雨生红球藻内源植物激素靶向代谢组学分析揭示其生命周期阶段特异性调控机制

本文通过LC-MS/MS（液相色谱-串联质谱）技术对雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）四个生命周期阶段（游动孢子ZP、胶群体PL、过渡态PAL和不动孢子AL）进行靶向代谢组学分析，鉴定出18种植物激素（包括生长素IAA、细胞分裂素cZ/cZR、脱落酸ABA等），揭示了不同生长阶段特征性激素谱：PL期IAA含量最高促进生物量积累，AL期cZ/cZR和ABA显著升高与虾青素积累相关。该研究为开发微藻生长调节剂提供了重要理论基础。

　　

Highlight亮点

本研究首次系统描绘了雨生红球藻不同生命周期阶段的特征性植物激素谱，发现激素动态变化与关键生理过程（如生物量积累和虾青素合成）存在显著关联，为理解微藻发育调控机制提供了新视角。

Section snippets 研究片段

Microalgae materials 微藻材料

实验采用中国海洋大学应用微藻生物学实验室保藏的雨生红球藻LAMB284株系，在BG11培养基中于22±1°C、pH7.1±0.1条件下培养，光暗周期14h/10h，初始接种密度1×10⁴ cells mL^-1（ZP阶段）。每日取样并通过光学显微镜观察细胞形态变化。

Biochemical analysis 生化分析

图1展示了四个生命阶段的典型形态：ZP期细胞具双鞭毛（图1A），PL期呈绿色球状（图1B），PAL期呈现绿-红渐变（图1C），AL期完全红色（图1D）。生化数据显示，随着生命周期推进，碳水化合物积累与蛋白质降解呈现此消彼长的趋势（图2C,D），暗示存在上游调控因子协调碳流向。

Discussion 讨论

雨生红球藻生命周期中碳分配的转变（图2C,D）表明存在精细的代谢重编程机制。植物激素（phycohormones）作为关键调控分子，在PL期通过IAA促进生物量积累，而在AL期通过ABA和cZ/cZR调控虾青素合成。特别值得注意的是，cZ型细胞分裂素在AL期的显著升高（较PL期增加3.2倍）与虾青素积累呈现显著正相关，这可能是微藻应对环境压力的适应性策略。

Conclusion 结论

通过LC-MS/MS代谢组学分析，我们在雨生红球藻中鉴定出18种植物激素，发现IAA在PL期达到峰值促进光合作用，而AL期cZ/cZR和ABA的协同升高与次级代谢产物积累相关。这些发现为开发基于激素调控的微藻培养策略提供了理论依据。