近日，我院柳玉博士与华南理工大学合作在《Chemical Engineering Journal》（Q1，IF：13.4）发表题为“Red light-mediated improvement of CO₂ fixation and carbon reallocation to enhance lipid synthesis in Coccomyxa subellipsoidea: an integrated transcriptomic and metabolomic analysis”的研究论文。该研究开发了光质同步强化微藻CO₂固定和油脂积累的体系，并阐明了红光介导碳流分配促进胶球藻油脂积累的代谢机理。
微藻生物固碳能够高效利用 CO₂，并同步合成可用于生物柴油生产的油脂，在碳中和与绿色能源开发中具有重要应用前景。然而，传统产脂模式多依赖营养胁迫等诱导条件，虽然能够促进油脂积累，却常常以抑制细胞生长和降低固碳效率为代价，因而难以实现生物量、固碳速率与脂质含量的协同提升。
本研究以产油微藻胶球藻 Coccomyxa subellipsoidea 为研究对象，发现连续红光处理可在不牺牲生长的前提下，同时显著提升其生物量、CO₂ 固定速率和脂质积累，三者分别达到 8.30 g/L、1.16 g/L/d 和 52.13% 干重，较白光处理分别提高 37.19%、43.21% 和 42.47%。进一步研究表明，红光不仅能够优化光能分配、提高光能利用效率，还可调控细胞内碳流分配，促进碳骨架由糖类和氨基酸合成途径向脂肪酸合成途径转移，从而实现“固碳—产脂”协同增强。此外，本研究也鉴定了响应红光调控的转录因子 MYB、bZIP 及其潜在靶基因 GH、UGPase 和 PPT，初步揭示了红光介导碳流重分配和油脂积累的调控网络。研究成果将为通过光诱导调控微藻脂质合成提供重要理论依据。
红光和白光下生长和固碳表现
红光和白光下能量分配示意图
红光下光合作用代谢的多组学分析
红光和白光下油脂、碳水化合物和蛋白质含量变化规律
红光下的中心碳代谢网络图
响应红光的转录因子及其靶基因的共表达网络分析
本研究以浙江万里学院现代农学院为第一完成单位，柳玉博士为本文第一作者，华南理工大学魏东教授为本文通讯作者。该研究得到了广东省基础与应用基础研究基金、浙江省自然科学青年基金、宁波市公益性研究计划项目的资助。
