一种改良微藻关键蛋白基因及其应用制造技术

本发明专利技术涉及生物质能利用和二氧化碳减排领域，本发明专利技术提供了一种改良微藻关键蛋白基因及其应用，本发明专利技术通过上调磷酸盐转运蛋白Probable inorganic phosphate transporter 1

【技术实现步骤摘要】
一种改良微藻关键蛋白基因及其应用


[0001]本专利技术涉及生物质能利用和二氧化碳减排
，尤其是涉及一种改良微藻关键蛋白基因及其应用。

技术介绍

[0002]随着大气CO2浓度提高，温室效应问题越来越引起全世界的关注。在众多尝试减排大气CO2的方法中，利用微藻来减排CO2的生物工程技术已经被广泛地研究了数十年(Sivakumar et al.2014)。微藻因其高固碳效率及高油脂含量，成为了可被持续利用的生物燃油制备的底物(Breuer et al.2012；Hu et al.2008)。此外，吸收利用燃煤电厂烟气中高浓度的CO2(15vol.％)可以协助降低CO2的排放，又可以节省微藻培养基中所需的碳源(Cheng et al.2015)。除碳元素外，磷元素也是微藻生长的必要元素。磷元素参与微藻的许多生命活动，是构成ATP、细胞膜等必须元素(Aboal et al.2011)。适合微藻生长的pH值通常为5
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9，此时微藻细胞主要通过HPO4
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转运来吸收利用磷元素。有研究表明，微藻对磷元素的吸收能力与培养基中磷浓度无关(Powell et al.2008)。在磷缺乏的条件下，微藻的生长固碳速率受到显著限制(Cheng et al,2020)。但是，在在N或P浓度限制的条件下，可以显著提高栅藻的脂质含量，但由于藻类生物质产量和碳固定速率相对较低，脂质生产力并未达到最高水平(Li et al,2020)。有学者研究表明，低浓度钇元素能维持微藻在缺磷胁迫下生长，色素、可溶性糖、可溶性蛋白含量增加，微藻抗氧化能力增强(Du et al,2017)。
[0003]目前已有许多方法提高微藻在缺磷条件下的生长固碳速率。二氧化碳在水中通常以CO2、CO
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和HCO3‑
的形式存在，大部分微藻能吸收转化利用CO2和HCO3‑
(Jiang et al,2014)。碳源气体中适当的二氧化碳浓度能有效促进微藻生长，过高或过低二氧化碳浓度对微藻生长有抑制作用(Chui et al,2008)。而适当的二氧化碳浓度与微藻生长环境有密切联系，当光照等外界环境因素变化时，适当二氧化碳浓度也随之发生变化(Rao et al,2022)。但是这些方法都只是通过改变外界条件来提高微藻在缺磷条件的生长固碳速率，而对于微藻本身并没有任何改变。对微藻基因层面的改良来提高其在缺磷条件下生长固碳速率的研究十分有限。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种改良微藻关键蛋白基因及其应用。本专利技术通过改善微藻中的关键蛋白基因，从而提高微藻的生长固碳速率。
[0005]第一目的，本专利技术提供了一种改良微藻关键蛋白基因，通过上调磷酸盐转运蛋白Probable inorganic phosphate transporter 1
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6、三价铁螯合还原酶Ferric reduction oxidase 7,chloroplastic、磷酸盐渗透酶Phosphate permease PHO89的基因表达量获得所述改良微藻关键蛋白基因。
[0006]微藻的光合作用可分为光反应和暗反应两部分，主要包括以下几个步骤：光能的捕获与吸收、原初光化学反应、电子传递、光合磷酸化、同化力形成、碳同化。微藻通过叶绿
素等色素捕获光能并被激发，在光化学反应中心中完成原初光化学反应，产生的电子经过层层传递最终用于合成还原型辅酶II，形成同化力。同时，在跨膜质子动力势的作用下，ADP和磷酸基团被催化合成ATP，完成光合磷酸化。在暗反应中，二氧化碳接受来自还原型辅酶II中的电子和ATP中的能量形成有机物，通过卡尔文
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本森循环完成碳同化过程。在磷元素缺乏时，光合磷酸化步骤受到限制。
[0007]本专利技术专利技术人经过大量研究及试验发现，将微藻细胞中磷酸盐转运蛋白Probable inorganic phosphate transporter 1
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6和磷酸盐渗透酶Phosphate permease PHO89的表达量进行上调，可以增强微藻吸收磷酸盐的能力，提高微藻在缺磷条件的生长速率。将微藻细胞中三价铁螯合还原酶Ferric reduction oxidase 7,chloroplastic的表达量进行上调，可以增强光合电子传递，缓解因磷不足导致的磷酸化的限制，有效促进光合作用。本专利技术通过上调磷酸盐转运蛋白Probable inorganic phosphate transporter 1
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6、三价铁螯合还原酶Ferric reduction oxidase 7,chloroplastic、磷酸盐渗透酶Phosphate permease PHO89的基因表达量，可以有效地提高微藻的生长固碳速率。
[0008]作为本专利技术所述改良微藻关键蛋白基因的优选实施方式，所述磷酸盐转运蛋白Probable inorganic phosphate transporter 1
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6表达量上调90～120％、三价铁螯合还原酶Ferric reduction oxidase 7,chloroplastic表达量上调70～100％，磷酸盐渗透酶Phosphate permease PHO89表达量上调115～140％。
[0009]通过将微藻细胞中磷酸盐转运蛋白Probable inorganic phosphate transporter1
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6的表达量上调90～120％、三价铁螯合还原酶Ferric reduction oxidase 7,chloroplastic的表达量上调70～100％，磷酸盐渗透酶Phosphate permease PHO89的表达量上调115～140％，来促进磷元素吸收，提高光合电子传递速率，克服因磷元素不足产生的胁迫，提高微藻藻株生长固碳速率。
[0010]本专利技术通过上调关键蛋白的表达量，使微藻在缺磷条件下的生长速率由0.6g/L/day提高到0.81～0.86g/L/day，固碳速率由0.73/L/day提高到1.48～1.57g/L/day。
[0011]作为本专利技术所述改良微藻关键蛋白基因的优选实施方式，所述磷酸盐转运蛋白Probable inorganic phosphate transporter 1
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6表达量上调115％、三价铁螯合还原酶Ferric reduction oxidase 7,chloroplastic表达量上调80％，磷酸盐渗透酶Phosphate permease PHO89表达量上调136％。
[0012]当磷酸盐转运蛋白Probable inorganic phosphate transporter 1
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6表达量上调115％、三价铁螯合还原酶Ferric reduction oxidase 7,chloroplastic表达量上调8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改良微藻关键蛋白基因，其特征在于，通过上调磷酸盐转运蛋白Probable inorganic phosphate transporter 1
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6、三价铁螯合还原酶Ferric reduction oxidase 7,chloroplastic、磷酸盐渗透酶Phosphate permease PHO89的基因表达量获得所述改良微藻关键蛋白基因。2.如权利要求1所述的改良微藻关键蛋白基因，其特征在于，所述磷酸盐转运蛋白Probable inorganic phosphate transporter 1
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6表达量上调90～120％、三价铁螯合还原酶Ferric reduction oxidase 7,chloroplastic表达量上调70～100％，磷酸盐渗透酶Phosphate permease PHO89表达量上调115～140％。3.如权利要求2所述的改良微藻关键蛋白基因，其特征在于，所述磷酸盐转运蛋白Probable inorganic phosphate transporter 1
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6表达量上调115％、三价铁螯合还原酶Ferric reduction oxidase 7,chloroplastic表达量上调80％，磷酸盐渗透酶Phosphate permease PHO89表达量上调136％。4.一种微藻藻株，其特征在于，所述微藻藻株含有如权利要求1～3任一项所述的改良微藻关键蛋白基因。5.如权利要求1～3任一项所述的改良微藻关键蛋白基因在提高微藻藻株生长固碳速率中的应用。6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，所述应用为改良微藻关键蛋白基因在缺磷条件下提高微藻生长固碳速率中的应用。7.一种提高微藻固碳速率...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹祥波，黄聪，熊凯，陈创庭，饶睦敏，张茂强，叶骥，匡草，杨云金，黄智敏，胡智慧，杨晶，
申请(专利权)人：广东能源集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：