[发明专利]高产纳米多聚磷酸体的转基因藻株及其制备方法

说明书

本发明提供了高产纳米多聚磷酸体的转基因藻株及其制备方法，该转基因藻株是在聚球藻7002的基础上通过导入含有同源ppk基因的重组pSyn_1质粒并经过筛选鉴定得到的转基因微藻。所述转基因藻株产多聚磷酸体的能力较野生株提高90‑150%，其诱导积累多聚磷酸体的方法为利用0.5‑5μM的镍离子进行诱导。该藻株可操作性强，遗传稳定性好，外源基因持续表达超过1年。利用该藻株生产的多聚磷酸体为纳米级别，尺度在100 nm范围内，提取过程中可以维持良好的纳米形态。

技术领域

本发明属基因工程技术领域，具体涉及一种高产纳米多聚磷酸体的转基因藻株。

背景技术

矿物质营养缺乏，尤其是钙、铁、锌缺乏，是当今世界最严重的公共卫生问题之一，是一种典型的隐性饥饿，易发于孕妇和儿童人群中，在全球的流行率远高于维生素营养缺乏。矿物质营养不良对人体健康的负面影响从生命的早期便开始建立，会导致人体生长发育迟缓、认知能力差、嗜睡、注意力难集中和更易发生重大感染性疾病，从而降低个体接受教育的能力、体力劳动能力和寿命预期。矿物营养干预对于人们摆脱矿物质营养缺乏的“贫穷陷阱”，提高人们的健康水平具有特别重要的意义。

生物矿化纳米结构在矿物质营养干预实践中具有独特的应用优势，多聚磷酸体是存在于许多生物细胞中的一种主要由长链多聚磷酸盐构成的生物矿化结构。许多生物细胞（如原核和真核微生物、原生动物、哺乳动物的血小板细胞和成骨细胞等）中会合成长链（几十到几百个残基不等）多聚磷酸盐（PolyP），并以此为主要成分，构成一种纳米或亚微米尺度的包涵体——多聚磷酸体（Polyphosphate bodies, PPB），亦称异染粒（Volutingranules）或钙酸体（Acidocalcisomes）。近年来，许多研究证明多聚磷酸体与多种生物功能有关。不同于食品工业中常用的短链PolyP，生物来源的长链PolyP很难被哺乳动物肠道中的碱性磷酸酶水解，故能够经口到达肠道，以小窝蛋白介导的内吞作用方式被肠道上皮细胞吸收，并起到保护肠道组织免受氧化损伤、炎症、纤维化和癌变等病变的益生作用。多聚磷酸体可以为细胞提供合成DNA的原料以及储存或提供细胞所需的矿物元素，具有开发成为一种天然纳米矿物质营养补充剂或强化剂的潜力。尽管多聚磷酸体的功能特性被逐渐认可，但是目前还没有利用微生物进行大规模发酵生产的案例，选择一种合适的生产多聚磷酸体的“细胞工厂”对于其开发应用意义重大。

聚球藻7002是近海的一种模式微藻，也是目前发现的分裂速度最快的蓝细菌，具有天然的外源DNA转化系统，其全基因组也已被破译，是目前公认的一种理想的“工程微藻”构建平台。多株转基因聚球藻7002藻株被先后构建，具有大规模发酵生产多种活性物质的潜力。

尽管微藻进行转基因的方法较为成熟，但是仍然面临成功率低，诱导表达困难，表达效率不高，表达产物品质不高等诸多问题和挑战，同时，一些外源基因的表达会对微藻的生长动力学带来一些不利影响。因此在微藻转基因的过程中，选择合适的藻株、质粒和目的基因至关重要。一株遗传稳定性好、表达效率高的藻株对于提高微藻的综合利用价值具有非常重要的意义。