盐碱废水环境下植物激素组合(ABA/IAA/GA)协同调控蛋白核小球藻生长及油脂积累的分子机制

为解决盐胁迫抑制微藻生长与提升油脂产量的矛盾问题，研究人员开展ABA(脱落酸)与IAA(吲哚乙酸)/GA(赤霉素)组合调控蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的研究。发现激素组合使生物量达0.76 g L-1、脂质生产率提升至14.4 mg L-1 d-1，并通过转录组揭示其激活光合作用与脂肪酸合成通路，为微藻生物柴油产业化提供新策略。

　　

随着化石燃料过度开发引发的环境危机加剧，微藻生物柴油作为第三代生物燃料备受关注。然而，盐碱废水培养虽能降低成本，却面临盐胁迫抑制生长（生物量仅0.34 g L^-1）与促进脂质积累（15.0%）的矛盾。此前研究多聚焦单一激素如脱落酸(ABA)的作用，而植物激素组合在农业中已展现协同效应，这为破解微藻培养瓶颈提供了新思路。

浙江省市场监督管理局科技计划项目支持的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表研究，首次系统揭示ABA与吲哚乙酸(IAA)/赤霉素(GA)组合对盐碱废水中蛋白核小球藻的协同调控机制。通过生长动力学、脂质含量测定及转录组分析，发现ABA单独处理可使生物量恢复至0.60 g L^-1、脂质含量提升至20.8%，而ABA+IAA组合更使生物量突破至0.76 g L^-1，脂质生产率达14.4 mg L^-1 d^-1，显著优于单一激素效果。

【关键技术方法】

1. 采用合成废水模拟体系（含20 g L^-1 NaCl）培养蛋白核小球藻FACHB-5（来源中科院水生所）
2. 激素浓度梯度实验（ABA 10 μmol L^-1，IAA/GA 1 μmol L^-1）
3. 转录组测序解析分子机制
4. 气相色谱分析脂肪酸组成

【研究结果】
• 微藻生长：盐胁迫使生物量降低34.6%，ABA+IAA组合产生最强促生长效应（较单用ABA提升26.7%），GA则主要缓解ABA的抑制作用。
• 脂质积累：激素处理显著改变脂肪酸饱和度，ABA+GA使C18:1比例增加12.3%，提升生物柴油低温稳定性。
• 分子机制：转录组显示激素组合激活光合系统PSII基因（psbA表达量上调3.1倍）、三羧酸循环关键酶（IDH升高2.4倍）及脂肪酸合成酶（FASN上调1.8倍），同时调控自噬相关基因ATG8维持细胞稳态。

【结论与意义】
该研究首次阐明植物激素组合通过"光合-能量代谢-脂质合成"网络协同增效的分子机制。ABA主导胁迫响应，IAA促进细胞分裂，GA平衡生长抑制，三者组合实现盐碱环境下微藻生长与脂质积累的双重突破。所发现的ATG8介导的自噬调控新途径，为后续遗传改造提供靶点。研究成果不仅将微藻生物柴油生产成本降低19.2%（理论测算），更开创了废水培养中激素精准调控的新范式，对推进碳中和目标下的生物能源产业化具有重要实践价值。