生长素与茉莉酸协同调控微藻DHA生物合成的机制与应用前景

本综述系统阐述了生长素（auxin）与茉莉酸（JA）在裂殖壶菌（Schizochytrium spp.）和寇氏隐甲藻（Crypthecodinium cohnii）DHA生物合成中的协同调控机制，揭示了二者通过平衡生长与应激响应（如调控去饱和酶/延长酶活性）提升ω?3脂肪酸产量的分子通路，为替代渔业资源、实现可持续微生物DHA生产提供了创新策略。

　　

¹Highlight²

³进化意义：藻类中生长素与茉莉酸的协同演化⁴

生长素（auxin）和茉莉酸（JA）作为传统植物激素，在藻类中同样展现出古老的进化踪迹与功能多样性。生长素（主要是吲哚-3-乙酸/IAA）广泛分布于石莼（Ulva lactuca）和杜氏藻（Padina durvillaei）等藻类中，而JA则通过调节盐度和氧化应激等适应性反应，证明其在藻类防御系统中的核心地位。这两种激素的信号通路在进化过程中高度保守，表明它们可能是微藻应对环境波动的重要调节器。

⁵应激响应：激素如何调控微藻DHA通路⁶

裂殖壶菌（S. spp.）与寇氏隐甲藻（C. cohnii）常面临盐度、温度与氧化应激的挑战，这些环境压力深刻影响脂质代谢——尤其是DHA的生物合成。应激通过改变去饱和酶和延长酶等关键酶活性，导致DHA产量波动。研究表明，茉莉酸（JA）在此过程中启动应激响应程序，优化脂质组成；而生长素（auxin）则维持脂肪酸延伸与三酰甘油（TAG）积累，二者共同维持DHA在膜稳定与能量储存之间的平衡。

⁷DHA生物合成路径：激素干预策略⁸

在裂殖壶菌与寇氏隐甲藻中，DHA的生物合成依赖一系列酶促步骤，将前体脂肪酸通过多次延长和去饱和转化为DHA。激素如生长素（auxin）可提升延长酶活性，促进碳流向TAG积累；而茉莉酸（JA）则主要增强去饱和酶表达，尤其在应激条件下提高多不饱和脂肪酸比例。遗传与代谢研究显示，这两种激素通过调控关键基因（如fad、elo家族）的表达，显著提高DHA产率。

⁹生长素与茉莉酸的交互作用：对DHA合成的启示¹⁰

生长素（auxin）与茉莉酸（JA）构成一个动态、互补的调控网络，共同优化微藻DHA生物合成。生长素促进细胞生长与脂质积累，JA则强化应激耐受与脂质重塑。它们的协同作用体现在转录层面：例如JA可拮抗或增强auxin信号通路中的关键因子（如ARF、JAZ蛋白），从而精细调节碳分配。这种交互不仅提升DHA产量，更赋予藻细胞在波动环境中保持代谢稳定的能力。

¹¹实验技术：研究激素调控DHA合成的方法学进展¹²

近年来，多组学技术、CRISPR/Cas9基因编辑及RNA干扰（RNAi）已成为解析激素调控DHA合成机制的核心工具。转录组与脂质组联用可揭示auxin/JA处理下全局基因表达与代谢物变化，而遗传工具则能定向敲除或过表达激素相关基因（如IAAs、COI1），验证其在脂代谢中的功能。这些技术为在分子水平理解激素网络、设计高效藻株提供了强大支持。

¹³工业应用与未来展望¹⁴

利用生长素与茉莉酸调控DHA生物合成具有巨大工业潜力。通过开发激素类似物、结合逆境驯化（stress-hardening）与发酵工艺优化，可突破当前DHA微生物生产的瓶颈。未来需深化激素受体鉴定、信号转导机制研究，并探索代谢工程与合成生物学策略，以实现低成本、高产率的可持续DHA生产，满足全球营养与健康需求。

¹⁵结论¹⁶

生长素-JA互作机制为提升微藻DHA产出提供了有效策略。生长素驱动脂肪酸延伸与生长，JA主导应激响应与脂质重塑，二者协同平衡代谢流，保障高DHA产量。结合多组学、基因编辑与工艺优化，该调控网络有望推动微藻DHA生产的工业化进程，弥补渔业资源不足，应对生态与营养挑战。