科學(xué)家建立工業(yè)產(chǎn)油微藻基因敲低技術(shù)

　　微藻通過光合作用將二氧化碳、光和水轉(zhuǎn)化為油脂，因此，作為一種潛在的清潔能源生產(chǎn)和二氧化碳高值化方案，工業(yè)產(chǎn)油微藻受到了廣泛關(guān)注。然而，藻類高效遺傳工具的匱乏，一直是工業(yè)產(chǎn)油微藻分子育種和光驅(qū)固碳合成生物技術(shù)的重要瓶頸之一。近日，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所與中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所合作，以微擬球藻為模式，率先建立了工業(yè)產(chǎn)油微藻基因敲低技術(shù)。這一成果于11月1日在線發(fā)表于《植物學(xué)雜志》（The Plant Journal）。

　　微擬球藻是一種可利用海水或淡水、在室外大規(guī)模培養(yǎng)的工業(yè)微藻，具有生長(zhǎng)速度快、二氧化碳耐受能力強(qiáng)、強(qiáng)勁積累油脂和高值不飽和脂肪酸等優(yōu)點(diǎn)，因此已經(jīng)成為能源與經(jīng)濟(jì)微藻領(lǐng)域的研究模式藻種之一，也成為國(guó)內(nèi)外許多微藻固碳示范工程的優(yōu)先選擇。然而反向遺傳工程技術(shù)的匱乏從根本上阻礙了針對(duì)二氧化碳固定能力和產(chǎn)油效率等諸多工業(yè)性狀的遺傳改造。

　　單細(xì)胞中心博士后學(xué)者魏力帶領(lǐng)的研究小組在海洋微擬球藻（Nannochloropsis oceanica IMET1）中，基于RNA干擾技術(shù)，通過設(shè)計(jì)靶基因的反向重復(fù)序列，形成特異莖環(huán)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了碳酸酐酶和碳酸氫鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等碳代謝相關(guān)基因的高效、特異性敲低，基因沉默株構(gòu)建的成功率達(dá)到40%以上。通過重亞硫酸測(cè)序方法，發(fā)現(xiàn)在基因沉默株中，靶基因的特定區(qū)域展示出獨(dú)特的甲基化規(guī)律，從而揭示了靶基因沉默的分子機(jī)制。研究人員還證明該技術(shù)對(duì)于另一藻株N. oceanica CCMP1779也同樣高效，表明該技術(shù)具有通用性。

　　這是繼8月19日?qǐng)?bào)道微擬球藻基因組編輯技術(shù)以來(lái)，The Plant Journal再次以技術(shù)進(jìn)展（Technical Advance）的形式刊登青島能源所單細(xì)胞中心在微擬球藻遺傳工程方法學(xué)平臺(tái)的突破。靶向基因敲低技術(shù)和基因組編輯技術(shù)各有特色、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，因此兩個(gè)技術(shù)平臺(tái)的建立、聯(lián)用和業(yè)界共享將推動(dòng)工業(yè)固碳微藻合成生物學(xué)的發(fā)展，也將對(duì)能源微藻分子育種技術(shù)產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。

　　上述工作由青島能源所研究員徐健與水生所研究員胡晗華共同主持完成，得到了科技部、基金委和中科院含碳?xì)怏w利用等項(xiàng)目的前期支持。

　　論文信息：

　　Li Wei, Yi Xin, Qintao Wang, Juan Yang, Hanhua Hu, Jian Xu, RNAi-based targeted gene-knockdown in the model oleaginous microalgae Nannochloropsis oceanica. The Plant Journal, 2016, DOI: 10.1111/tpj.13411 (Technical Advance)

　　Qintao Wang, Yandu Lu, Yi Xin, Li Wei, Shi Huang, Jian Xu, Genome editing of model oleaginous microalgae Nannochloropsis spp. by CRISPR/Cas9, The Plant Journal, 2016. DOI: 10.1111/tpj.13307 (Technical Advance)

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