近日，中科院合肥研究院智能所離子束中心黃青課題組在低溫等離子體促進雨生紅球藻生長和蝦青素積累方面取得重要進展。課題組發現低溫等離子體處理后的藻細胞內發生組蛋白的三甲基化，并且證實組蛋白三甲基化的位點位于胡蘿卜素異構酶（CRTISO）的啟動子部位，進而調控下游的胡蘿卜素源的植物激素（獨腳金內酯和脫落酸含量的增高）和蝦青素含量的提高。相關研究成果發表在國際知名期刊Bioresource Technology上。

　　雨生紅球藻（H.pluvialis）可以生產天然蝦青素，天然蝦青素具有很強的抗氧化能力，如何提高雨生紅球藻的蝦青素量是當前一個研究熱點。課題組前期研究表明低溫等離子體（LTP）可以刺激雨生紅球藻高產蝦青素，但其具體機制尚不清楚。該項研究從表觀遺傳學的角度對LTP促進藻類生長和蝦青素產量的積累機制提供了新的見解。課題組通過對激素和轉錄基因的測量，發現LTP處理后雨生紅藻中的獨腳金內酯（Strigolactone，SLs）和脫落酸（Abscisic acid，ABA）水平顯著增加，同時蝦青素合成基因的表達增強（圖1），特別是其中一個關鍵基因CRTISO被特異性上調；通過免疫熒光實驗發現組蛋白H3賴氨酸4三甲基化（H3K4me3）在等離子體放電處理后其免疫標記的熒光強度增加（圖2），表明發生了表觀遺傳變化；通過ChIP-PCR實驗進一步證實，H3K4me3的部位位于CRTISO的啟動子區域，并且啟動子區域表達上調（圖3）。這說明等離子體刺激作用是通過調節H3K4me3來調節CRTISO的表達進而提升藻生長相關激素并促進蝦青素合成的。

　　該研究工作得到國家自然科學基金支持。

　　文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852421014371?dgcid=author 

圖1. 放電等離子體作用引起蝦青素合成相關基因表達變化

圖2. 等離子體作用引起藻細胞內發生組蛋白甲基化

圖3. H3K4me3影響CRTISO啟動子區域分析