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202603003.pdf
文章编号：1672-6987（2026）03-0025-08；DOI：10. 16351/j. 1672-6987. 2026. 03. 003
姬 越，徐 梅，苏忠亮* （青岛科技大学 化工学院，山东 青岛 266042）
摘 要：以莱茵衣藻为表达宿主，导入雨生红球藻中参与虾青素合成的关键限速酶基因，并结 合高盐胁迫处理，实现转基因藻株中虾青素与 β-胡萝卜素含量的显著提升。研究首先构建同 时携带雨生红球藻 bkt 与 crtZ 双基因表达盒的莱茵衣藻重组载体 p64DBKT，采用玻璃珠转化 法实现外源基因导入，经多轮抗性筛选与分子生物学验证，获得稳定遗传的阳性转化株 BZ3。 采用高效液相色谱（HPLC）对野生型与 BZ3 藻株的目标色素进行定量分析，结果显示，BZ3 中 β-胡萝卜素与虾青素含量分别达 126. 82 μg · g−1 FCW 与 1. 46 mg · g−1 FCW，约为野生型的 2 倍与 3. 76 倍。在此基础上设置不同 NaCl 浓度胁迫处理，结果表明 0. 3 M 盐浓度下色素积累 效 果 最 优 ，此 时 BZ3 中 β -胡 萝 卜 素 与 虾 青 素 含 量 分 别 为（167. 2±8. 47）μg · g−1 FCW 与 （1. 93±0. 09） mg · g−1 FCW，为同期野生型的 3. 56 倍与 1. 68 倍。本研究证实，将雨生红球藻 β-胡萝卜素酮化酶基因 bkt与羟化酶基因 crtZ 转入莱茵衣藻并稳定表达，可有效提升胞内色素 水平；辅以高盐胁迫能够进一步促进高附加值类胡萝卜素合成，为开发低成本、高产率的虾青 素与 β-胡萝卜素衣藻生物反应器提供实验支撑。
关键词：莱茵衣藻；转基因技术；高盐胁迫；β-胡萝卜素；虾青素
中图分类号：O 63 文献标志码：A
引用格式：姬越，徐梅，苏忠亮 . 通过基因工程复合高盐胁迫提高莱茵衣藻中类胡萝卜素含 量［J］. 青岛科技大学学报（自然科学版），2026，47（3）：25-32.
JI Yue， XU Mei， SU Zhongliang. Study on improving the content of carotenoids in Chlamydo‑ monas rheinis by genetic engineering combined with high salt stress［J］. Journal of Qingdao University of Science and Technology（Natural Science Edition），2026，47（3）：25-32.
Study on Improving the Content of Carotenoids in Chlamydomonas Rheinis by Genetic Engineering Combined with High Salt Stress
JI Yue，XU Mei，SU Zhongliang （College of Chemical Engineering， Qingdao University of Science and Technology， Qingdao 266042，China）
Abstract：In this study， key rate-limiting enzyme genes involved in astaxanthin biosynthesis from Haematococcus pluvialis were introduced and expressed in Chlamydomonas reinhardtii， and high-salt stress was applied to significantly enhance the accumulation of astaxanthin and βcarotene in transgenic algal strains. The recombinant vector p64DBKT harboring both bkt and crtZ gene cassettes from H. pluvialis was constructed， and exogenous genes were delivered into algal cells via the glass bead method. After multiple rounds of antibiotic screening and molecular identification， the stable positive transformant BZ3 was obtained. Quantitative analysis by high-performance liquid chromatography （HPLC） showed that the contents of β - carotene and astaxanthin in BZ3 reached 126. 82 μg · g−1 FCW and 1. 46 mg · g−1 FCW， about 2 and 3. 76 times those of the wild type， respectively. Different NaCl concentrations were used for stress treatment， and the optimal pigment accumulation was achieved at 0. 3 mol · L−1 NaCl. Under this condition， the contents of β -carotene and astaxanthin in BZ3 were （167. 2±8. 47）μg · g−1 FCW and （1. 93±0. 09） mg · g−1 FCW， about 3. 56 and 1. 68 times those of the wild type. This study confirms that transferring bkt （β -carotene ketolase） and crtZ （β-carotene hydroxylase） from H. pluvialis into C. reinhardtii with stable expression can effectively improve intracellular pigment levels. Combined with high-salt stress， the biosyn‑ thesis of high-value-added carotenoids can be further promoted， providing experimental sup‑ port for developing low-cost and high-yield C. reinhardtii bioreactors for astaxanthin and β-caro‑ tene production.
Key words：Chlamydomonas reinhardtii； genetic engineering； high-salt stress；β -carotene； astaxanthin
收稿日期：2025-07-22
基金项目：国家自然科学基金项目（41471279）.
作者简介：姬 越（1999—），男，硕士研究生 . * 通信联系人 .
