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Nat Biotechnol:美学者利用基因改造增加微藻油脂产量

摘要 : 2017年6月18日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Biotechnology》杂志在线发表了美国加利福尼亚州合成基因组公司Eric R Moellering研究组的一篇研究论文

2017年6月18日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Biotechnology》杂志在线发表了美国加利福尼亚州合成基因组公司Eric R Moellering研究组的一篇研究论文,研究报道了使用包括CRISPR-Cas9技术在内的多种工具进行基因改造后的水藻品系,油脂产量可达其野生亲本的两倍,且能达到与后者类似的生长速度。这项新成果标志着微藻源可持续生物燃料的最终商业化向前迈进了一大步。

自20世纪70年代末以来,人们一直在积极研究使用光养微藻所产生的油脂来制造生物柴油,以补充基于石油的运输燃料。光养微藻是一种借助光、水和二氧化碳生长时可产生油脂的微生物。科学家们已经发现,海洋富油微拟球藻具有作为生物柴油原料进行开发的潜力,其产油量可达实验室品系的6倍。不过,经过了数十年研究,提升微拟球藻的产油效率却总是会导致其生长受损,因此该属物种的商业潜力仍未得到充分发挥。

Eric R Moellering及同事使用包括CRISPR-Cas9基因编辑技术在内的多种改造工具,来识别ZnCys因子,正是这种因子负责调控海洋富油微拟球藻的油脂累积。改造ZnCys因子后,研究团队发现,微藻的产油效率翻了一番——最高可达每天每米5克,且生长速度未受影响。

有效利用基因工程或遗传操作手段改造微藻,提高产量,对实现商业化生产非常重要。研究人员表示,提高微藻油脂产量的同时保持其生长能力不变,意味着人们在微藻光养产油过程上又前进了一步,而这最终将减少依靠陆地植物产糖来制造生物柴油。

原文链接:

Lipid production in Nannochloropsis gaditana is doubled by decreasing expression of a single transcriptional regulator

原文摘要:

Lipid production in the industrial microalga Nannochloropsis gaditana exceeds that of model algal species and can be maximized by nutrient starvation in batch culture. However, starvation halts growth, thereby decreasing productivity. Efforts to engineer N. gaditana strains that can accumulate biomass and overproduce lipids have previously met with little success. We identified 20 transcription factors as putative negative regulators of lipid production by using RNA-seq analysis ofN. gaditana during nitrogen deprivation. Application of a CRISPR–Cas9 reverse-genetics pipeline enabled insertional mutagenesis of 18 of these 20 transcription factors. Knocking out a homolog of fungal Zn(II)2Cys6-encoding genes improved partitioning of total carbon to lipids from 20% (wild type) to 40–55% (mutant) in nutrient-replete conditions. Knockout mutants grew poorly, but attenuation of Zn(II)2Cys6 expression yielded strains producing twice as much lipid (~5.0 g m−2 d−1) as that in the wild type (~2.5 g m−2 d−1) under semicontinuous growth conditions and had little effect on growth.

来源: Nature Biotechnology 浏览次数:0

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