摘要
单细胞真核微藻易培养，生长快，光合作用和二氧化碳固定效率高, 被誉为“光合酵母”。因为可食用性、能在多种营养模式下生长、且有潜力用来生产一系列的高价值产品（高质蛋白、多不饱和脂肪酸、类胡萝卜素等），微藻被认为是药物和天然活性产物合成的理想“光合细胞工厂”。然而，要实现开发微藻作为底盘细胞进行药物的生物合成，仍然面临着很多挑战，包括基因组同源重组效率相对较低、核基因定向编辑技术不成熟、基因表达调控体系不完善等。因此，本课题以莱茵衣藻和海洋微拟球藻为研究对象，重点解析关键 DNA 修复蛋白在同源重组过程中的作用机制，建立稳定高效的核基因组定向编辑技术，揭示真核微藻基因表达调控的机制，来达到解决药用单细胞真核微藻设计构建的科学理论问题。针对这些问题，2019年度，我们开展了部分工作，包括1）在莱茵衣藻基因组中挖掘出了内源Ku蛋白家族基因，建立了内源Ku蛋白基因突变体的快速筛选方法；2）建立了海洋微拟球藻高效基因编辑技术、双基因编辑技术，启动了海洋微拟球藻突变株库创建，初步优化了海洋微拟球藻同源重组技术；3）在莱茵衣藻中设计、建立了用于多基因调控的质粒和技术；4）筛选莱茵衣藻突变体库，获得了N-糖基化修饰通路中的关键基因的突变体。这些阶段性研究成果将有助于课题后续研究的开展，为最终设计构建单细胞真核微藻生产药物提供理论基础和技术支持。
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