天然虾青素被誉为“超级抗氧化剂”，在医药、功能食品、保健品、化妆品和水产养殖等领域都有广泛应用。雨生红球藻是生产天然虾青素的最佳来源。雨生红球藻在逆境条件下积累虾青素的同时往往会形成厚的次生细胞壁，后者严重阻碍虾青素的提取和生物可利用度。培养大量积累虾青素但不合成次生细胞壁的雨生红球藻是解决这一问题的有效方法。
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植物生理生化研究团队在国际Top期刊《Bioresource Technology》（IF=11.4，JCR1区，中科院大小类1区TOP）上发表题目为“The combination of uridine and nitrogen-deprivation promotes the efficient formation of astaxanthin-rich motile cells in Haematococcus pluvialis”的研究论文。
本研究中，作者发现缺氮胁迫不但能促进雨生红球藻在高光胁迫条件下积累更多虾青素，还能使大约75%的细胞由于没有合成次生细胞壁而保持游动状态。为了进一步提高游动细胞的比例，首先对缺氮处理后藻细胞的转录组进行分析，发现大量基因的表达发生了显著变化，例如虾青素合成途径基因被上调、甘露聚糖合成途径基因表达下调、嘧啶合成途径基因表达被上调。在课题组前期的研究中发现，薄壁的游动细胞中的嘧啶类化合物含量显著高于厚壁的不动细胞，因此推测高含量的嘧啶可能会抑制次生细胞壁合成。然后往培养液中分别添加不同种类的嘧啶，发现缺氮条件下外源添加0.5 mM尿苷不但可以将游动细胞的比例提高到95%，还能将虾青素产量提高26%。这些游动细胞不需要破壁处理，其虾青素的提取效率就可以达到91%-95%，是厚壁细胞的5.6-9.0倍。游动细胞也很容易被人工胃液和肠液消化。总之，本研究提高了一种联合使用缺氮和外源尿苷来生产雨生红球藻游动细胞的方法，虾青素的产量、提取效率和生物可利用度同时得到显著提升。
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邢海亮博士研究生和孙雪研究员为本论文的共同第一作者，胡朝阳副教授为本文的通讯作者，宁波大学为唯一通讯单位。本研究获得国家自然科学基金、中国博士后基金和宁波市重点研发计划支持。
论文链接：DOI: 10.1016/j.biortech.2023.130150
