小球藻培養(yǎng)過(guò)程代謝機(jī)制的跨組學(xué)研究.pdf

1、本文嘗試結(jié)合多種組學(xué)手段，以接種密度為差異因子，研究小球藻（Chlorellasorokiniana）在不同培養(yǎng)條件下產(chǎn)油相關(guān)的代謝水平、磷脂水平及蛋白水平的相應(yīng)變化，試圖以此為依據(jù)尋找影響微藻產(chǎn)油的最關(guān)鍵調(diào)控因子并為微藻代謝及產(chǎn)油機(jī)制提供更全面的信息。
　　本研究通過(guò)高通量分析技術(shù)GC-TOF-MS與信息分析手段偏最小二乘法（partialleast-squarestolatentstructures，PLS）聯(lián)用，以微藻產(chǎn)油相

2、關(guān)的代謝組變化為切入點(diǎn)，重點(diǎn)分析了不同接種密度下微藻生產(chǎn)脂肪酸甲酯能力與微藻代謝之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明產(chǎn)脂相關(guān)的代謝物主要關(guān)聯(lián)氨基酸代謝、脂肪酸代謝及糖代謝等碳代謝網(wǎng)絡(luò)，這些關(guān)鍵代謝物與脂肪酸甲酯日產(chǎn)量及其十六烷值均成負(fù)相關(guān)關(guān)系，且代謝物水平在最高接種密度體系下達(dá)到最低值。由此推測(cè)接種密度引起的光源變化導(dǎo)致的光合作用改變，可能是碳相關(guān)代謝網(wǎng)絡(luò)發(fā)生顯著變化的主要原因。
　　本文運(yùn)用蛋白質(zhì)組學(xué)與代謝組學(xué)相結(jié)合的手段，研究了導(dǎo)致代謝差

3、異的蛋白調(diào)控變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)參與光合作用的電子傳遞鏈與固碳反應(yīng)相關(guān)蛋白在高接種密度培養(yǎng)體系中表達(dá)明顯下調(diào)，而且通過(guò)典型相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)這些光合蛋白的表達(dá)與代謝組學(xué)中所鑒定的生物標(biāo)志物的代謝水平有較強(qiáng)的相關(guān)性。此外，其他蛋白在穩(wěn)定期也有78.4％出現(xiàn)了下調(diào)。揭示了接種密度能夠從蛋白水平影響小球藻光合作用，進(jìn)而影響其他蛋白的合成與表達(dá)，這可能是最高接種密度體系下碳相關(guān)代謝水平整體下降的本質(zhì)原因。而磷脂組學(xué)的研究也指出磷脂酰乙醇胺（Phosphat

4、idylethanolamine，PE）和磷脂酰甘油（phosphatidylglycerol，PG）是造成接種密度體系磷脂組差異的關(guān)鍵磷脂分子，可見(jiàn)膜的疏密度和光合作用相關(guān)的類囊體膜的流動(dòng)性在接種密度影響微藻生長(zhǎng)代謝的過(guò)程中起著重要作用。
　　通過(guò)上述多組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)光調(diào)控在不同接種密度培養(yǎng)體系中的小球藻生長(zhǎng)及代謝過(guò)程起到了決定性作用，為了驗(yàn)證這一推論，比較了不同光強(qiáng)（40-160μmol·m-2·s-1）對(duì)高接種密度培養(yǎng)體系下