胡萝卜素产量的研究。结果获得突变体 tyd4，其叶黄素和玉米黄质产量提升，且红光和褪黑素可促进其生长。该研究为类胡萝卜素生物生产提供新资源和技术参考。

　　在奇妙的生物世界里，微藻如同隐藏的宝藏，蕴含着巨大的开发价值。光合色素在光合作用中意义重大，类胡萝卜素作为其中一员，对人体健康起着重要作用，人类无法自身合成，需从食物中获取，因此相关营养健康产品备受关注。杜氏藻富含类胡萝卜素，是工业提取的优质原料，还能作为水生动物的活饲料，其大规模养殖能带动地方经济发展。然而，当前商业杜氏藻菌株存在生物量低的瓶颈问题，限制了其在产业中的应用。为突破这一困境，深圳大学的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Biotechnology for Biofuels and Bioproducts》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法。通过测序 rbcL 基因和 18S 基因进行分子鉴定；利用 EMS 诱变技术构建突变体库，筛选目标突变体；运用 HPLC 对类胡萝卜素进行提取、鉴定和定量分析；通过测定细胞密度、干重、蛋白质含量和叶绿素含量评估微藻生长情况；采用铵钼酸法测定过氧化氢酶（CAT）活性；设置不同光照条件及添加植物激素处理，探究其对微藻生长和代谢的影响。
研究结果如下：

• 杜氏藻Dunaliella sp. ZP-1 的特性：从漳州漳浦盐场分离出的单细胞绿色微藻Dunaliella sp. ZP-1 具有耐盐性，在含 1.5M NaCl 的 RAM 培养基中生长最佳。经分子鉴定，它属于杜氏藻属，且在实验室培养中，其细胞密度和生物量显著高于常用商业菌株Dunaliella salina CCAP 19/18 和Dunaliella bardawil FACHB-847，展现出高生物量的优势，是极具潜力的生物工程菌株。
• EMS 突变体 tyd4 的优势：构建Dunaliella sp. ZP-1 的 EMS 诱变体系，筛选得到突变体 tyd4。与野生型相比，tyd4 的叶黄素含量达到 0.92mg/g，提高了 28.55%，玉米黄质含量达到 0.74mg/g，提高了 22.19%，且 β - 胡萝卜素和 α - 胡萝卜素含量未降低。同时，tyd4 在细胞密度、生物量和相对蛋白质含量方面与野生型相似，在高光胁迫下，其较高的叶黄素和玉米黄质含量与对高光的适应性相关。
• 光照和植物激素对 tyd4 的影响：研究发现，红光能显著提高 tyd4 的细胞密度和生物量，使其在高密度大规模培养方面具有工业化潜力。在植物激素处理实验中，1.0μM 褪黑素（MT）能显著促进 tyd4 的细胞密度和生物量增加，而脱落酸（ABA）和赤霉素（GA）对其影响不明显，不过 10.0μM MT 会抑制 tyd4 的生长。
  研究结论和讨论部分表明，该研究成功筛选出富含叶黄素和玉米黄质的Dunaliella sp. ZP-1 突变体 tyd4，且发现红光和褪黑素可正向调控 tyd4 的细胞密度和生物量。这不仅证明了微藻种质资源挖掘的重要价值，还展示了 EMS 诱变技术在微藻育种中的应用潜力，为天然类胡萝卜素合成生物学提供了新的遗传材料。同时，研究也为深入探究红光和褪黑素在杜氏藻中的分子机制奠定了基础，后续可进一步研究二者联合处理对 tyd4 类胡萝卜素含量的影响，以及将相关候选基因整合到Dunaliella sp. ZP-1 基因组中，探索其类胡萝卜素生产潜力。该研究成果为微藻产业发展提供了新的方向和技术支持，有望推动杜氏藻在食品、饲料、化妆品等领域的广泛应用。