极端环境下Chlamydomonas pacifica内源转录因子调控脂质积累的鉴定与过表达研究及其在生物柴油生产中的应用

为应对大规模藻类培养中脂质产量不足的挑战，研究人员通过全基因组计算分析和体内实验，在极端环境藻株Chlamydomonas pacifica中鉴定出CpaLRL1、CpaNRR1、CpaCHT7和CpaPSR1四个内源转录因子，过表达后使甘油三酯（TAGs）最高提升2.4倍，为生物柴油生产提供了高效工程化策略。

　　

随着工业化进程加速，化石燃料使用导致的温室气体排放引发严峻气候危机。微藻因其高效固碳和生物质生产能力，被视为可持续能源的重要来源，但规模化培养面临污染风险和成本过高的瓶颈。极端环境藻株Chlamydomonas pacifica凭借耐高温、高盐、高pH等特性，成为解决这一问题的理想候选。然而，其脂质积累效率仍需提升以满足商业化需求。为此，美国加州大学圣迭戈分校的研究团队通过转录因子工程改造该藻株，显著提高了脂质产量，相关成果发表于《Algal Research》。

研究采用全基因组计算分析(TAPscan)筛选潜在转录因子，结合qPCR验证表达模式，最终选定Lipid Remodeling Regulator 1 (CpaLRL1)、Nitrogen Response Regulator 1 (CpaNRR1)、Compromised Hydrolysis of Triacylglycerols 7 (CpaCHT7)和Phosphorus Starvation Response 1 (CpaPSR1)四个靶点。通过基因枪转化构建过表达株系，在正常培养基和氮剥夺条件下评估脂质积累，并采用气相色谱分析脂肪酸组成。

研究结果
Overview and comparative analysis of transcription factors
通过DNA结合域特征比对，发现C. pacifica转录因子家族与植物保守性较高，其中CpaLRL1和CpaPSR1分别属于植物脂质重构和磷胁迫响应通路的关键调控因子。

Discussion
过表达株在氮剥夺下呈现差异化响应：CpaLRL1、CpaNRR1和CpaCHT7仅在胁迫条件下显著提升脂质，而CpaPSR1在正常培养基中即实现2.4倍TAGs增长，表明其独立于氮胁迫的通路激活机制。

Conclusion
该研究建立了极端藻株转录因子工程的高效流程，CpaPSR1的独特调控特性为连续培养模式下的生物柴油生产提供了新思路，同时为其他工业微藻的代谢改造提供了范式。

重要意义
研究首次在C. pacifica中系统解析脂质合成转录网络，突破传统胁迫依赖型增产瓶颈。通过内源因子精准调控，既避免外源基因引入的生态风险，又实现与极端环境耐受性的协同优化，为规模化藻类生物炼制奠定了理论基础和技术储备。