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易科泰手持式藻类光合-荧光测量技术应用案例 ---通过调控质体醌的合成重编程集胞藻新陈代谢

易科泰手持式藻类光合-荧光测量技术应用案例 ---通过调控质体醌的合成重编程集胞藻新陈代谢

质体醌PQ是光合和呼吸电子传递链中非常重要的载体,虽然PQ含量及其氧化还原状态对光合微生物的生理和代谢有重要影响,但目前在光合微生物中关于PQ的合成及其相关代谢调控机制研究相对较少。2021年华东理工大学的科研人员,在Synthetic and Systems Biotechnology发表了 Reprogramming the metabolism of Synechocystis PCC 6803 by regulating the plastoquinone biosynthesis,通过引入外源基因竞争质体醌合成途径和添加外源化合物促进PQ积累等“开源节流”手段,探索了质体醌含量变化对集胞藻代谢的影响。。

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研究人员通过易科泰藻类光合-荧光测量技术检测了PQ含量变化对光系统的影响,结果发现,当PQ含量降低时,集胞藻的快速荧光动力学曲线(OJIP)基本形态没有发生改变,OJIP初始斜率(Mo)j阶荧光相对变量 (Vj)分别下降了7.95%7.55%,说明对羟基苯甲酸多异戊烯转移酶lePGT的过表达促进了QAQB间的电子传递;通过添加外源低浓度4-羟基丁酸4-HB,发现随着4-HB浓度的增加,OJIP初始斜率(Mo)j阶荧光相对变量 (Vj)逐渐升高,说明低浓度4-HB抑制了QAQB之间的电子传递。

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同时通过藻类光合-荧光测量技术测量了PQ含量变化对呼吸作用的影响,结果发现lePGT过表达的集胞藻呼吸速率比野生型(WT)高27.35%,这可能是因为光系统过度还原,需要光合和呼吸之间的代谢合作提供更多ATP;添加低浓度4-HB都能增加PQ含量,当添加1 mM 4-HB时呼吸速率提高了20.08%,添加2 mM 4-HB时呼吸速率降低了54.90%,结合叶绿素荧光参数分析说明PQ不仅是氧化还原的中间体,还可以通过其他途径影响集胞藻的生理状态。因此,PQ含量的变化将对集胞藻的光合和呼吸作用产生重要影响。

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本研究探索了电子传递链核心PQ的合成调控及对生长代谢的影响,通过胞内PQ含量的变化实现对其生长代谢的精确调控,为发展微藻合成生物学提供了新的方法和策略。

 

参考文献:

Fan Jianhua, et al. 2021. Reprogramming the metabolism of Synechocystis PCC 6803 by regulating the plastoquinone biosynthesis. Synthetic and Systems Biotechnology 6(4): 351-359.

 

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