该团队在前期研究中,以微拟球藻为研究模式,揭示了微藻高产油性状的遗传基础和进化规律(Wang,etal,PLoSGenetics,2014)。但是,分子水平上微藻高效合成甘油三酯(即藻油)这一过程究竟是如何发生的呢?该核心问题一直缺乏系统性实验证据的支持。

  通过运用高精度的转录组学和脂类组学分析手段,青岛能源所单细胞研究中心博士研究生李敬、王冬梅博士、宁康博士和美国亚利桑那州立大学韩丹翔博士等考察了微拟球藻缺氮诱导产油过程中从3小时到48小时的六个不同时间点下转录组和脂类代谢组的动态变化规律,在国际上率先构建了野生油藻产油过程动态模型。在氮源缺乏时,藻细胞中TAG含量大幅度提高,膜脂含量下降。在转录水平上,糖酵解、PDHC和PDHC旁路、位于线粒体的三羧酸循环和氧化等途径上的相关基因以及特定转运蛋白的转录水平上调,推动碳流由碳水化合物、蛋白及膜脂代谢途径流向甘油酯合成。在TAG组装途径中,位于叶绿体、线粒体和胞质等不同细胞器的7个DGAT基因,在缺氮时转录水平上调,和上游其他上调基因一起,促进大量TAG的合成。该研究阐明的微藻亚细胞水平时间和空间上油脂合成代谢的这一双重调控机制,为高产油藻的基因工程育种提供了重要的理论基础和崭新的研究思路。