微藻通過光合作用將二氧化碳、光和水轉(zhuǎn)化為油脂，因此，作為一種潛在的清潔能源生產(chǎn)和二氧化碳高值化方案，工業(yè)產(chǎn)油微藻受到了廣泛關(guān)注。然而，藻類高效遺傳工具的匱乏，一直是工業(yè)產(chǎn)油微藻分子育種和光驅(qū)固碳合成生物技術(shù)的重要瓶頸之一。
中科院青島生物能源與過程研究所（以下簡稱青島能源所）與中科院水生生物研究所合作，以微擬球藻為模式，率先建立了工業(yè)產(chǎn)油微藻基因敲低技術(shù)。
這里的微擬球藻是一種可利用海水或淡水在室外大規(guī)模培養(yǎng)的工業(yè)微藻，具有生長速度快、二氧化碳耐受能力強、強勁積累油脂和高值不飽和脂肪酸等優(yōu)點，因此已經(jīng)成為能源與經(jīng)濟微藻領(lǐng)域的研究模式藻種之一，也成為國內(nèi)外許多微藻固碳示范工程的優(yōu)先選擇。
青島能源所單細(xì)胞中心博士后學(xué)者魏力告訴《中國科學(xué)報》記者：“然而反向遺傳工程技術(shù)的匱乏，從根本上阻礙了針對二氧化碳固定能力和產(chǎn)油效率等諸多工業(yè)性狀的遺傳改造。”
為此，魏力帶領(lǐng)的研究小組在海洋微擬球藻中，基于RNA干擾技術(shù)，通過設(shè)計靶基因的反向重復(fù)序列，形成特異莖環(huán)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了碳酸酐酶和碳酸氫鹽轉(zhuǎn)運蛋白等碳代謝相關(guān)基因的高效、特異性敲低，基因沉默株構(gòu)建的成功率達(dá)到40%以上。
在水生生物研究所研究員胡晗華的指導(dǎo)下，魏力通過重亞硫酸測序方法，發(fā)現(xiàn)在基因沉默株中，靶基因的特定區(qū)域展示出獨特的甲基化規(guī)律，從而揭示了靶基因沉默的分子機制。研究人員還證明該技術(shù)對于另一海洋微擬球藻藻株CCMP1779也同樣高效，表明該技術(shù)具有通用性。
早在今年8月19日，《植物學(xué)雜志》（The Plant Journal）就報道了青島能源所單細(xì)胞中心以微擬球藻為模式，率先建立了基于Cas9/gRNA的工業(yè)產(chǎn)油微藻基因組編輯技術(shù)，打開了其反向遺傳工程的大門。
日前，The Plant Journal再次以技術(shù)進展（Technical Advance）的形式，刊登該研究團隊在微擬球藻遺傳工程方法學(xué)平臺的突破。
青島能源所單細(xì)胞中心主任徐健告訴記者：“靶向基因敲低技術(shù)和基因組編輯技術(shù)各有特色、優(yōu)勢互補，因此兩個技術(shù)平臺的建立、聯(lián)用和業(yè)界共享將推動工業(yè)固碳微藻合成生物學(xué)的發(fā)展，也將對能源微藻分子育種技術(shù)產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。”
