近日，中科院合肥研究院智能所离子束中心黄青课题组在低温等离子体促进雨生红球藻生长和虾青素积累方面取得重要进展。课题组发现低温等离子体处理后的藻细胞内发生组蛋白的三甲基化，并且证实组蛋白三甲基化的位点位于胡萝卜素异构酶（CRTISO）的启动子部位，进而调控下游的胡萝卜素源的植物激素（独脚金内酯和脱落酸含量的增高）和虾青素含量的提高。相关研究成果发表在国际知名期刊Bioresource Technology上。
雨生红球藻（H.pluvialis）产天然虾青素，天然虾青素具有很强的抗氧化能力，如何提高雨生红球藻的虾青素量是当前一个研究热点。课题组前期研究表明低温等离子体（LTP）可以刺激雨生红球藻高产虾青素，但其具体机制尚不清楚。该项研究从表观遗传学的角度对LTP促进藻类生长和虾青素产量的积累机制提供了新的见解。课题组通过对激素和转录基因的测量，发现LTP处理后雨生红藻中的独脚金内酯（Strigolactone，SLs）和脱落酸（Abscisic acid，ABA）水平显著增加，同时虾青素合成基因的表达增强（图1），特别是，其中一个关键基因CRTISO被特异性上调；通过免疫荧光实验发现组蛋白H3赖氨酸4三甲基化（H3K4me3）在等离子体放电处理后其免疫标记的荧光强度增加（图2），表明发生了表观遗传变化；通过ChIP-PCR实验进一步证实，H3K4me3的部位位于CRTISO的启动子区域，并且启动子区域表达上调（图3）。这说明等离子体刺激作用是通过调节H3K4me3来调节CRTISO的表达进而提升藻生长相关激素并促进虾青素合成的。
该研究工作得到国家自然科学基金支持。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852421014371?dgcid=author
图1. 放电等离子体作用引起虾青素合成相关基因表达变化
图2. 等离子体作用引起藻细胞内发生组蛋白甲基化
图3. H3K4me3影响CRTISO启动子区域分析
