岩藻黄质(Fx)是一种类胡萝卜素天然色素，因其显著的生物活性而受到越来越多的关注，特别是对阿尔兹海默病和糖尿病的显著疗效。目前，商业Fx是从褐海藻中提取的，但是由于褐海藻中Fx含量低，导致Fx提取的纯度低、成本高。
微藻中Fx含量是褐海藻的100多倍，已被证明是Fx的替代来源，包括三角褐指藻。然而，人工光生物反应器中三角褐指藻的生物量是有限的，这是影响Fx产量提高的限制性因素。在混合营养培养下，显著提高了三角褐指藻的生长速度和生物量，然而，光合活性显著降低，Fx含量也降低。因此，在自养培养中探索活性添加剂对于提高三角褐指藻生物量具有重要意义。
2021年10月12日，青岛农业大学海洋科学与工程学院的王致鹏教授和王培康作为第一作者，陈伟教授作为通讯作者，在Bioresource Technology中发表了一篇题为“Laminaria japonica hydrolysate promotes fucoxanthin accumulation in Phaeodactylum tricornutum”的文章。在这项研究中，海带水解物 (LPH) 被证明可以同时促进Fx积累和细胞生长，并筛选到了 LPH 中促进Fx积累的三种关键植物激素，同时转录组和 qRT-PCR 结果显示，与 Fx 合成相关的基因普遍上调。该研究表明，添加 LPH 是一种提高岩藻黄质产量的可行且有效的策略。
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Laminaria japonica hydrolysate promotes fucoxanthin accumulation in Phaeodactylum tricornutum
海带水解物促进三角褐指藻中岩藻黄质的积累
期刊：Bioresource Technology
影响因子：9.642
中科院分区：一区
作者单位：青岛农业大学
样本类型：三角褐指藻
拜谱提供服务：靶向植物激素检测与分析
加入0.75-3.0 ml/L的海带提取液（LPH），检测其对三角褐指藻生物量和岩藻黄质（Fx）产量的影响。当加入1.5 ml/L的LPH时，培养4d后生物量和Fx增加最多。结果表明，LPH能显著促进三角褐指藻生长和Fx积累，并且1.5 ml/L的添加比例最佳。
然后监测LPH组和对照组随时间变化其生物量和Fx的积累情况。结果显示，前4天Fx累积显著，从第6天到第10天，累积速率迅速减慢，而生物量始终稳步增长。
与以往的策略相比，添加LPH可以更高效的生产Fx，同时具有低成本和无需额外引进设备的特点，证明添加LPH对于提高Fx产量是一种可行且有效的方法。
在该研究中，LPH的添加使碳水化合物和植物激素浓度增加，因此作者进一步研究了碳水化合物和植物激素对三角褐指藻中Fx累积的影响。随着葡萄糖、甘露醇或褐藻寡糖的添加，Fx积累和生长保持稳定，因此碳水化合物不是促进Fx积累的关键。
结果显示5种植物激素均有效刺激其生长，但只有添加（IAA）、（ICA）和（SA）才能显著促进Fx积累，产量均比对照高50%以上。结果表明，IAA、ICA和SA是LPH中促进Fx积累的关键植物激素，添加LPH对生物量和Fx产量的影响是关键植物激素协同作用的结果。
植物激素已被证明是促进各种微藻中类胡萝卜素和不饱和脂肪酸积累的有效方法，该研究首次发现植物激素可促进Fx积累。
结果显示，LPH组的上调基因在光合作用、碳固定、卟啉和叶绿素代谢、糖酵解、碳代谢等多个通路中显著富集。这些通路构成了Fx合成通路的大部分。
qRT-PCR验证结果显示，在LPH组中，Fx生物合成限速酶DXS和PSY的转录水平分别是对照组的1.23倍和8.40倍，表明LPH诱导了更多的碳通量转向色素形成。
添加LPH或关键植物激素后，ZEP1、ZEP2和ZEP3的转录水平均显著上调，其中ZEP3是最敏感的。据报道这3个基因也会被蓝光上调，所以作者推测这3个基因可能是响应环境因子的重要调控靶点。
在本研究中，海带提取液（LPH）在1.5 ml/L的低添加比例下，可以同时促进岩藻黄质（Fx）的积累和生长，LPH组的Fx几乎是对照组的2倍。结合其低成本和简单的制备方法，添加LPH是一种可行的、有效的提高Fx产量的策略，有利于Fx在自养培养中规模化生产。
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