高温胁迫下鸟氨酸转氨酶(OAT)在龙须菜脯氨酸代谢中的关键作用及育种应用

为解决中国南部海域夏季高温制约龙须菜养殖产业的难题，研究人员深入探究了高温胁迫下脯氨酸代谢的动态变化机制。研究发现高温显著提升脯氨酸积累，激活合成酶P5CS和OAT活性，抑制降解酶ProDH活性，其中OAT与脯氨酸水平的正相关性最强。外源24-表油菜素内酯、海藻糖和鸟氨酸可通过调控OAT活性或基因转录促进脯氨酸积累，为转基因育种提高龙须菜耐热性提供了新靶点。

　　

在藻类经济物种龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)的研究中，高温胁迫会显著激活其渗透调节关键物质——脯氨酸的合成通路。温度升高不仅促使脯氨酸含量激增，更特异性地激活了合成途径中的两个关键酶：吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)和鸟氨酸转氨酶(OAT)，同时抑制了降解酶脯氨酸脱氢酶(ProDH)的活性。通过皮尔逊相关性分析发现，OAT酶活与脯氨酸积累量的正相关性显著强于P5CS和吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)，而与ProDH则呈现负相关。

研究团队进一步采用外源物质处理，发现24-表油菜素内酯、海藻糖和鸟氨酸能特异性上调OAT活性或其基因转录水平，而水杨酸则主要激活P5CS活性和P5CR₂基因表达，这些干预均能有效增强脯氨酸积累。生物信息学分析揭示，龙须菜OAT蛋白具有典型的磷酸吡哆醛(PLP)结合域，极可能定位于线粒体，且在进化上高度保守。这项研究不仅明确了OAT在高温胁迫下脯氨酸合成中的核心地位，更为通过基因工程手段培育耐高温龙须菜新品种提供了重要理论依据。