一种提升微藻甘油三酯(tag)产量的培养方法及其应用
阅读说明：本技术 一种提升微藻甘油三酯(tag)产量的培养方法及其应用 (Culture method for increasing yield of microalgae Triglyceride (TAG) and application thereof ) 是由 张鹏 辛一 徐健 于 2020-05-27 设计创作，主要内容包括：本发明属于生物技术领域。本发明涉及一种影响甘油三酯(TAG)合成的功能基因和一种可高效提升微藻TAG产量的培养方法,及其在高效提升微藻TAG产量中的结合应用。影响甘油三酯(TAG)合成的基因NobZIP77,1)具有SEQ ID NO 1所示的碱基序列；或,2)与序列表中序列1所限定的核酸序列具有95％以上同源性、且编码相同生物学功能蛋白质的DNA序列。本发明获得的基因及氨基酸序列为微藻中的首次报道,敲除上述基因能够显著提高微拟球藻合成TAG的能力,此外,通过结合上述基因工程与培养方法可提高微拟球藻的TAG产量,因此该方法在生物能源及保健品行业均具有应用潜力。(The invention belongs to the field of biotechnology. The invention relates to a functional gene influencing Triglyceride (TAG) synthesis, a culture method capable of efficiently increasing microalgae TAG yield, and a combined application thereof in efficiently increasing microalgae TAG yield. A gene NobZIP77 affecting Triglyceride (TAG) synthesis, 1) having the base sequence shown in SEQ ID NO 1; or, 2) DNA sequence which has more than 95 percent of homology with the nucleic acid sequence limited by the sequence 1 in the sequence table and codes the protein with the same biological function. The gene and the amino acid sequence obtained by the invention are reported in microalgae for the first time, the ability of the nannochloropsis to synthesize TAG can be obviously improved by knocking out the gene, and in addition, the TAG yield of the nannochloropsis can be improved by combining the genetic engineering and the culture method, so the method has application potential in biological energy and health care product industries.)
技术领域
本发明属于生物技术领域。本发明涉及一种影响甘油三酯(TAG)合成的功能基因和一种可高效提升微藻TAG产量的培养方法，及其在高效提升微藻TAG产量中的结合应用。
背景技术
在当今“节能减排”理念的引导下，开发可再生能源成为热门的研究方向。生物燃料在可再生能源的发展中占据着重要地位，其中生物柴油更适合目前的内燃机，此外还拥有许多优于石油的特点，如降低一氧化碳排放以及提高燃烧效率等等。不同于生物乙醇和天然气，生物柴油可以利用目前成熟的石油运输系统进行高效配送，这为其大规模推广创造了有利条件。生物柴油主要来源于植物中的甘油三酯(TAG)。理论上，如果大规模生产油料作物，必定能够满足当前的能源需求，然而这一举措也会产生诸多问题，包括与人争粮争地，以及提高净碳排放等等。在这种情况下，产油微藻成为生物柴油行业的重要关注对象。大多数微藻的TAG单位产率高于陆生植物，据报道，某些微藻的TAG含量占干重的75％以上，此外，微藻培养不占用耕地，且具有水上培养的潜在可能，海生藻更避免了与人争夺淡水的隐患，因此微藻产油具有十分乐观的前景。
然而，即便是产油微藻，其在培养条件良好时也不会积累TAG，需要对其进行胁迫培养。目前最常用的胁迫方法是缺氮培养，分为自然缺氮和两步法缺氮两种，然而，自然缺氮需要长期培养，时间成本较高，两步法需要进行人为缺氮，虽可显著降低时间成本，但人力物力成本较高。综上所述，亟需开发一种低成本的、高效提升微藻TAG产量的技术，以促进微藻生物柴油产业的发展。目前常用的方法有过程调控法和代谢工程法，其中过程调控法注重外因，具有盲目但见效快的特征；代谢工程法注重内因，具有理性但效果不够明显的特征，近年来用转录因子替代关键酶，很大程度上解决了效果问题，因此利用转录因子来高效提升微藻TAG产量，已成为业界的发展方向。
微拟球藻作为工业产油微藻中的杰出代表，具有光合效率高、固碳能力强、TAG含量高等诸多优点，因而是应用该方法的理想物种。前期研究发现，通过红光和蓝光照射10天，分别可使微拟球藻的脂含量较对照组提高26.9％和39.4％(Sung，2018)，表明光质有可能成为高效提升微拟球藻TAG产量的环境因素。此外，微拟球藻的转录因子预测及改造均已有报道(Hu，2014；Kang，2015)，为本技术的开发奠定了客观基础。