近期，中科院合肥研究院智能所離子束生物工程與綠色農業研究中心黃青研究員課題組在提高雨生紅球藻生物量和蝦青素產量方面取得進展，發現加入γ-氨基丁酸(GABA)可以提高雨生紅球藻的生物量并增加蝦青素的產量，相關研究結果發表在藻類研究著名期刊Algal Research上。  

　　雨生紅球藻是一種單細胞綠藻，是自然界中天然蝦青素最好的來源，而蝦青素因為其強抗氧化能力被廣泛關注，常被用作食品添加劑，具有潛在的藥用和營養保健作用。如何提高雨生紅球藻的生物量和蝦青素產量是目前研究的熱點。  

　　針對這一熱點問題，黃青課題組嘗試采用添加劑促進雨生紅球藻生長，由此提高產蝦青素產量。在這項研究中，他們發現添加一定量的GABA可以有效提高雨生紅球藻的生物量，并且在提高抗逆性的同時，提高了雨生紅球藻蝦青素的產量。 

　　進一步，他們還對GABA作用機理進行研究。以往人們主要關注GABA對植物生長的作用，發現它可以促進其生長和抗逆性，但是GABA是否可以促進雨生紅球藻的生長并且提高藻細胞的抗逆性以及提高蝦青素產量并沒有報道。在這項研究中，課題組研究人員通過對雨生紅球藻綠色生長后期和強光照初期的轉錄和代謝進行分析，結果顯示，綠色生長后期GABA提高了藻細胞的抗逆境脅迫能力，與抗逆境脅迫相關的酶基因的表達上調，包括PP2C、SnRK2、CPK、HASP90、PTOX等。  

　　除此之外，他們還發現了GABA對強光照后的藻細胞具有光保護作用。一般說來，要完成雨生紅球藻積累蝦青素積累需要強光輻照，但是強光照同時也會對藻細胞造成不可逆的光氧化損傷，從而導致蝦青素產量的減少。GABA的加入不僅可以增加生物量，也可以降低強光照轉換過程中對藻細胞造成的光氧化損傷，減少藻細胞死亡。強光照后GABA提高了藻細胞的光合作用性能，表現出更好的光適應能力和更強的熱耗散能力。實驗結果顯示，捕光蛋白（Lhca2）表達上調，與光保護有關的PTOX表達上調，蝦青素合成相關基因表達下調等，都解釋了GABA的光保護作用。  

　　該研究工作得到國家自然科學基金支持。  

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.algal.2020.102089  

　　圖-1 雨生紅球藻的培養和檢測的實驗流程示意圖 

　　圖-2 γ-氨基丁酸(GABA)對促進雨生紅球藻生長的作用機制示意圖