高产DHA破囊壶菌诱变选育及比较转录组学研究

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二十二碳六烯酸(DHA,Docosahexaenoicacid),又被称为“脑黄金”,是含有六个双键的属于ω-3系列的长链多不饱和脂肪酸,对人体的多种生理活动具有十分重要的调控和促进作用。人体不能自身合成DHA,必需从外界获取。破囊壶菌Aurantiochytrium,作为一种海洋真菌,因其生长快、油脂含量高,被广泛应用于DHA油脂的生产研究中。本课题以破囊壶菌Aurantiochytrium sp.PKU#Mn16为野生型,紫外线照射(50W,30s),喹禾灵(Quizalofop-p-ethyl)(浓度25μmol/L)作为获得高产DHA的破囊壶菌选育方式。实验共诱变出有效突变株135株。其中,同等条件培养下,生物量高于野生型的突变株有97株。根据生物量、总脂肪酸含量、DHA含量比较分析,筛选出优势突变株14株(命名为X1至X14)。8株突变株(X1,X2,X3,X4,X5,X9,X11,X14)的油脂产量较野生型陷株增加,分别是野生型的1.09、1.79、1.26、1.25、1.23、1.35、1.08、1.64倍。4株突变株(X2,X3,X5,X14)的DHA产量显著高于野生型,其中X2多不饱和脂肪酸中的DHA含量相比野生型增长了23.77%;且突变株X2中9.07%的二十二碳五烯酸(Docosapentaenoic acid,DPA)代替了WT中二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic Acid,EPA)。连续传代(10代)实验证明突变株X2在培养过程中脂肪酸产量及组分遗传稳定。野生型与优势诱变菌株(X2)的比较转录组研究表明,两者之间存在39826个差异表达基因(DEGs),在DEGs中,有1350个基因下调,1945个基因上调。经RNA-Seq分析差异表达及RT-q PCR研究表明,Co A转移酶(Co AT),酰基转移酶(AT),烯酰还原酶(ER),脱水酶(DH)和甲基转移酶(MT)的m RNA表达水平在突变体X2中上调,推测其与Aurantiochytrium sp.X2中脂肪酸合成的显著增加有关。本课题通过筛选获得高产多不饱和脂肪酸的优势菌株,比较野生型与优势突变株转录组,获得影响合成DHA关键酶基因,为构建DHA同源重组表达载体提供了理论基础。
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