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科學(xué)研究

食品學(xué)院藻類生物技術(shù)與綠色開發(fā)團(tuán)隊(duì)薛惠丹副教授在國(guó)際權(quán)威期刊《Journal of Colloid and Interface Science》發(fā)表最新研究成果

2023-07-06 09:14 文、圖/食品學(xué)院 董益貝 點(diǎn)擊:[]

近日,食品科學(xué)與工程學(xué)院(生物與醫(yī)藥學(xué)院)藻類生物技術(shù)與綠色開發(fā)團(tuán)隊(duì)在物理化學(xué)領(lǐng)域一區(qū)TOP期刊Journal of Colloid and Interface Science(Q1,IF:9.965)發(fā)表題為“Transcriptome analysis reveals the molecular mechanisms by which carbon dots regulate the growth of Chlamydomonas reinhardtii”的研究論文。薛惠丹副教授作為論文第一作者和第一通訊作者,研究生董益貝為共同第一作者,陜西科技大學(xué)為第一作者和第一通訊作者單位,西北工業(yè)大學(xué)劉建喜副教授為共同通訊。該研究涉及了材料學(xué)和微生物學(xué)交互領(lǐng)域,揭示了碳點(diǎn)調(diào)節(jié)微藻生物量的分子機(jī)制,研究結(jié)果為擴(kuò)大納米材料在微藻類生產(chǎn)、未來(lái)農(nóng)業(yè)和資源方面的應(yīng)用提供了理論支持。

目前,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨環(huán)境污染、耕地流失和人口激增等壓力,亟需挖掘新型方法滿足人類對(duì)高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值產(chǎn)品的需求。微藻作為可持續(xù)資源,可通過(guò)光合作用積累色素、蛋白質(zhì)和其他副產(chǎn)品,已成為高價(jià)值生物產(chǎn)品的一種潛在替代品。碳點(diǎn)具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),是潛在的電子受體和供體。此外,其光學(xué)吸收和發(fā)射特性可精確調(diào)節(jié),因此碳點(diǎn)的人工改善光合作用的能力已引起科學(xué)家越來(lái)越多的關(guān)注。然而,碳點(diǎn)對(duì)微藻的基因調(diào)控機(jī)制尚不清晰。本研究合成了紅光發(fā)射碳點(diǎn),并將其應(yīng)用于萊茵衣藻培養(yǎng)。結(jié)果表明0.5 mg/L的碳點(diǎn)作為光補(bǔ)充劑促進(jìn)了萊茵衣藻的細(xì)胞分裂和生物量積累。碳點(diǎn)提高了PS II的能量傳遞、PS II的光化學(xué)效率以及光合電子傳遞,同時(shí)光合色素含量和其他胞內(nèi)代謝產(chǎn)物(碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂質(zhì))合成被提高。此外,轉(zhuǎn)錄組分析檢測(cè)到1166個(gè)差異表達(dá)基因。結(jié)果表明碳點(diǎn)通過(guò)上調(diào)與細(xì)胞生長(zhǎng)和死亡相關(guān)的基因的表達(dá),促進(jìn)染色體分離,加速有絲分裂過(guò)程和縮短細(xì)胞周期,從而使細(xì)胞生長(zhǎng)速度加快。碳點(diǎn)通過(guò)上調(diào)光合作用電子傳遞相關(guān)基因,提高了光合能量轉(zhuǎn)換。碳水化合物代謝相關(guān)基因被調(diào)控,為檸檬酸循環(huán)提供更多可用的丙酮酸,導(dǎo)致代謝物積累增加和生物量增加。本研究為人工合成的碳點(diǎn)對(duì)微藻生物資源的基因調(diào)控提供了證據(jù)。

文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.06.049

(核稿:孫敏 編輯:劉倩)

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