利用转基因技术提升Pyropia yezoensis溴仿产量以开发反甲烷化饲料添加剂

本研究通过转基因技术将Asparagopsis taxiformis的溴仿合成关键基因mbb1、mbb2及内源基因PyBPO1（钒溴过氧化物酶）在Pyropia yezoensis中表达，显著提升了溴仿产量。虽然遭遇转基因沉默（co-suppression）和底物限制等问题，但为开发大型藻类饲料添加剂以减少反刍动物甲烷排放提供了关键技术路径。

　　

Highlight

本研究通过表达外源基因mbb1/mbb2和过表达内源PyBPO1基因，在Pyropia yezoensis中实现了溴仿产量的显著提升，但转基因沉默和底物限制影响了持续高产。这项工作为开发环保型海藻饲料添加剂提供了新思路。

结论（Conclusion）

转基因策略成功提高了P. yezoensis的溴仿合成能力，但转基因沉默（可能由共抑制和反馈调节引起）以及底物供应限制影响了长期稳定生产。未来需通过优化代谢通路和克服基因沉默来实现可持续生产，为减少反刍动物甲烷排放的饲料添加剂开发奠定基础。

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样本采集与培养

本研究使用的A. taxiformis样本于2024年5月采自中国海南省。样本经实验室清洗后采用Omega植物DNA提取试剂盒按标准流程提取DNA。P. yezoensis的配子体和孢子体培养条件（包括培养基、光强和温度）参照我们先前的研究方法。

PyBPO1在配子体和孢子体中的表达

为探究PyBPO1表达与溴仿合成的关系，我们分析了PyBPO1在P. yezoensis配子体和孢子体中的表达水平。尽管既往研究认为该基因仅在孢子体中表达，但我们在实验室培养材料中检测到两个生命阶段均有表达。结果显示PyBPO1在孢子体中的表达量显著高于配子体，这与溴仿含量测定结果一致——孢子体的溴仿产量更高。

讨论

A. taxiformis因富含溴仿而成为重要饲料添加剂，能有效降低反刍动物甲烷排放且对牲畜和人类残留毒性风险较低。然而在封闭系统中进行配子体培养时，溴仿水平的分析与维持方法仍需优化。随着基因组测序完成和基因编辑技术进展，P. yezoensis已逐渐成为大型藻类研究的模式生物。本研究通过遗传操作成功提升了溴仿产量，但转基因沉默问题凸显了表观遗传调控在藻类基因工程中的重要性。