谷氨酸和谷氨酰胺通过预先激活光保护途径，使湖红球藻（Haematococcus lacustris）在培养相位转换期间能够快速适应高光照环境

《Plant, Cell & Environment》：Glutamate and Glutamine Enable Rapid Acclimation of Haematococcus lacustris to High-Light During Culture Phase Shift by Pre-Activating Photoprotective Pathways

通过补充谷氨酸/谷氨酰胺预处理，有效缓解了微藻H. lacustris在光强突变诱导虾青素时的光损伤，维持了光合系统能量平衡。研究发现暗预培养激活了非光化学淬灭、循环电子流等多元光保护途径，保护了PSII供体和受体端，为高光强环境下的微藻培养提供了新策略。

　　

摘要

微藻Haematococcus lacustris以其能够生产高价值产品虾青素而闻名。在H. lacustris大规模培养以生产虾青素的过程中，从营养生长期的弱光环境突然转变为诱导虾青素的强光环境会引发严重的光损伤，导致生物量减少（即光漂白现象）。目前主要通过物理遮荫来缓解这种损伤。本研究发现，在阶段转换前补充谷氨酸/谷氨酰胺可以减轻由突然的高光压力引起的光损伤。谷氨酸能够快速增强二氧化碳（CO₂）的固定，并同时激活多种光保护机制，包括非光化学淬灭、循环电子流、叶绿体呼吸和光呼吸作用。这些机制有助于在环境突然变化时维持H. lacustris的光吸收与能量利用之间的平衡，从而保护光系统II中的供体和受体成分免受损伤。在黑暗条件下预先用谷氨酸处理可以激活这些光保护机制，使藻类能够顺利适应高光压力。此外，谷氨酰胺在激活多种光保护途径方面也表现出同等的效果。这些发现提出了一种新的策略：通过黑暗预处理来提高高光条件下的光合作用能力，并保护藻细胞免受光漂白的影响。该研究为微藻和高等植物在面对快速环境变化时的光保护适应机制提供了重要的基础见解。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。