化石燃料消耗造成的能源短缺和环境污染已成为全球性问题。可再生生物燃料作为一种可持续、无毒、环保的燃料，受到人们越来越多的关注。有趣的是，微藻具有生态栖息地多样化、光合效率高、生长速度快、不与农作物竞争土地等优点，使其成为一种前景广阔的可再生生物能源的原料。

脂质是高度还原的代谢物，TAG的生物合成需要大量的还原力。在脂肪酸生物合成途径中，提供还原力被认为是富含油脂的生物的主要代谢需求。提供还原力（NADPH）被认为是脂肪酸生物合成的关键因素。苹果酸酶（malic enzyme，ME）存在于细菌、真菌、动物和植物中。它是一种高活性酶，在Mn²⁺或Mg²⁺存在下催化苹果酸氧化脱羧为丙酮酸和CO₂，并将NAD(P)⁺还原为NAD(P)H。苹果酸酶可以促进产油生物细胞中NADPH 的产生，而NADPH 在产油生物的脂肪酸积累过程中起着至关重要的作用。目前，对于ME的研究主要集中在植物和哺乳动物中，在盐藻（Dunaliella parva）中的作用知之甚少。

本研究以盐藻为材料，克隆盐藻苹果酸酶基因DpME，将DpME的ORF克隆到表达载体中形成重组载体，并将其转化到盐藻细胞中获得过表达DpME的工程藻种。此外，比较在缺氮/正常培养条件下野生藻和工程藻在生长、脂肪酸组成、脂质含量、蛋白质含量、碳水化合物含量、淀粉含量、色素含量、ME活性和DpME的mRNA水平等方面的差异，且重点关注油脂含量及脂肪酸组成。研究结果显示WT-N^-、DpME和DpME-N^-组的脂质含量明显高于WT组。同时，与DpME组相比，DpME-N^-组在15 d和18 d的油脂含量进一步提高。研究表明DpME过表达和氮限制均能显著提高油脂积累，且DpME过表达对脂质积累的影响更明显。此外，DpME过表达和氮限制对脂肪酸组成有轻微的影响。本研究将DpME过表达的工程藻种与氮限制处理相结合，提供了一种有前途的微藻培养模式，可进一步促进微藻生物柴油生产技术的发展。

图1 第15/18天的油脂含量

图2 第15/18天的ME酶活性

表1 第18天的脂肪酸组成

2024年8月15日，广西漓江流域景观资源保育与可持续利用重点实验室尚常花副教授课题组在国际学术期刊《Bioresource Technology》在线发表题为“Combined effects of nitrogen limitation and overexpression of malic enzyme gene on lipid accumulation in Dunaliella parva”的最新研究成果。2022级生物学专业硕士研究生梁莳屿为第一作者，尚常花副教授为通讯作者。《Bioresource Technology》是环境科学与生态学大类中科院1区Top期刊，最新IF=9.7。本论文得到广西重点研发计划项目（2023AB01132和2021AB27009）及广西研究生教育创新计划项目（YCSW2024164）的资助。

（图文/尚常花 审/马姜明 莫燕华）