海洋产油硅藻Fistulifera solaris基因组编辑技术建立及其油脂积累调控研究

【编辑推荐】本研究首次在海洋产油硅藻Fistulifera solaris中建立CRISPR/Cas9基因组编辑技术，成功敲除腺嘌呤磷酸核糖转移酶基因(apt)和三酰甘油脂肪酶基因(tgl1)，获得抑制油脂降解和2-氟腺嘌呤抗性的突变株。该突破为微藻生物燃料开发提供了关键分子工具，通过基因编辑直接提升脂质生产力（TAG含量），具有重要应用价值。

　　

Highlight

本研究亮点在于首次在海洋产油硅藻Fistulifera solaris中实现CRISPR/Cas9介导的基因组编辑，通过靶向敲除腺嘌呤磷酸核糖转移酶基因(apt)和三酰甘油脂肪酶基因(tgl1)，获得具有显著表型变化的突变株，为微藻生物燃料的遗传改良奠定基础。

Section snippets

菌株与培养条件

海洋硅藻F. solaris JPCC DA0580分离自日本鹿儿岛海域，采用含50 μg/mL氨苄青霉素的人工海水(ASW)配制f/2培养基，在25°C、130 μmol m^-2 s^-1白光条件下培养。

结果与讨论

通过CRISPR/Cas9成功敲除apt（涉及嘌呤补救途径）和tgl1（调控TAG降解）基因。apt突变株表现出对2-氟腺嘌呤(2-FA)的抗性，而tgl1敲除有效抑制了油脂降解——这对提高微藻生物燃料产率至关重要。基因测序证实靶位点突变，且表型与预期功能高度吻合。

CRediT作者贡献声明

佐藤史等完成实验设计与论文撰写；葛西菜摘等负责基因编辑操作；安井玲进行数据可视化分析；野岛大辅等参与论文修订。

致谢

研究受日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO JPNP17005)和JSPS科研费(24H00392)资助。

Conclusion

该技术突破不仅为F. solaris基础研究提供利器，更开辟了通过精准编辑油脂代谢通路（如抑制tgl1介导的TAG水解）提升生物燃料经济性的新途径。