微藻叶绿体细胞器工厂研究进展

微藻是重要的太阳能驱动CO_(2)生物转化的生物,建立微藻叶绿体细胞器工厂是通过合成生物学手段实现“碳中和”的潜在途径之一。这是因为微藻叶绿体是碳同化以及后续碳水化合物、脂肪酸、天然色素、氨基酸等重要合成器官,与高等植物细胞内具备多个相对较小的叶绿体不同,大部分微藻仅拥有一个占细胞体积50%以上的大叶绿体,更有利于获得纯净的株系,有望在食品、水产、医药、化学品、生物燃料等领域占据重要地位。微藻改造及微藻叶绿体细胞器工厂研究尚处于起步阶段,本文系统通过对现有转化、表达技术进展进行汇总和简要分析,对比了叶绿体直接转化和基于叶绿体转运肽的核转化叶绿体表达不同策略的优缺点,为后续发展提供借鉴。其中,靶向叶绿体基因组的直接转化策略应用较广泛,主要集中在莱茵衣藻中,已成功表达了100多种不同的蛋白质,但是叶绿体基因组可插入位点有限和调控手段相对缺乏;通过利用叶绿体转运肽,叶绿体中90%以上的蛋白都是核编码并被可控递送到叶绿体内,因此近年来基于叶绿体转运肽的核转化叶绿体定位表达技术的关注度得到了提升,并且已经在固碳、油脂生产调节方面展示出了一定优势。