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微藻通過光合作用將二氧化碳、光和水轉化為油脂，因此，作為一種潛在的清潔能源生產和二氧化碳高值化方案，工業產油微藻受到了廣泛關注。然而，藻類高效遺傳工具的匱乏，一直是工業產油微藻分子育種和光驅固碳合成生物技術的重要瓶頸之一。近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所與中國科學院水生生物研究所合作，以微擬球藻為模式，率先建立了工業產油微藻基因敲低技術。這一成果于11月1日在線發表于《植物學雜志》（The Plant Journal）。
微擬球藻是一種可利用海水或淡水、在室外大規模培養的工業微藻，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點，因此已經成為能源與經濟微藻領域的研究模式藻種之一，也成為國內外許多微藻固碳示范工程的優先選擇。然而反向遺傳工程技術的匱乏從根本上阻礙了針對二氧化碳固定能力和產油效率等諸多工業性狀的遺傳改造。
單細胞中心博士后學者魏力帶領的研究小組在海洋微擬球藻（Nannochloropsis oceanica IMET1）中，基于RNA干擾技術，通過設計靶基因的反向重復序列，形成特異莖環結構，實現了碳酸酐酶和碳酸氫鹽轉運蛋白等碳代謝相關基因的高效、特異性敲低，基因沉默株構建的成功率達到40%以上。通過重亞硫酸測序方法，發現在基因沉默株中，靶基因的特定區域展示出獨特的甲基化規律，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對于另一藻株N. oceanica CCMP1779也同樣高效，表明該技術具有通用性。
這是繼8月19日報道微擬球藻基因組編輯技術以來，The Plant Journal再次以技術進展（Technical Advance）的形式刊登青島能源所單細胞中心在微擬球藻遺傳工程方法學平臺的突破。靶向基因敲低技術和基因組編輯技術各有特色、優勢互補，因此兩個技術平臺的建立、聯用和業界共享將推動工業固碳微藻合成生物學的發展，也將對能源微藻分子育種技術產生積極而深遠的影響。
上述工作由青島能源所研究員徐健與水生所研究員胡晗華共同主持完成，得到了科技部、基金委和中科院含碳氣體利用等項目的前期支持。 |
