CN113430120A - 赤霉素代谢调节物的应用 - Google Patents

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CN113430120A CN202110592922.6A CN202110592922A CN113430120A CN 113430120 A CN113430120 A CN 113430120A CN 202110592922 A CN202110592922 A CN 202110592922A CN 113430120 A CN113430120 A CN 113430120A
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Abstract

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及赤霉素代谢调节物的应用。本发明通过研究发现，外源给予赤霉素或通过给予赤霉素代谢调节物可以对藻类生理过程产生影响，包括调节藻类生长、调节藻类次生代谢产物积累或调节藻类的抗逆性等。实验表明，外源给予赤霉素合成抑制剂能够抑制藻类生长，而给予赤霉素则可以促进藻类生长。

Description

赤霉素代谢调节物的应用
技术领域
本发明涉及生物技术领域，尤其涉及赤霉素代谢调节物的应用。
背景技术
微藻吸收太阳能、捕获二氧化碳，合成各种高值化学品，在环境、农业和水产养殖领域有着广泛的应用前景。海洋微藻可以在海岸带滩涂、盐碱地养殖，不利用淡水、不与粮争地，具备工业化推广的可能。但其经济可行性仍面临着巨大挑战，主要的技术瓶颈包括微藻生长密度低、抗逆性能差和含油量低等。已有的调控微藻生长和抗逆的方法过程复杂、成本高。因此，亟待开发一种新型的微藻生长的调节方法。
赤霉素(gibberellin，GA)是一种应用于农业生产，可刺激叶和芽的生长，提高产量的植物激素。19世纪末期，通过外源使用赤霉素，提高作物的生长速率和抗逆性能，从而提高了作物产量，最终解决了粮食危机。
但此前，关于赤霉素与藻类生命活动的关联尚未探明，也不明确藻类的赤霉素合成路径与高等植物是否存在异同。因此，赤霉素调控物是否可以应用于藻类，特别是微藻工业化生产中，仍待进一步研究。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供赤霉素代谢调节物的应用，所述的赤霉素代谢调节物包括，提高赤霉素水平或降低赤霉素水平的物质。
本发明提供了赤霉素或其代谢调节物在藻类生理调节中的应用。
本发明中，所述赤霉素代谢调节物包括如下i)～vi)中的至少一种：
i)、赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶；
ii)、编码i)所述关键酶的基因；
iii)、包含ii)所述基因的表达载体；
iv)、增强ii)所述基因表达的启动子或增强子；
v)、促进ii)所述基因表达的诱导剂；
vi)、提高i)所述关键酶活性的制剂。
i)～vi)中所述赤霉素代谢调节物对藻类生理调节包括：促进藻类生长，提高藻类次生代谢产物积累或提高藻类抗逆性。
本发明中，所述赤霉素代谢调节物包括如下I)～VI)中的至少一种：
I)、敲除或敲低赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因的表达载体；
II)、含有I)的宿主细胞或病毒载体；
III)、干扰赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因转录的核酸分子；
IV)、赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因表达的终止子或转座子；
V)、抑制赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因表达的制剂；
VI)、赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶活性抑制剂。
一些实施例中，所述赤霉素代谢调节物为赤霉素合成抑制剂，包括：矮壮素或多效唑。
本发明中，I)～VI)中所述赤霉素代谢调节物对藻类生理调节包括：抑制藻类生长，降低藻类次生代谢产物积累或降低藻类抗逆性。
本发明中，所述赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶包括：
赤霉素合成酶，包括：ent-copalyl diphosphate synthase、ent-kaurenesynthase、ent-kaurenoic oxidase、GAI-RGA like gibberellin response modulator、ent-kaurenoic acid oxidase、ent-kaurenoic acid oxidase、GA 20-oxidase或GA 3-oxidase；
赤霉素降解酶，包括：GA 2-oxidase、gibberellin 16α或17-epoxidase；
赤霉素甲基化酶，包括：GA methyltransferase。
赤霉素信号传递与调控蛋白，包括：赤霉素受体或GA Insensitive Dwarf 1；
其它信号传递和调控相关的蛋白，包括：N-acetyl glucosamine transferase、F-box protein、F-box protein、GA Insensitive、Repressor of GA、RGA-LIKE1、RGA-LIKE2、RGA-LIKE3、SLENDER RICE 1、Slender protein 1、MADS-box protein、CHD3-typechromatin-remodeling factor PICKLE或Katanin p60 ATPase-containing subunit。
本发明中，所述藻类包括：绿藻、红藻、硅藻、褐藻或真眼点藻。
本发明还提供了一种促进藻类生长，提高藻类次生代谢产物积累或提高藻类抗逆性的方法，其包括：外源给予赤霉素或利用如下i)～vi)中的至少一种赤霉素代谢调节物使藻类内源赤霉素水平提高：
i)、赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶；
ii)、编码i)所述关键酶的基因；
iii)、包含ii)所述基因的表达载体；
iv)、增强ii)所述基因表达的启动子或增强子；
v)、促进ii)所述基因表达的诱导剂；
vi)、提高i)所述关键酶活性的制剂。
本发明还提供了一种抑制藻类生长，降低藻类次生代谢产物积累或降低藻类抗逆性，其包括：利用如下I)～VI)中的至少一种赤霉素代谢调节物使藻类内源赤霉素水平降低：
I)、敲除或敲低赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因的表达载体；
II)、含有I)的宿主细胞或病毒载体；
III)、干扰赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因转录的核酸分子；
IV)、赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因表达的终止子或转座子；
V)、抑制赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因表达的制剂；
VI)、赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶活性抑制剂。
本发明通过研究发现，外源给予赤霉素或通过给予赤霉素代谢调节物可以对藻类生理过程产生影响，包括调节藻类生长、调节藻类次生代谢产物积累或调节藻类的抗逆性等。实验表明，外源给予赤霉素合成抑制剂能够抑制藻类生长，而给予赤霉素则可以促进藻类生长。
附图说明
图1.光合真核生物中赤霉素代谢和信号通路。黑色表示e-value≥1e-10；红色表示e-value≤1e-50。缩写：S,synthesis；D,degradation；C,conjugation；T,transporter；R,receptors；SC,signaling components.Cm，红藻C.merolae；Pt，硅藻P.tricornutum；Tp，硅藻T.pseudonana；Fc，硅藻F.cylindrus；No，真眼点藻N.oceanica；Es，褐藻E.siliculosus；Mi，绿藻Micromonas sp.RCC299；Ot，绿藻O.tauri；Cv，绿藻C.variabilisNC64A；Cp，绿藻C.pyrenoidosa；Cs，绿藻C.subellipsoidea C-169；Cr，绿藻C.reinhardtii；Vc，绿藻V.carteri；Pp，苔藓P.patens；Sm，地钱S.moellendorfii；Zm，单子叶Z.mays和At，双子叶A.thaliana；
图2.微拟球藻缺氮诱导后赤霉素代谢和信号传递和调控相关基因的差异表达谱，红色和绿色分别表示转录水平上调或下调；
图3为本发明实施例提供的赤霉素对微拟球藻生长的影响；
图4为本发明实施例提供的赤霉素合成抑制剂多效唑(Paclobutrazole)对微拟球藻生长的影响；
图5为本发明实施例提供的赤霉素合成抑制剂矮壮素(Chlormequat chloride)对微拟球藻生长的影响。
具体实施方式
本发明提供了赤霉素代谢调节物的应用，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明提供了一种提高微藻抗逆性能和提高生长速率、生物质、油脂和高附加值化合物积累能力的方法。其通过功能基因组学手段发现微藻中新型的赤霉素代谢和信号传递通路；通过转录组学手段鉴定在微藻抗逆和油脂合成过程中关键的赤霉素代谢和信号传递相关的基因；通过调控细胞赤霉素水平提高微藻经济性状。
本发明所述的赤霉素包括GA1、GA3、GA4、GA5、GA6、GA7、GA8、GA9、GA12、GA13、GA15、GA19、GA20、GA24、GA29、GA34、GA44、GA51、GA53。
本发明所述的微藻包括绿藻、红藻、硅藻、褐藻、裸藻、甲藻、黄藻、金藻和真眼点藻等所有自养、异养或兼性营养型单细胞或多细胞藻类。
本发明所述的微藻生理过程包括生长、抗逆、油脂合成、高值化合物合成过程。所述的用于鉴定赤霉素代谢及信号传递相关的基因的方法。所述鉴定的方法利用功能基因组学手段的等效手段，包括比较功能基因组学手段、分子生物学手段、蛋白质组学手段、酵母杂交技术、基因工程技术、化学工程技术、细胞学技术等已知或尚待开发的可用于鉴定赤霉素的代谢通路、信号传递通路和调控网络的技术。方法中所述的鉴定赤霉素的代谢通路、信号传递通路和网络调控的关键酶和蛋白的手段包括转录组技术或其等效技术。所述的转录组技术的等效技术包括高通量测序技术、芯片技术、荧光定量技术、分子生物学技术、细胞生物学技术、植物生理学技术、蛋白质组学手段、酵母杂交技术、基因工程技术、化学工程技术等已知或尚待开发的可用于鉴定赤霉素的代谢通路、信号传递通路和网络调控的关键酶和蛋白的技术。
本发明提高赤霉素水平的手段包括外源添加或刺激内源赤霉素产生。例如：基因工程改造其代谢和信号传递通路、化学物理方法诱变其代谢和信号传递通路、外源施加其代谢或信号传递化学抑制剂、外源施加可产生赤霉素的微生物等任何物质。
方法中所述的通过扰动赤霉素代谢或信号传递而改良的性状为微藻的抗逆性能、生长速率或其它可提高其经济价值、降低工业化成本的性状。可提高微藻经济价值、降低工业化成本的性状包括生物质合成、高能量密度物质合成和高附加值化合物合成等。
本发明方法通过鉴定微藻中赤霉素合成和信号通路、参与胁迫响应和油脂积累的关键酶或蛋白。并成功的利用赤霉素调控微藻生长。与现有技术相比，本发明实现了藻类学技术的重点突破，具有如下有益效果：
1)本发明提供用于鉴定微藻赤霉素及其代谢通路和信号通路的方法。利用该方法可以阐释与藻类生理密切相关的赤霉素代谢的酶、信号蛋白和相关调控机理，并用于改良生物[如植物、微生物(如蓝藻、单细胞真核微藻等)]的农艺性状(提高光能吸收和生长速率等)。
2)本发明提供了可用于调控微藻生理的赤霉素的种类和含量。可用于针对性的调控相应赤霉素的代谢和信号通路，改善微藻生理性状。
3)本发明提供了可用于鉴定调控微藻生理过程的赤霉素代谢和信号传递的关键酶和蛋白的方法。可以筛选获得调控特定生理性状的酶或蛋白，针对性的提高微藻特定的生理性状。
4)本发明利用外源施加赤霉素的方法调控微藻生理性状，并能有效提高其生长速率。
5)本发明能通过调控赤霉素代谢或信号通路，提高工程藻经济价值，用于大量生产各种目的蛋白、生物制剂、高附加值化合物、高能量密度化合物。
6)借助本发明技术，可使微藻具备更加优越的规模培养性状，如抗虫性、抗病性、抗盐等。设计与构建结合本发明的针对特定微藻的低成本高光效反应设施，降低规模培养成本。
7)微藻具有光合效率高、繁殖快、环境适应性强的特点，借助本发明，通过调控赤霉素代谢和信号通路，可以进一步提高其光合效率，从而可以有效的固定二氧化碳，降低大气中二氧化碳的浓度。
8)多种微藻基因组序列已经测定，借助本发明可以在微藻中进行功能基因组学研究，进一步发掘赤霉素代谢和信号通路相关的酶和蛋白以及网络调控机理。
9)藻类中发现的新型的赤霉素代谢和信号通路相关的基因可用于改良微藻、作物或其它植物的各种经济性状。
本发明采用的试材皆为普通市售品，皆可于市场购得。下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1：藻类赤霉素代谢和调控关键酶或蛋白的鉴定
步骤1.藻种选择：
本发明涉及的藻种包括：
(1)绿藻，如Micromonas sp.RCC299，Ostreococcus tauri，Chlorellavariabilis NC64A，Haematococcus pluvialis，Chlorella pyrenoidosa，Chlorellasubellipsoidea C-169，Chlamydomonas reinhardtii，Volvox carteri等；
(2)红藻，如Cyanidioschyzon merolae,Porphyridium purpureum，Gelidiumamansii，Gloiopeltis furcata，Caloglossa leprieurii，Digenea simples等；
(3)硅藻，如Phaeodactylum tricornutum，Thalassiosira pseudonana，Fragilariopsis cylindrus等；
(4)褐藻，如Pelvetia canaliculata，Ecklonia hornem，Undaria pinnatifida，Ectocarpus siliculosus等；
(5)真眼点藻，如Nannochloropsis oceanica等，但不限于上述藻种。
步骤2.数据收集：
本发明涉及的数据来源包括The Conserved Domain Database(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/cdd/)，SMART(http://smart.emblheidelberg.de/)，DOE JointGenome Institute(http://genome.jgi-psf.org/Phatr2/Phatr2.home.html)，Afunctional genomics database for energy microalgae(http://www.bioenergychina.org:8989/)等。
步骤3.藻类赤霉素代谢和调控关键酶或蛋白发掘：
通过比较功能基因组学手段，在藻类基因组中发掘赤霉素代谢和调控关键酶或蛋白。其中用到的软件包括本地化的BLAST软件包、Pfam、CLUSTALW、gBlock、ProtTest和PhyML3.0等。
步骤4.赤霉素相关酶和信号传递与调控：
本发明鉴定的代谢关键酶包括赤霉素合成酶、赤霉素降解酶和赤霉素衍生化酶(糖基化、酰基化等)(图1)，其中包括：
赤霉素合成酶，例如：ent-copalyldiphosphate synthase(CPS)、ent-kaurenesynthase(KS)、ent-kaurenoic oxidase(KO)、GAI-RGA like gibberellin responsemodulator(GA4)、ent-kaurenoic acid oxidase(KAO1)、ent-kaurenoic acid oxidase(KAO2)、GA 20-oxidase(GA20ox)、GA 3-oxidase(GA3ox)等；
赤霉素降解酶，例如：GA 2-oxidase(GA2ox)、gibberellin 16α,17-epoxidase(CYP714D1)等。
赤霉素甲基化酶，例如：GA methyltransferase(GAMT)。
赤霉素信号传递与调控蛋白包括赤霉素受体，例如：GA Insensitive Dwarf 1(GID1)；
其它信号传递和调控相关的蛋白，例如：N-acetyl glucosamine transferase(SPY)、F-box protein(SLY1)、F-box protein(SLY2)、GA Insensitive(GAI)、Repressorof GA(RGA)、RGA-LIKE1(RGL1)、RGA-LIKE2(RGL2)、RGA-LIKE3(RGL3)、SLENDER RICE 1(SLR1)、Slender protein 1(SLN1)、MADS-box protein(SOC1)、Katanin p60 ATPase-containing subunit(LUE1)、PKL(CHD3-type chromatin-remodeling factor PICKLE)。但不限于上述酶或蛋白。
图1列举的微藻中可能存在的与赤霉素代谢相关的基因；这些基因可用于调控赤霉素的水平，进而影响微藻的生长等性状
实施例2：参与微藻抗逆和油脂积累过程的赤霉素合成、信号传递和调控的关键酶或蛋白的鉴定
步骤1.藻种培养和样品采集以真眼点藻属微拟球藻(Nannochloropsisoceanica)为例。采用优化的F/2海水培养基，配方如下：35g/L海盐，1g/L NaNO3，67mg/LNaH2PO4·H2O，3.65mg/L FeCl3·6H2O，4.37mg/L Na2EDTA·2H2O，trace metal mix(0.0196mg/L CuSO4·5H2O，0.0126mg/L NaMoO4·2H2O，0.044mg/L ZnSO4·7H2O，0.01mg/LCoCl2，0.36mg/L MnCl2·4H2O)，and vitamin mix(2.5μg/L VB12，2.5μg/L biotin，0.5μg/L thiamine HCl)。细胞在50μmol photons m-2/s的连续光照下，25℃培养。将培养至对数期(OD750＝3.0)的微拟球藻离心收集后，采用灭菌后的海水清洗3遍后，接种于新鲜的无氮和有氮培养液中，于内径3.5cm的光生物反应器培养，并开始计时。于3、4、6、12、24和48小时收集200ml藻细胞，液氮速冻后保存于-80℃，每个时间点取3个生物学重复样本。
步骤2.总RNA提取将冷冻保存的藻液在液氮中充分研磨，采用Trizol(Invitrogen)试剂盒进行中RNA的提取。质检后，用于构建转录组文库。
步骤3.转录文库构建和测序采用Sera-mag Magnetic Oligo(dT)Beads(ThermoScientific)富集mRNA后，用RNA Fragmentation试剂将mRNA随机打断成～250bp的短片段，采用随机引物反转录获得cDNA，并进一步合成双链cDNA。采用NEBNext mRNA Library PrepReagent Set(NEB)的指导手册构建文库。质检后，进行Illumina HiSeq 2000(2X90bp)双端测序。
步骤4.数据质量控制采用Illumina质量控制***和Fast_trimmer进行低质量reads过滤和读长修正。将raw reads上传至NCBI GEO。采用TopHat 2.0.4把经过QC后的reads align到微拟球藻基因组。
步骤5.基因表达丰度分析采用Cufflinks 2.0.2分析，通过归一化处理，得到FPKM(Fragments Per Kilobase of exon model per Million mapped fragments)值。基于FPKM值计算Spearman相关系数，并计算生物学重复间的相关性。满足以下条件之一即被认为是显著差异表达基因：(1)显著性上调：2倍及以上的上升，FDR(False discovery rate)≤5％，FPKM≥10；(2)显著性下调：2倍及以上的下降，FDR≤5％，FPKM≥10；(3)可认为显著性上调：至少2个时间点上出现1.5倍及以上的上升，FDR≤5％，FPKM≥10；(4)可认为显著性下调：至少2个时间点上出现1.5倍及以上的下降，FDR≤5％，FPKM≥10(图2)。结果表明，这些基因与微藻的赤霉素代谢相关，且参与藻类的缺氮胁迫或者油脂合成。
步骤6.鉴定微藻抗逆和油脂积累过程的赤霉素合成、信号传递和调控的关键基因：除实施例1步骤4中列出的基因外，参与微藻抗逆和油脂积累过程的赤霉素合成、信号传递和调控的关键酶或蛋白还包括通过转录组学、蛋白组学、代谢物组学等组学手段或者基因工程、代谢工程、生物化学和分子生物学等方法获得的与微藻抗逆响应和油脂积累相关的各种赤霉素相关基因。
实施例3：赤霉素在促进藻类生长中的应用
步骤1.藻种培养和样品采集以真眼点藻属微拟球藻(N.oceanica)为例。采用优化的F/2海水培养基，配方如下：35g/L海盐，1g/L硝酸钠(NaNO3)，67mg/L磷酸二氢钠一水(NaH2PO4·H2O)，3.65mg/L氯化铁六水(FeCl3·6H2O)，4.37mg/L柠檬酸钠二水(Na2EDTA·2H2O)，微量元素[0.0196mg/L硫酸铜五水(CuSO4·5H2O)，0.0126mg/L钼酸钠二水(NaMoO4·2H2O)，0.044mg/L硫酸锌七水(ZnSO4·7H2O)，0.01mg/L氯化钴(CoCl2)和0.36mg/L氯化锰四水(MnCl2·4H2O)]和维生素混合液(2.5μg/L维生素B12，2.5μg/L生物素和0.5μg/L盐酸硫胺素)。细胞在50μmol photons m-2s-1的连续光照下，25℃培养至对数期(OD750＝3.0)。
步骤2.赤霉素施加将对数期微拟球藻稀释至OD750＝0.2，向培养液中加入赤霉素(0.02、0.2、2、20和40mg L-1)。
步骤3.生物量测定每24小时测定OD750。结果显示，20mg L-1GA可以促进微拟球藻生长(图3)。
实施例4：赤霉素合成抑制剂多效唑Paclobutrazole在调控藻类生长中的应用
步骤1.藻种培养和样品采集以真眼点藻属微拟球藻(N.oceanica)为例。采用优化的F/2海水培养基，配方如下：35g/L海盐，1g/L硝酸钠(NaNO3)，67mg/L磷酸二氢钠一水(NaH2PO4·H2O)，3.65mg/L氯化铁六水(FeCl3·6H2O)，4.37mg/L柠檬酸钠二水(Na2EDTA·2H2O)，微量元素[0.0196mg/L硫酸铜五水(CuSO4·5H2O)，0.0126mg/L钼酸钠二水(NaMoO4·2H2O)，0.044mg/L硫酸锌七水(ZnSO4·7H2O)，0.01mg/L氯化钴(CoCl2)和0.36mg/L氯化锰四水(MnCl2·4H2O)]和维生素混合液(2.5μg/L维生素B12,2.5μg/L生物素和0.5μg/L盐酸硫胺素)。细胞在50μmol photons m-2s-1的连续光照下，25℃培养至对数期(OD750＝3.0)。
步骤2.赤霉素抑制剂施加将对数期微拟球藻稀释至OD750＝0.2，向培养液中加入赤霉素合成抑制剂Paclobutrazole(0.5、5、20和40mg/L)。
步骤3.生物量测定每24小时测定OD750。结果显示，0.5mg/L、5mg/L和20mg/L多效唑Paclobutrazole降低了微拟球藻的生长速率(图4)。
实施例5：赤霉素合成抑制剂矮壮素Chlormequat chloride在调控藻类生长中的应用
步骤1.藻种培养和样品采集以真眼点藻属微拟球藻(N.oceanica)为例。采用优化的F/2海水培养基，配方如下：35g/L海盐，1g/L硝酸钠(NaNO3)，67mg/L磷酸二氢钠一水(NaH2PO4·H2O)，3.65mg/L氯化铁六水(FeCl3·6H2O)，4.37mg/L柠檬酸钠二水(Na2EDTA·2H2O)，微量元素[0.0196mg/L硫酸铜五水(CuSO4·5H2O)，0.0126mg/L钼酸钠二水(NaMoO4·2H2O)，0.044mg/L硫酸锌七水(ZnSO4·7H2O)，0.01mg/L氯化钴(CoCl2)和0.36mg/L氯化锰四水(MnCl2·4H2O)]和维生素混合液(2.5μg/L维生素B12,2.5μg/L生物素和0.5μg/L盐酸硫胺素)。细胞在50μmol photons m-2s-1的连续光照下，25℃培养至对数期(OD750＝3.0)。
步骤2.赤霉素抑制剂施加将对数期微拟球藻稀释至OD750＝0.2，向培养液中加入赤霉素合成抑制剂Chlormequat chloride(0.5、5、20和40mg/L)。
步骤3.生物量测定每24小时测定OD750。结果显示，0.5mg/L和5mg/L矮壮素Chlormequat chloride降低了微拟球藻的生长速率(图5)
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.赤霉素或其代谢调节物在藻类生理调节中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述赤霉素代谢调节物包括如下i)～vi)中的至少一种：
i)、赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶；
ii)、编码i)所述关键酶的基因；
iii)、包含ii)所述基因的表达载体；
iv)、增强ii)所述基因表达的启动子或增强子；
v)、促进ii)所述基因表达的诱导剂；
vi)、提高i)所述关键酶活性的制剂。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，i)～vi)中所述赤霉素代谢调节物对藻类生理调节包括：促进藻类生长，提高藻类次生代谢产物积累或提高藻类抗逆性。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述赤霉素代谢调节物包括如下I)～VI)中的至少一种：
I)、敲除或敲低赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因的表达载体；
II)、含有I)的宿主细胞或病毒载体；
III)、干扰赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因转录的核酸分子；
IV)、赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因表达的终止子或转座子；
V)、抑制赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因表达的制剂；
VI)、赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶活性抑制剂。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述赤霉素代谢调节物为赤霉素合成抑制剂，包括：矮壮素或多效唑。
6.根据权利要求4或5所述的应用，其特征在于，I)～VI)中所述赤霉素代谢调节物对藻类生理调节包括：抑制藻类生长，降低藻类次生代谢产物积累或降低藻类抗逆性。
7.根据权利要求2或4所述的应用，其特征在于，所述赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶包括：
赤霉素合成酶，包括：ent-copalyl diphosphate synthase、ent-kaurene synthase、ent-kaurenoic oxidase、GAI-RGA like gibberellin response modulator、ent-kaurenoic acid oxidase、ent-kaurenoic acid oxidase、GA 20-oxidase或GA 3-oxidase；
赤霉素降解酶，包括：GA 2-oxidase、gibberellin 16α或17-epoxidase；
赤霉素甲基化酶，包括：GA methyltransferase；
赤霉素信号传递与调控蛋白，包括：赤霉素受体或GA Insensitive Dwarf 1；
其它信号传递和调控相关的蛋白，包括：N-acetyl glucosamine transferase、F-boxprotein、F-box protein、GA Insensitive、Repressor of GA、RGA-LIKE1、RGA-LIKE2、RGA-LIKE3、SLENDER RICE 1、Slender protein 1、MADS-box protein、CHD3-type chromatin-remodeling factor PICKLE或Katanin p60 ATPase-containing subunit。
8.根据权利要求1～7任一项所述的应用，其特征在于，所述藻类包括：绿藻、红藻、硅藻、褐藻或真眼点藻。
9.一种促进藻类生长，提高藻类次生代谢产物积累或提高藻类抗逆性的方法，其特征在于，包括：外源给予赤霉素或利用如下i)～vi)中的至少一种赤霉素代谢调节物使藻类内源赤霉素水平提高：
i)、赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶；
ii)、编码i)所述关键酶的基因；
iii)、包含ii)所述基因的表达载体；
iv)、增强ii)所述基因表达的启动子或增强子；
v)、促进ii)所述基因表达的诱导剂；
vi)、提高i)所述关键酶活性的制剂。
10.一种抑制藻类生长，降低藻类次生代谢产物积累或降低藻类抗逆性，其特征在于，包括：利用如下I)～VI)中的至少一种赤霉素代谢调节物使藻类内源赤霉素水平降低：
I)、敲除或敲低赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因的表达载体；
II)、含有I)的宿主细胞或病毒载体；
III)、干扰赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因转录的核酸分子；
IV)、赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因表达的终止子或转座子；
V)、抑制赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶基因表达的制剂；
VI)、赤霉素代谢或信号传递通路中的关键酶活性抑制剂。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114591976A (zh) * 2022-04-07 2022-06-07 广西壮族自治区亚热带作物研究所（广西亚热带农产品加工研究所） 一种编码GA2ox-氧化酶的基因及其在判断芒果矮化品种中的应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010080377A1 (en) * 2008-12-19 2010-07-15 Alpha-J Research Limited Partnership Optimization of algal product production through uncoupling cell proliferation and algal product production
CN102281756A (zh) * 2009-01-13 2011-12-14 α-J研究有限合伙公司 植物生长调节剂在增强藻类生长中的应用
KR20140050832A (ko) * 2012-10-22 2014-04-30 박복희 마늘 추출물과 식물성장조절물질을 함유하는 배지 및 이를 이용한 클로렐라 배양법
CN104946535A (zh) * 2014-03-26 2015-09-30 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种可以调控微藻生长和其它功能的生长调节剂及其鉴定方法和应用
CN114164162A (zh) * 2021-09-13 2022-03-11 海南大学 甾体激素及其代谢物的应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010080377A1 (en) * 2008-12-19 2010-07-15 Alpha-J Research Limited Partnership Optimization of algal product production through uncoupling cell proliferation and algal product production
CN102281756A (zh) * 2009-01-13 2011-12-14 α-J研究有限合伙公司 植物生长调节剂在增强藻类生长中的应用
KR20140050832A (ko) * 2012-10-22 2014-04-30 박복희 마늘 추출물과 식물성장조절물질을 함유하는 배지 및 이를 이용한 클로렐라 배양법
CN104946535A (zh) * 2014-03-26 2015-09-30 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种可以调控微藻生长和其它功能的生长调节剂及其鉴定方法和应用
CN114164162A (zh) * 2021-09-13 2022-03-11 海南大学 甾体激素及其代谢物的应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LU 等: "Phytohormones in microalgae: a new opportunity for microalgal biotechnology?", 《TRENDS IN PLANT SCIENCE》 *
STIRK 等: "Effect of gibberellins on growth and biochemical constituents in Chlorella minutissima (Trebouxiophyceae)", 《SOUTH AFRICAN JOURNAL OF BOTANY》 *
史飞飞 等: "利用赤霉素提高微藻耐酸性的研究", 《山西农业大学学报（自然科学版）》 *
孟春晓 等: "赤霉素对盐藻生物量与物质积累的影响", 《江苏农业科学》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114591976A (zh) * 2022-04-07 2022-06-07 广西壮族自治区亚热带作物研究所（广西亚热带农产品加工研究所） 一种编码GA2ox-氧化酶的基因及其在判断芒果矮化品种中的应用

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