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【科研动态】重点实验室尚常花副教授课题组在《Algal Research》上发表24-epibrassinolide调控盐藻代谢的研究成果
植物激素是天然的化学信使,在调节植物生长发育、应对生物和非生物胁迫、维持植物细胞内平衡以及适应环境变化方面发挥着重要作用。油菜素内酯(Brassinolide,BL)是一类广泛存在于植物细胞内的甾醇类激素,被誉为第六大激素,它的发现为植物生长发育研究提供了新的视角。
24-epibrassinolide(EBL)是一种常用的油菜素内酯,在植物生长发育过程中发挥着重要作用。盐藻(Dunaliella parva)是一种重要的产油微藻,其生长和有机化合物的积累需要进一步改善,以获得更高的应用价值。然而,EBL对盐藻的影响目前尚不清楚。因此,本研究使用EBL对盐藻进行处理,通过检测细胞生长、测定叶绿素、类胡萝卜素、蛋白质、脂肪、淀粉、碳水化合物含量和酶活性等指标的变化,深入研究盐藻的生理特性,进一步提升盐藻的应用价值。
研究结果表明,培养至18d时,0.5mg/L EBL处理的盐藻其细胞密度为对照组的1.28倍,且叶绿素、类胡萝卜素、碳水化合物、淀粉和蛋白质含量也比对照组显著提高,分别为对照的1.31、1.18、1.49、1.35和1.54倍。0.4mg/L EBL处理的盐藻细胞中油脂含量比对照组提高了1.44倍。
图1 第18天的碳水化合物含量 图2 第18天的淀粉含量
图3 第18天的蛋白质含量 图4 第18天的油脂含量
为了进一步研究EBL如何调控光合作用,分析了其对rbcS 和rbcL的影响。结果表明在EBL处理的盐藻细胞中,rbcS和rbcL 基因的转录水平升高,是对照组的1.94和2.43倍,表明细胞中碳通量增加。经EBL处理后,盐藻细胞中RuPE、PRK、TPI、FBPA、FBPase、SBPase(编码参与 RuBP 再生的六种酶)的转录水平也得到提高,最高表达量分别是对照组的2.14、1.76、1.97、2.21、1.48和1.96倍,表明在0.1-0.5mg/L EBL处理下,盐藻细胞中参与卡尔文循环的基因其表达水平得到提高,从而促进 RuBP再生。此外,在EBL处理下,盐藻细胞的DpME和CA基因的转录水平得到提高,且ME、CA和Rubisco酶活性分别是对照组的1.27、1.23和1.37倍。
研究结果表明EBL通过调节卡尔文循环中rbcL、rbcS(参与无机碳同化)、DpME(参与NADPH产生)等关键基因的mRNA水平及相关酶活性,影响了盐藻细胞的生物量和有机化合物积累。EBL处理显著提高了细胞密度、各种有机物(如碳水化合物、淀粉、蛋白质和脂肪)和高值化合物类胡萝卜素的含量,提高了其应用潜力。
2024年10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《Algal Research》在线发表题为“24-Epibrassinolide promoted growth and organic compounds accumulation in Dunaliella parva by enhancing photosynthesis”的最新研究成果。2022级生物学硕士研究生梁莳屿为第一作者,尚常花副教授为通讯作者。《Algal Research》是藻类研究领域中科院大类生物学2区期刊,IF=4.6。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)
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