近日，中科院海洋研究所藻类与藻类生物技术团队在红球藻虾青素资源开发领域获进展，发现无氧呼吸糖酵解、有氧呼吸三羧酸循环、戊糖磷酸途径和线粒体呼吸交替氧化酶途径等多种非光依赖型代谢途径都对红球藻虾青素的合成积累产生重要调节作用。相关成果发表于《生物资源技术》。
虾青素呈鲜红色，具有多种生物学功能，有广阔应用前景。红球藻是一种富含虾青素的单细胞绿藻，是国际上生产天然虾青素的最好生物资源。以往对红球藻虾青素的生物合成过程的研究，大多侧重于光依赖型合成代谢过程，很少关注分解消耗性的呼吸作用，特别是非光依赖型呼吸代谢途径对红球藻虾青素合成积累的作用鲜有报道。
研究团队发现并证实多种非光依赖型呼吸代谢途径可有效调控红球藻虾青素合成积累。研究发现，线粒体呼吸的交替氧化酶途径活性与红球藻虾青素积累呈明显负相关，当交替氧化酶途径受到抑制后，与呼吸作用密切相关的中间代谢产物丙酮酸和三磷酸甘油醛含量均显著提高，同时促进能量物质NADPH的产生，并刺激了活性氧的积累，从而有利于促进虾青素合成。团队由此提出了调节呼吸作用可促进红球藻虾青素生物合成积累的新观点。
此外，研究人员通过外源添加呼吸作用中间代谢产物的方法，进一步证实非光依赖性呼吸作用的能量代谢中心枢纽——TCA循环，可为虾青素合成过程提供碳骨架，促进虾青素在细胞内的大量积累。
这些新成果完善了红球藻虾青素规模化开发的基础理论和开发技术体系，有利于完善基于细胞周期调控和大型封闭式光生物反应器构建等技术的红球藻开发模式。
