资料来源：海洋研究所，2021-12-23 08:12

近日，中国科学院海洋研究所藻类与藻类生物技术团队在红球藻虾青素资源开发方面取得进展。并发现许多非光依赖的代谢途径如厌氧呼吸糖酵解(EMP)、需氧呼吸三羧酸循环(TCA)、戊糖磷酸途径(PPP)和线粒体呼吸替代氧化酶途径(AOX)都在红球藻虾青素的合成和积累中起着重要的调节作用。相关结果以三篇研究论文的形式发表在《生物资源技术》杂志上。

近日，中国科学院海洋研究所藻类与藻类生物技术团队在红球藻虾青素资源开发方面取得进展。并发现许多非光依赖的代谢途径如厌氧呼吸糖酵解(EMP)、需氧呼吸三羧酸循环(TCA)、戊糖磷酸途径(PPP)和线粒体呼吸替代氧化酶途径(AOX)都在红球藻虾青素的合成和积累中起着重要的调节作用。相关成果以三篇研究论文的形式发表在《生物资源技术》杂志上。

虾青素呈鲜红色，具有很强的着色、抗氧化能力和多种生物功能，在营养保健食品、医药、保健和化妆品领域具有广阔的应用前景。红球藻是一种富含虾青素的单细胞绿藻，也是国际上生产天然虾青素的最佳生物资源。过去认为红球藻中虾青素的生物合成过程。主要由强光驱动和营养缺乏引起。国内外的研究大多集中在光依赖的合成代谢过程(如光合作用、光保护和细胞生长等)。)，很少注意消耗性呼吸的分解。即使近年来关注呼吸作用，也只涉及光依赖光呼吸和叶绿体呼吸，而非光依赖呼吸代谢途径对红球藻虾青素合成和积累的影响。很少被报道。

研究团队发现并证实，多种与光无关的呼吸代谢途径可以有效调节红球藻中虾青素的合成和积累。发现红球藻线粒体呼吸中交替氧化酶途径的活性与虾青素积累呈负相关。当交替氧化酶途径受到抑制时，与呼吸作用密切相关的中间代谢产物丙酮酸和甘油醛三磷酸的含量显著增加，同时促进能量物质NADPH的生成，刺激活性氧的积累，有利于虾青素的合成。因此，提出调节呼吸可以促进红球藻中虾青素的生物合成和积累。

此外，研究人员进一步证实，光独立呼吸的能量代谢中枢中枢中枢——TCA循环，主要通过从外界补充呼吸的中间代谢产物，为虾青素的合成提供碳骨架，促进细胞内虾青素的积累。其调节机制如下：中间代谢产物富马酸可改善呼吸代谢的三条主要途径，即EMP、TCA和PPP，显著提高丙酮酸和三磷酸甘油醛的水平。一方面通过促进合成虾青素的前体异戊烯焦磷酸的产生，直接促进虾青素的合成，另一方面也促进脂肪酸的合成，从而加速虾青素的酯化过程，间接促进虾青素的合成。草酰乙酸是TCA循环的另一种代谢产物，可以直接促进红球藻合成虾青素。通过增加底物和NADPH的水平。相对来说，草酰乙酸的促生作用比富马酸更快，效果更显著，主要得益于草酰乙酸更高效的跨膜机制。

上述成果完善了红球藻大规模开发虾青素的基础理论和开发技术体系。这将有助于改进红球藻的发育方式。基于细胞周期调节和大规模干细胞等技术

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