小球藻联产油脂和虾青素的基元模式分析

构建了包含虾青素合成途径的小球藻代谢网络模型,集成文献报道同位素标定的小球藻代谢通量数据,估算了胞内代谢通量分布。在正常和缺氮培养条件下,虾青素的代谢通量分别为0.38和0.35。计算得到基元模式共640条,通过最大熵原理算法求取了正常培养和缺氮培养条件下的基元模式概率。存在4条关键基元模式,在2种培养条件下,其基元模式概率之和分别为60.95%和77.53%。虾青素的最大理论合成产率为11.27%,但是这4条关键基元模式并不包括虾青素的合成反应。     

缺刻缘绿藻脂肪酸延长酶基因在拟南芥中的表达分析

缺刻缘绿藻(Myrmecia incisa)系单细胞淡水绿藻,能够大量合成并积累花生四烯酸(arachidonic acid,ArA,20:4ω6),尤其在氮饥饿条件下.基于该绿藻中的延长酶基因序列构建双元表达载体,通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导侵染拟南芥(Arabidopisis thaliana),筛选得到携带MiFAE基因的拟南芥转化株.在转基因第3代(T3)植株中应用PCR扩增目的基因片段和GUS染色,分别在DNA、mRNA和表达水平上均成功地检测到MiFAE基因的存在.GC-MS对不同组织甲酯化的脂肪酸进行检测,结果表明,在转基因的拟南芥营养生长期的叶片中,十六碳三烯酸(hexadecaterienoic acid,C16:3△7,10,13)和α-亚麻酸( α-linolenic acid,C18:3△9,12,15,ALA)在总脂肪酸中的百分含量与对照组相比明显下降,分别由10.5％和41.5％降到1.8％和19.6％.结合GUS染色结果,推测这些减少的产物可能通过外源MiFAE基因的作用,直接参与了蜡质或角质的合成代谢途径.     

固碳产油微藻的基因工程改造

藻种的选育和基因工程改造是微藻生物柴油研究的核心。为此,简要综述了微藻从光合作用到甘油三酯(TAG)合成过程中的关键基因及其代谢调控等方面的研究进展。从光合作用固碳、中心碳代谢、脂肪酸合成、TAG的组装、抑制TAG合成的竞争途径及脂类的分解途径等几个方面入手,浅析各个代谢途径中关键基因的作用及其表达调控。在此基础上,探讨微藻基因工程改造的可行性并指出微藻生物柴油在生物质能源领域中的前景及其综合利用的发展优势。     

基元模式分析在生物网络和途径分析中的应用

基元模式分析是应用最广泛的代谢途径分析方法。基元模式分析的研究对象从代谢网络发展到信号传导网络;研究尺度从细胞到生物反应器,甚至生态系统;数学描述从稳态分解到动态解析;研究领域从微生物代谢到人类疾病。以下综述了基元模式分析的算法和软件开发现状,以及其在代谢途径与鲁棒性、代谢通量分解、稳态代谢通量分析、动态模型与生物过程模拟、网络结构与调控、菌株设计和信号传导网络等方面的应用。开发新的算法解决组合爆炸问题,探索基元模式与代谢调控的关系以及提高菌株设计算法效率是今后基元模式的重要发展方向。