食品学院藻类生物技术与绿色开发团队薛惠丹副教授在国际权威期刊《Journal of Colloid and Interface Science》发表最新研究成果

近日，食品科学与工程学院（生物与医药学院）藻类生物技术与绿色开发团队在物理化学领域一区TOP期刊Journal of Colloid and Interface Science（Q1，IF：9.965）发表题为“Transcriptome analysis reveals the molecular mechanisms by which carbon dots regulate the growth of Chlamydomonas reinhardtii”的研究论文。薛惠丹副教授作为论文第一作者和第一通讯作者，研究生董益贝为共同第一作者，陕西科技大学为第一作者和第一通讯作者单位，西北工业大学刘建喜副教授为共同通讯。该研究涉及了材料学和微生物学交互领域，揭示了碳点调节微藻生物量的分子机制，研究结果为扩大纳米材料在微藻类生产、未来农业和资源方面的应用提供了理论支持。

目前，传统农业生产面临环境污染、耕地流失和人口激增等压力，亟需挖掘新型方法满足人类对高营养价值产品的需求。微藻作为可持续资源，可通过光合作用积累色素、蛋白质和其他副产品，已成为高价值生物产品的一种潜在替代品。碳点具有独特的物理化学性质，是潜在的电子受体和供体。此外，其光学吸收和发射特性可精确调节，因此碳点的人工改善光合作用的能力已引起科学家越来越多的关注。然而，碳点对微藻的基因调控机制尚不清晰。本研究合成了红光发射碳点，并将其应用于莱茵衣藻培养。结果表明0.5 mg/L的碳点作为光补充剂促进了莱茵衣藻的细胞分裂和生物量积累。碳点提高了PS II的能量传递、PS II的光化学效率以及光合电子传递，同时光合色素含量和其他胞内代谢产物（碳水化合物、蛋白质、脂质）合成被提高。此外，转录组分析检测到1166个差异表达基因。结果表明碳点通过上调与细胞生长和死亡相关的基因的表达，促进染色体分离，加速有丝分裂过程和缩短细胞周期，从而使细胞生长速度加快。碳点通过上调光合作用电子传递相关基因，提高了光合能量转换。碳水化合物代谢相关基因被调控，为柠檬酸循环提供更多可用的丙酮酸，导致代谢物积累增加和生物量增加。本研究为人工合成的碳点对微藻生物资源的基因调控提供了证据。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.06.049

（核稿：孙敏 编辑：刘倩）