中圖分類號：Q946 文獻標識碼：A 文章編號：1000-3142（2025）04-0793-16

Research advances on basic biology and development and application of Dunaliella

ZHOU Yihang，CHEN Xiaoqian，YANG Min，YANG Yanan，GAO Chenghai， YI Xiangxi， HUANG Bingyao

（Institute of Marine Drugs，Guangxi Key Laboratory of Marine Drugs，Guangxi University ofChineseMedicine，Nanning53o20o，China）

Abstract：Dunaliellaisagreensalt-tolerantsingle-cell microalgathatcanaccumulatelargeamountsof high-value products such ascarotenoids，lipids，and proteins，demonstrating significantapplication potential in medicine，food， and bioenergy.Thispaper providesanoverview of：（1） Basic biological research on Dunaliella，including its fundamental characteristicsand the effectsof light，temperature，pH，salinity，nutrient element，and plantgrowth regulatorysubstance on its growth and substance accumulation；（2）The advancements in molecular biology researchon

Dunaliella.These studiesserveas theoreticalandtechnicalreference for Dunaliella’slarge-scalecultivationandgenetic breeding;（3）The development andapplication of Dunaliellaand its bioactive components in medicine，food and bioenergy.This section elaborates onthe applicationvalueof Dunaliellaand guides itscomprehensivedevelopmentand utilization，andprovides areference for itscomprehensivedevelopmentandutilization of Dunaliell;（4）The future research directions that require keyfocusareoutlined，namely promotingcostreductionandeficiency improvement in theindustrythrough innovations in cultivationmodels，optimization of culture conditions，refinement of production processes，genetic engineering breeding，and strengthening the translationof research outcomes.Aditionaly，advancing theapplication of Dunaliellain high-value-added pharmaceutical and healthcare fields through safetyassessments， pharmacological efficacy studies，and clinical research.

Key Words：microalgae，Dunaliella，carotenoid，basic biology，development and application

杜氏鹽藻是一種獨特的耐鹽微藻，屬于綠藻門（Chlorophyta）、團藻目（Volvocales）和多毛藻科（Poly-blepharidaceae）。杜氏鹽藻是具有雙鞭毛結構的單細胞生物，能夠在水體中自由游動，可以利用光照、二氧化碳和水合成有機物質，為自身提供能量和營養(yǎng)。杜氏鹽藻在海洋生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位，在世界范圍內的高鹽環(huán)境中是主要的初級生產者，特別是在其他產氧光合生物無法生長的極高鹽濃度下，杜氏鹽藻利用光合作用產生的甘油可以作為滲透穩(wěn)定劑和相容性溶質，并且可能是高鹽生態(tài)系統(tǒng)中古生菌和細菌異養(yǎng)群落的主要碳源（Oren，2014，2017）。解析杜氏鹽藻耐鹽機制，挖掘關鍵耐鹽基因，并將其運用于農作物育種，將幫助人類培育更加耐鹽的作物新品種。此外，杜氏鹽藻及其相關制品在醫(yī)藥、食品和生物能源等領域都具有巨大的開發(fā)和應用潛力。例如，杜氏鹽藻富含的 β -胡蘿卜素、蛋白質、多糖、抗氧化劑和其他高價值產物，可以廣泛應用于食品和生物醫(yī)藥領域（Mobinamp;Alam，2017）；富含的油脂可以作為生物柴油的生產原料，從而減少對化石燃料的依賴。因此，深入研究杜氏鹽藻生物學特性，有助于人們更好地了解藻與環(huán)境的互作關系，解析其生長代謝特征，為其潛在經濟價值開發(fā)提供理論基礎和技術指導。

1杜氏鹽藻的基礎生物學研究

1.1杜氏鹽藻的基本特征

杜氏鹽藻屬包括28個已知種（其中23種出現(xiàn)在鹽水環(huán)境中），分為Pascheria和Dunaliella2個亞屬，其中Dunaliella亞屬又分為4個部分，即TertiolectaeDunaliellaVirids和Peirceinae。所有屬于Pascheria亞屬的物種都發(fā)現(xiàn)于淡水，但存在一些細胞學的爭議，認為它們的分類群根本不屬于杜氏鹽藻屬（Gonzálezetal.，2019）。杜氏鹽藻在自然界中廣泛分布，尤其是在高鹽堿環(huán)境，如沿海海鹽田（Dolapsakis et al.，2005；Garcia et al.，2007）和高鹽度鹽湖（Singhetal.，2017）都展現(xiàn)出驚人的生命力。杜氏鹽藻可以在鹽度為0.032～ 的水生環(huán)境中生長，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最耐鹽的單細胞真核藻類（Voznesenskiyetal.，2019；Abomohraetal.，2020），這種適應能力可能依賴于其細胞通過轉錄調節(jié)來控制胞內甘油代謝，實現(xiàn)細胞內外的滲透壓平衡（Chenamp;Jiang，2009；Lvetal.，2021）。在形態(tài)上，杜氏鹽藻是具有雙鞭毛結構的單細胞生物，缺乏堅硬的細胞壁，但有一層獨特的黏液外膜，是糖蛋白和神經氨酸組成的天然原生質體，這使得它們在受到外界壓力時更容易變形，從而幫助杜氏鹽藻更好地適應不斷變化的環(huán)境條件（Ginzburg，1988）。

1.2影響杜氏鹽藻生長和物質積累的環(huán)境因子

1.2.1光照杜氏鹽藻是一種光合自養(yǎng)生物，它的生長主要依賴于光合作用。在這個過程中，杜氏鹽藻能將光能轉化為化學能且固定 。Sui等（2019a）比較不同光照強度和氮元素條件對Dunaliellasalina產生蛋白質和類胡蘿卜素的協(xié)同影響，結果發(fā)現(xiàn)細胞內蛋白質含量在高光照強度（ 1 1 0 μ m o l photons ）下比低光照強度（70μ m o l photons ）下增加 7 7 % 。優(yōu)化培養(yǎng)條件（N-饑餓 + 高光照）后，必需氨基酸指數(shù)（EAAI）為1.1、類胡蘿卜素含量為 。杜氏鹽藻不僅會受到光照強度的影響，而且還會受到光周期的影響。在Sui等（2019b）的另一項研究中，通過比較兩個不同光周期（ 2 4 h 連續(xù)光照和 的光照/黑暗循環(huán)）下培養(yǎng)的 D ：salina發(fā)現(xiàn)，收獲期連續(xù)光照條件下干生物量為 ，光照/黑暗循環(huán)條件下干生物量為 。此外，不同波長的光也會影響杜氏鹽藻生物活性物質的積累， Δ X u 和Harvey（2019）的研究發(fā)現(xiàn)，， D salina的光合作用和類胡蘿卜素生物合成之間的電子分配取決于紅色光子通量強度以及紅光感受器（光敏色素）引起的八氫番茄紅素合成酶上調。紅光對類胡蘿卜素生物合成和積累的控制可降低活性氧（reactive oxygen species，ROS）的形成速率，并增加抗氧化劑緩沖池的大小。Lan等（2022）的研究證明，在紅光脅迫下， β -胡蘿卜素和 β -隱黃質的含量分別比野生型高1.8倍（含量為 3 . 3 μ g · ）和1.23倍（含量為 ），這表明紅光條件可能更有利于 β -胡蘿卜素的積累。MohebiNajafabadi和Naeimpoor（2023）采用兩個階段（混合光和單色光）光照脅迫培養(yǎng) D salina發(fā)現(xiàn)，第一階段混合紅藍光照明對 D .salina的生長最有利，生物量最高可達（ ） ，第二階段使用單色藍光照明所得脂質（ ）、淀粉（ 和 β -胡蘿卜素（ 0 . 4 m g ： ）的產量，與對照相比分別提高了 80 % ！70 % 和 8 1 % 。

1.2.2溫度根據藻株的不同， D .salina在20～40C 的溫度范圍內可正常生長。 D .salina可以承受低至零度及以下的溫度，但在高于 的溫度下通常不能存活（Al-Muhtesebamp;Emeish，2015）。 等（2016）研究發(fā)現(xiàn)， D . salina（KU XI、KU 10、KU31）生長的最適光照和溫度分別是135.3 和 ，但在 ： 和 條件下的 β -胡蘿卜素產量最高（117.99 ）。Abu-Rezq等（2010）研究了溫度對D .salina生長的影響，在AFMED培養(yǎng)基中培養(yǎng)15d，在 溫度范圍內（設置溫度間隔為 的溫度梯度培養(yǎng)條件）監(jiān)測杜氏鹽藻的生長狀況，結果顯示杜氏鹽藻在較低溫度下生長更快。Srirangan等（2015）研究了4種杜氏鹽藻屬植物（D.viridis、D.salinaLB2OO、D.tertiolectaLB999、D.primolectaLB1000）在溫度和光照變化下的生長和脂質積累，將杜氏鹽藻在兩種不同光照（ 光照 / 1 2 h 黑暗周期、LD或連續(xù)光照、LL）和溫度（25C 或 ）條件下培養(yǎng) 1 4 2 h 。4種不同的杜氏鹽藻對光照時間和溫度變化均表現(xiàn)出不同的反應：D.salina和 D .viridis在 高溫下產生大量脂質； D ：tertiolecta在 連續(xù)光照下有少量的脂質產生，但在 下沒有； D ：primolecta在2種條件下均未檢測到脂質積累； D ：salina在 時的生物量大于 ；而另外3種杜氏鹽藻在 時具有與 相同或更高的生物量。這表明杜氏鹽藻對環(huán)境因子的響應具有基因型特異性。綜上表明，在 范圍內， D ：salina在較低溫度下有利于生長和 β -胡蘿卜素積累，但在 高溫下具有更高脂質含量。

1 . 2 . 3 p H 值培養(yǎng)基的 Δ p H 值是影響微藻生長代謝的重要環(huán)境因素之一。杜氏鹽藻對 Δ p H 的耐受性較好，能在 Δ p H 值為 0 ～ 1 1 的范圍內存活，但杜氏鹽藻生長的最佳 值范圍為9～11，最優(yōu)培養(yǎng)條件的初始 Δ p H 值為8.0（牟春琳等，2010；Kimetal.，2011）。Tavallaie等（2015）在3種不同的鹽濃度（ 10 % 、 20 % 、 30 % NaCl）和 值（調整至7.5、8.5、9.5）條件下監(jiān)測 salina在Hoze-soltan鹽培養(yǎng)基中類胡蘿卜素和蛋白質含量的變化，結果發(fā)現(xiàn) D .salina的最適培養(yǎng)條件為 10 % NaCl濃度和p H8 . 5 ，培養(yǎng)42d后，獲得了（ 1 4 . 9 5 ± 0 . 6 ） 的類胡蘿卜素和（ 1 8 6 ± 8 . 6 》 的蛋白質。為提高杜氏鹽藻的蛋白質產量，Sui和Vlaeminck（2019）優(yōu)化培養(yǎng)條件，在不同鹽度（1～3 和 值 p H7 . 5 ～ 9 . 5 ） 條件下培養(yǎng)D.salina，結果發(fā)現(xiàn)在 和 p H7 . 5 時指數(shù)生長期的蛋白質含量最高（ · ），比其他條件高 1 6 % ～ 9 7 % 。

1.2.4鹽度杜氏鹽藻作為一種耐鹽微藻，為適應高鹽脅迫，在培養(yǎng)基中會通過失去鞭毛、降低活力來改變形態(tài)。在較高鹽度下，雖然杜氏鹽藻生長會受到限制，但是有利于杜氏鹽藻脂質的積累。Ishika等（2019）在 鹽度范圍內培養(yǎng) D ，salina，結果發(fā)現(xiàn)鹽度為 時生物量達到最大值，之后隨著鹽度的增加而急劇下降。盡管在高鹽度條件下脂質含量較高，但由于生物質生產力降低，因此脂質生產力在高鹽度條件下略有下降。Abomohra等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，脂質和脂肪酸甲酯的生產率隨著鹽度的升高而升高，在鹽度為 時達到最大值，之后隨著鹽度繼續(xù)升高而降低。雖然杜氏鹽藻細胞已經適應了鹽環(huán)境，但是極高的鹽度也會誘導藻細胞產生ROS脅迫，增加細胞內的相對電導率。為了生存，藻細胞的甘油代謝途徑會被高鹽脅迫激活，從而積累大量甘油來克服高鹽度對細胞的傷害，這種應答機制在對抗鹽脅迫中發(fā)揮了核心作用（Lietal.，2019）。He等（2020）研究表明，D.salina對高鹽脅迫的響應是一個系統(tǒng)的過程，可能涉及增強光合作用、碳固定和血紅素合成，加速蛋白質周轉、淀粉降解、甘油合成、膜脂去飽和、剪接體、內質網蛋白質加工及內吞作用等。Ramachandran等（2023）通過對低鹽度（ NaCl）和高鹽度 條件下 D ：salina的轉錄組學分析以及生理生化研究，發(fā)現(xiàn)高鹽條件下活性氧和鈣信號傳導機制之間可能存在串擾。這種串擾誘導產生了一種有效的逆行信號轉導機制，兩種機制所涉及的轉錄均呈上升趨勢和正相關關系，揭示了一種有效的由葉綠體逆行信號轉導機制介導的光合機構重塑機制。

1.2.5營養(yǎng)元素碳（C）、磷（P）和氮（N）對杜氏鹽藻的生長和成分具有顯著影響。盡管營養(yǎng)的限制會抑制微藻生長，但當光照和碳源充足時，缺乏氮、磷是脂質含量增加的最常見誘因（RiyazatKhadimetal.，2023）。ChenY等（2015）研究表明，缺乏營養(yǎng)（氮、磷、維生素和微量元素）對 D salina的脂肪酸鏈長和不飽和度有很大影響，使杜氏鹽藻具有生產生物柴油所需的特性。RiyazatKhadim等（2023）研究發(fā)現(xiàn)在低氮（ · ）和缺磷條件下，脂質含量最高（達到 ），而生物量卻降至 1 3 . 1 2 m g ： DW。而在相同條件下添加碳酸氫鹽（ ）則有助于改善脅迫壓力，使脂質含量提高1.17倍[ （ 4 0 0 . 1 ± 2 5 . 1 ） DW]，生物量提高2.25倍 。

除碳、氮、磷3種主要的營養(yǎng)元素以外，鐵、鈣、鎂也是影響杜氏鹽藻生長的重要營養(yǎng)元素。培養(yǎng)基中添加 能促進 D salina的 β -胡蘿卜素合成。例如，Mojaat等（2008）研究不同濃度的 和有機碳源（乙酸鹽和丙二酸鹽）對 β -類胡蘿卜素合成的影響，當加入 的乙酸鹽和 的 時，細胞中 β -胡蘿卜素的含量顯著增加，最大值為 ;而當加入 的丙二酸鹽和 的 時，細胞中 β -胡蘿卜素含量則為 （204號 。通過誘導氧化應激， 可以刺激 β -胡蘿 h 素的合成，尤其是在碳源存在的情況下。此外，與硝酸鹽饑餓相比，一定濃度的 和有機碳源能夠減少細胞分裂的損失。 和 的濃度與D.salina的干重呈正相關，可使干重的最高值和最低值分別達到 和 。相反， β 胡蘿卜素含量與 和 的濃度呈負相關。在不同濃度 和 培養(yǎng)基中生長的 D salina的β -胡蘿 h 素產量在相同水平（ 沒有顯著性差異。因此，低濃度的 ）和 足以積累 β -胡蘿卜素（Xi et al.，2020）。 處理能顯著增加 D ：parva的類胡蘿卜素含量、蛋白質含量和類胡蘿 h 素的抗氧化活性（還原力和超氧自由基清除活性），類胡蘿卜素和蛋白質的最高含量分別為 DW和 DW（Zou et al.，2023）。

1.2.6植物生長調節(jié)物質植物生長調節(jié)物質在特定濃度和生長階段對杜氏鹽藻的生物量、類胡蘿 h 素和脂質含量等都有影響。Cho等（2015）研究表明，在培養(yǎng)基中添加肌醇（MI）（ 可以提高D.salina的生物量，并影響脂肪酸甲酯組成[顯著提高亞油酸C18：2-cis ? ? （n6）、亞油酸C18：2-trans ? ? （n6）和亞麻酸 C1 8 . 3 ? （ n3 ） 的產量]，但對總類胡蘿卜素含量（TCC）無顯著影響。Talebi等（2015）研究了MI對Dunaliellasp.脂質生產力和基于脂肪酸組成的生物柴油質量的影響，結果發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)基中加入MI（ ），總脂質積累增加了 5 0 % ，達到總生物量的 3 3 % ，同時生物柴油質量參數(shù)［烯丙基等價物（APE）、雙烯丙基等價物（BAPE）十六烷值（CN）、濁點（CP）]也得到提高，推測肌醇處理杜氏鹽藻生產的生物柴油可能具有更好的氧化穩(wěn)定性、十六烷值和濁點值。

諸多研究表明杜氏鹽藻除了在高鹽（Qinetal.，2021）、高光照（Kimetal.，2024）和生長后期營養(yǎng)缺乏（Lvetal.，2016）等非生物脅迫條件下大量積累 β -胡蘿卜素，施加植物生長調節(jié)物質也可以影響 β -胡蘿卜素的積累，并與添加的時機密切相關。Lv等（2018）研究了MI、6-芐基氨基嘌呤（6-BA）萘乙酸（NAA）、吲哚乙酸（IAA）、2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）、赤霉素（GA）和脫落酸（ABA）7種植物激素對D.salina生長和生理的影響，結果表明在特定濃度和時間點，7種激素對杜氏鹽藻的生長、光合作用、呼吸作用和 β -胡蘿卜素的生物合成均有顯著影響。在穩(wěn)定生長期，較高濃度的MI ）、6-BA（ ）和ABA（ ）促進了 β -胡蘿卜素的積累，但較低濃度的 MI（ ）和6-BA（ 0 . 6 m g ： ）會抑制 β -胡蘿卜素的積累，生長素（NAA、IAA、2，4-D）和GA在無論高濃度還是低濃度時對β -胡蘿卜素的積累均有抑制作用。MI、IAA和ABA對 D ：salina生長的促進作用強于其他4種激素，其最優(yōu)濃度分別為 、 ，并且優(yōu)化后的植物激素組合可使生物量提高 1 9 % （Lv et al.，2018）。

1.3分子生物學研究進展

1.3.1杜氏鹽藻分子生物學研究工具和技術進展情況杜氏鹽藻的基因組已經發(fā)布，它的細胞器基因組是大的環(huán)狀分子，大約 60 % 是非編碼DNA，是綠藻門中最膨脹的細胞器DNA之一；其質體基因組是目前基因庫中最大的完整質體DNA（ptDNA）序列（全長 2 6 9 k b ），并且線粒體和質體基因組都具有前所未有的細胞器DNA內含子密度，分別為約1.5個內含子/基因和約0.4個內含子/基因（Smithetal.，2010）。杜氏鹽藻在分子水平上的研究日漸增多，轉錄組、代謝組等組學技術已被廣泛應用于杜氏鹽藻的研究（He et al.，202O；Zhu et al.，2021;Ramachandran etal.，2O23），RNA 干擾（RNAinterference，RNAi）技術已在杜氏鹽藻中成功應用（Jiaetal.，2009；Srinivasanetal.，2017a），利用CRISPR等技術對杜氏鹽藻基因組進行編輯改造也已實現(xiàn)（Fengetal.，2020）。在杜氏鹽藻的基因工程操作中，外源基因表達的關鍵步驟是遺傳轉化。到目前為止，已經建立了幾種針對杜氏鹽藻的遺傳轉化方法，包括農桿菌介導的遺傳轉化法（Simonetal.，2016；Castellanos-Huerta etal.，2022）、電轉化法（Velmuruganamp; Kodiveri Muthukaliannan，2023）、粒子轟擊轉化法（Tanetal.，2005）和玻璃珠轉化法（Feng et al.，2007）。

在杜氏鹽藻中實現(xiàn)基因高效表達的另一個主要手段是尋找強啟動子來驅動基因表達，目前已找到多個此類啟動子。CaMV35S是高等植物中常用的強啟動子，多項研究證明CaMV35S可以有效啟動外源和內源性基因在杜氏鹽藻中表達（耿德貴等，2002； Velmuruganamp;KodiveriMuthukaliannan，2023）。甘油醛-3-磷酸脫氫酶（glyceraldehyde-3phosphate dehydrogenase，GAPDH或 G3PDH）基因的啟動子被克隆，并用于驅動雙丙磷抗性（bar）基因和人血管能抑素N末端片段（canstatin，Can-N）在杜氏鹽藻中表達，結果表明bar基因被DsGAPDH的啟動子驅動轉錄且整合到D.salina轉化體的基因組中。Can-N能在轉基因杜氏鹽藻中表達，證明DsGAPDH基因啟動子適用于驅動外源基因在轉基因杜氏鹽藻中表達（Jia et al.，2012）。D.salina 硝酸還原酶（nitratereductase，DsNR）的表達可受硝酸鹽誘導，但受銨的抑制。用DsNR的啟動子驅動bar基因在D.salina中表達，bar基因的表達可被硝酸鹽誘導，但受銨抑制，預示DsNR的啟動子可用于調控轉基因杜氏鹽藻中外源基因的表達（Liet al.，2007）。核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶（rubisco）的啟動子可以驅動萊茵衣藻的BCH型 β -胡蘿卜素羥化酶在D.salina 中表達（Simon et al.，2016）。為解決重組蛋白低表達或不穩(wěn)定表達的問題，結合反式激活轉錄（TAT）和核定位信號（NLS）肽可以顯著提高外源基因在D.salina系統(tǒng)中的轉化率和表達水平，這為促進杜氏鹽藻生物反應器的應用和發(fā)展提供了一條有前景的途徑（Feng etal.，2023）。以上分子生物學研究工具和技術手段為我們以杜氏鹽藻為研究載體，開展分子水平研究提供了極大的便利。1.3.2杜氏鹽藻耐鹽分子機制研究進展情況杜氏鹽藻可以在極端高鹽環(huán)境下生長，是研究植物高鹽適應的理想模式生物，關于其耐鹽分子機制的研究備受國內外學者矚目。在早期的研究中，F(xiàn)isher等（1996）研究發(fā)現(xiàn) D ，salina質膜蛋白 p6 0 是一種結構新穎的碳酸酐酶，轉錄水平受 的調控，并表現(xiàn)出嗜鹽特性。在高鹽培養(yǎng)基中，這種酶可能改善細胞對 的吸收。另外一種碳酸酐酶duplicatedcarbonic anhydrase1（DCA1）啟動子中，高度重復的GT序列參與了 D ：salina的鹽誘導調控，DsDCA1啟動子可能是一種新型的鹽誘導元件（Lietal.，2010）。熱休克蛋白 H s p 9 0 被證明參與了D.salina耐鹽性的調控過程，DsHsp90 的活性和折疊對鹽度的依賴性很小，表明 D s H s p 9 0 是一種具有耐鹽性的細胞內蛋白，可能在高滲或低滲休克期間抵抗細胞內短暫的鹽波動中發(fā)揮作用（ChenXJetal.，2015）。Azachi等（2002）研究證明D.salina中受鹽脅迫誘導的 β -酮脂酰輔酶A合酶[ β -ketoacyl-coenzyme A（CoA）synthase，Kcs]與脂肪酸去飽和酶一起，可能通過調節(jié)細胞膜結構來適應高甘油濃度的胞內環(huán)境，以平衡外部滲透壓。D.tertiolecta中存在一種快速的休克反應機制，涉及不改變細胞體積的情況下攝取外源甘油以應對高滲休克，這種高滲脅迫下的甘油攝取活性受到甘油攝取蛋白（DtGUP1）的調控，該蛋白屬于膜結合的O-?；D移酶（Linetal.，2013）。Chen等（2016）從D.salina克隆了一種應激反應性腺苷酸酶的caf1（DsCaf1），發(fā)現(xiàn)DsCaf1能參與環(huán)境脅迫應答，高滲、高溫、低滲、冷休克或紫外線處理均能顯著增加DsCaf1的表達，進而調節(jié)特定類型mRNAs的命運。四吡咯生物合成途徑（TPB）存在負調控因子 -FLP剪接變體，s-FLP在高鹽條件下表現(xiàn)出8倍的上調，表明FLP變異介導的復雜逆行調控機制能在D.salina葉綠體適應鹽脅迫中發(fā)揮作用（Ramachandranetal.，2023）。當D.salina 處于高滲狀態(tài)時，光系統(tǒng)I（PSI）反應中心的V亞基（DsPsaG）可能是杜氏鹽藻中鹽誘導同源物PsaG 的一種補償，它可以有效地將光能從光捕獲復合體I（LHCI）轉移到 PSI反應中心（Zhang etal.，2002）。Chen 等（2008）從D.salina中鑒定到一個命名為Dscbr的基因，該基因與D.bardawil的類胡蘿卜素生物合成相關基因Dbcbr具有高度序列相似性，該蛋白具有3個預測的跨膜螺旋結構域和6個保守的色素結合殘基，進一步研究發(fā)現(xiàn)高光照和鹽脅迫可快速誘導Dscbr表達，認為DsCBR蛋白是藻類葉綠體對脅迫誘導的光損傷的適應性反應，在光合機構的保護和/或修復中起關鍵作用。甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH或G3PDH）是甘油代謝的關鍵酶。在D.salina中有5個DsG3PDH同工酶。DsG3PDH-2主要在中、高鹽度下起作用，而其他4種同工酶主要在低鹽度下起作用。在鹽脅迫下，D.salina細胞甘油的積累量隨著鹽度的增加而增加，以適應高滲休克;同時，DsG3PDH的表達水平與鹽度呈顯著負相關，但在高滲或低滲休克處理 后， D s G 3 P D H 的表達水平與鹽度無顯著相關（Chenetal.，2009，2011），而利用RNAi技術降低杜氏鹽藻基因DsG3PDH的表達水平，則會降低藻細胞活力（Jia etal.，2009）。1.3.3杜氏鹽藻類胡蘿卜素合成代謝分子機制研究進展情況杜氏鹽藻富含類胡蘿卜素，是優(yōu)良的類胡蘿卜素生產藻種，與此相關的分子生物學研究受到廣泛關注。在高等植物中，類胡蘿卜素生物合成的第一步是兩個C20 Geranylgeranyl Pyrophosphate（GGPP）分子縮合形成C4015-順式八氫番茄紅素，該步驟由八氫番茄紅素合酶（PSY）催化。15-順式八氫番茄紅素通過連續(xù)地由去飽和反應和異構化反應轉化為全反式番茄紅素，去飽和反應由八氫番茄紅素去飽和酶（phytoenedesaturase，PDS）和ζ-胡蘿卜素去飽和酶（ ζ -carotene desaturase，ZDS）催化。全反式番茄紅素通過環(huán)化最終生成類胡蘿卜素，其中的關鍵酶是番茄紅素 ε -環(huán)化酶（lycopeneepsiloncyclase，LCYE）或番茄紅素 β -環(huán)化酶（lycopenebeta-cyclase，LCYB）。葉黃素是由 α 或 β -胡蘿卜素衍生的氧化類胡蘿卜素，其中的關鍵催化酶是細胞色素P450 酶（cytochrome P45O-type monooxygenase 97A，CYP97A 和 cytochrome P450-type monooxygenase97C，CYP97C） β -胡蘿卜素羥化酶（ β -carotenoidhydroxylase，BCH或 CrtR-B）（Rodriguez-Concepcionetal.，2018），這些合成過程受到多種調節(jié)因子的調控。

PSY是類胡蘿卜素生成的第一個調控點，Liang等（2023）研究證實了D.salina中的DsPSY1具有較高的PSY催化酶活性，而DsPSY2幾乎沒有活性，位于144位和285位的兩個氨基酸殘基負責底物結合，這與DsPSY1和DsPSY2之間的功能差異有關，橙色蛋白（orangeprotein，DsOR）可通過與DsPSY1/2相互作用，調控質體發(fā)育，促進類胡蘿卜素的積累。將 D ：salina的內源DsPSY和雨生紅球藻的HpPSY在 D ：salina中超表達，可以顯著增加類胡蘿卜素的含量（Velmuruganamp;KodiveriMuthukaliannan，2023）。Liang等（2017）研究發(fā)現(xiàn)D.bardawil中負責 β -胡蘿卜素生物合成的DbPSY基因和DbLCYB基因在鹽脅迫下表達上調。鹽調控DbLCYB的表達可能與鹽響應元件GT1GMSCAM4及其基因組序列中富含GT的區(qū)域有關。Liang等（2023）進一步研究發(fā)現(xiàn)轉錄因子DbMADS通過抑制類胡蘿卜素合成基因DbPSY和DbLCYB的表達來負調控類胡蘿卜素的合成。DbPSY的啟動子和終止子已被分析研究，該啟動子包含一些典型的結構序列，如TATA-box、CCAAT-box和GATA-box等，研究還發(fā)現(xiàn)BOXLCOREDCPAL和GT-1motifs兩個保守結構序列可能涉及響應UV-B、norglurzon 和鹽調控。此外，生物信息學分析發(fā)現(xiàn)，對比其他藻類，DbPSY的藻間多樣性主要集中在蛋白質N端，這可能與D.barawali的類胡蘿卜素合成調控機制有關（Lac et al.，2011）。

LCYB和LCYE是催化全反式番茄紅素通過環(huán)化最終生成類胡蘿卜素的關鍵酶。Liang等（2019）通過在大腸桿菌中進行基因互補驗證鑒定 D 2bardawilFACHB-847中DbLCYB和DbLCYE的功能，DbLCYB不僅具有較強的 β -環(huán)化酶活性，還具有弱的 ε -環(huán)化酶活性，而DbLCYE更傾向于將番茄紅素轉化為單環(huán) δ ? -胡蘿卜素，并且具有較弱的 β -單環(huán)化酶活性。雙功能的DbLCYB和DbLCYE可能有助于 D ：bardawil FACHB-847中 α -胡蘿卜素的積累。在 D .salina中過表達 D s L C Y B ，能顯著提高總類胡蘿卜素的含量，并且轉化株中 α -胡蘿卜素的產量并未顯著降低，表明DsLCYB對類胡蘿卜素生物合成代謝通量分布的調控具有方向性（Lanetal.，2022）?；贑RISPR/Cas9技術敲除 D ，salina的DsLCYB基因，可以顯著增加 β -胡蘿卜素的含量，最高達1.4 ，而玉米黃質的含量以不同程度下降（ Hu etal.，2021），說明DsLCYB是催化 β -胡蘿卜素轉化為玉米黃質的關鍵酶。

BCH和DbCYP97s是負責催化 α 或 β -胡蘿 1 素轉化為葉黃素的關鍵酶。 D bardawil的DbBCH和 D b C Y P 9 7 s （ D b C Y P 9 7 A ， D b C Y P 9 7 B 和DbCYP97C）被克隆后，利用大腸桿菌進行功能互補驗證發(fā)現(xiàn)，DbBCH可以催化 β 和 α -胡蘿卜素的 β -環(huán)的羥基化，但催化 ε -羥基化的能力較低。DbCYP97A和DbCYP97C分別對 α -胡蘿卜素的 β -環(huán)和 ε -環(huán)表現(xiàn)出高羥化酶活性，但DbCYP97A不能催化 β -胡蘿 h 素的羥基化，這與高等植物中的CYP97A不同。DbCYP97B對 α -胡蘿 素的 β 環(huán)具有微弱的活性。D.bardawid中大量積累的葉黃素可能是由 α -胡蘿卜素經多種合成途徑轉化而成，DbBCH和DbCYP97s參與這些合成途徑，玉米黃質或 α -隱黃質是這一過程的中間產物（Liangetal.，2020a）。

八氫番茄紅素去飽和酶（PDS）在高等植物中將八氫番茄紅素轉化為 ζ "-胡蘿卜素。通過RNAi法下調D.salina中DsPDS的表達水平，可以降低類胡蘿卜素的含量，增加植物烯的水平（Srinivasanetal.，2017a）。Zhu等（2020）從 D 、salinaGY-H13中克隆且鑒定了7個 β -胡蘿卜素合成酶（DsGGPS、DsPSY、DsPDS、DsZISO、DsZDS、DsCRTISO和DsLCYB），得到cDNA序列，其中DsPSY、DsPDS和DsLCYB的蛋白序列具有 100 % 的同源性，在 2 4 h 周期內分析這些基因的表達水平和 β -胡蘿卜素含量的關系，發(fā)現(xiàn)基因表達水平高點的出現(xiàn)（早上）先于 β -胡蘿卜素含量高點的出現(xiàn)（中午）。

部分參與類胡蘿卜素合成調控的轉錄因子也已被鑒定，除了前面介紹的轉錄因子DbMADS（Liangetal.，2023），D.salina的轉錄因子DsGATA1也被證明參與調控類胡蘿卜素的合成。DsGATA1具有獨特的結構和識別序列，DsGATA1能增強紅光下D.salina的生物量和類胡蘿卜素產量，并參與調節(jié)氮代謝（Songetal.，2024）。轉錄因子DbWRKY可以通過上調類胡蘿卜素合成基因DbCRTISO、DbZISO、DbLCYE和DbChyB的表達，增強類胡蘿卜素的合成，幫助藻細胞抵抗鹽脅迫（Liangamp;Jiang，2017）。綜上表明，鹽脅迫可以促進類胡蘿卜素合成，增多的類胡蘿卜素可以提高杜氏鹽藻抵抗鹽脅迫的能力。

1.3.4杜氏鹽藻的細胞骨架調控基因杜氏鹽藻類驅動蛋白鈣調素結合蛋白（kinesin-likecalmodulin-bindingprotein，DsKCBP）存在于鞭毛中，并在鞭毛組裝過程中上調，表明它可能是鞭毛驅動蛋白，能在鞭毛組裝中發(fā)揮作用。26S蛋白酶體亞基Rpn8被鑒定為DsKCBP的一個新的互作因子，DsKCBP的MyTH4-FERM結構域是其與Rpn8相互作用所必需的。此外，DsKCBP被蛋白酶體抑制劑多聚泛素化和上調，并被泛素-蛋白酶體系統(tǒng)降解，表明蛋白酶體與驅動蛋白降解有關（Shietal.，2013a）。DsKCBP中有兩個微管結合位點，即位于C端的動力結構域（motordomain）和位于N端的MyTH4-FREM。在 存在的情況下，鈣調蛋白（calmodulin-likeprotein，CLP）可與DsKCBP的鈣調蛋白結合結構域相互作用，并抑制運動結構域的微管結合活性，但對MyTH4結構域無影響。此外，MyTH4結構域負責與微管的結合，其與微管的親和力是運動結構域的10倍（Shietal.，2013b）。熱休克蛋白 D s H s p 9 0 除了參與調控鹽脅迫，還被證明能保護DsKCBP免受蛋白酶體的降解，DsHsp90與DsKCBP的N端和C端均有相互作用，兩者共同在鞭毛組裝中發(fā)揮作用（Shietal.，2021）。

2杜氏鹽藻的開發(fā)應用研究

2.1杜氏鹽藻的應用價值

杜氏鹽藻主要用于生產類胡蘿卜素，但諸多文獻也提出和研究了杜氏鹽藻屬物種的其他應用，參考文獻見表1。

2.1.1醫(yī)藥健康杜氏鹽藻可以產生具有潛在醫(yī)藥用途的生物活性化合物，特別是在治療癌癥和炎癥性疾病、保護皮膚、肝臟、神經等方面具有顯著效果。有研究表明，杜氏鹽藻富含的類胡蘿卜素主要是 β -胡蘿卜素，可誘導抗口腔癌（Chiuetal.，2016）乳腺癌（Srinivasanetal.，2017b）纖維肉瘤等癌細胞（Rajaetal.，2007）的抗氧化酶活性。Teixe-Roig等（2023）研究發(fā)現(xiàn)，添加了納米級蛋白質乳化劑的杜氏鹽藻 β -胡蘿卜素提取物，能更好地被大鼠吸收，進而增加大鼠不同組織中的視黃醇濃度。此外，D.salina有機提取物的抗腫瘤作用還與脂肪酸有關，Atasever-Arslan等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，D.salina有機提取物對SH-SY5Y人神經母細胞瘤細胞的細胞毒性作用可能與其富含的十八烷酸和十六烷酸有關。Zamani等（2019）報道了一種阿拉伯膠包裹的磁性納米顆粒藥用系統(tǒng)（GA-MNPs）作為抗氧化劑口服給藥的方法，用于口服 D salina提取物（DE），對乳腺癌細胞（MCF-7）和宮頸癌細胞（Hela）的抗氧化和細胞毒試驗表明，杜氏鹽藻提取物具有強大的抗氧化和抗癌作用，口服GA-MNPs有助于減少胃不良反應，并保持提取物的生物活性。

杜氏鹽藻具有明顯的抗炎活性。Lin等（2017）報道了D.salina的類胡蘿卜素提取物對病毒感染的抗炎作用，主要作用機制是通過抑制JAK/STAT通路來抑制ROS、白細胞介素6和NO的產生，并且增強了病毒感染的RAW264.7細胞中SOCS3的表達。Abdel-Daim等（2015）的研究發(fā)現(xiàn)了D.salina有機提取物對結腸炎的抗炎作用，這可能與抗氧化酶活性的顯著提高和對脂質過氧化及炎癥標記物的顯著抑制有關。

杜氏鹽藻在護膚、護肝和神經保護方面也有報道。糖基化以及由此產生的糖基化晚期終產物（AGEs）的積累是導致皮膚損傷和皮膚老化的關鍵因素。Havas等（2022）的研究發(fā)現(xiàn)，富含八氫番茄紅素和六氫番茄紅素的D.salina天然提取物具有抗糖化和抗衰老活性。在保護肝臟方面，杜氏鹽藻可作為一種有效的抗肝纖維化的肝保護劑，El-Baz等（2020）研究表明，D.salina粉末和提取物通過減少細胞外基質（ECM）的聚集，減少 α 平滑肌肌動蛋白（ α -SMA）和I型膠原，顯著防止硫代乙酰胺（TAA）誘導的肝纖維化， 5 0 m g 粉末或25mg提取物的保護作用最大。 D .salina對對乙酰氨基酚引起的大鼠肝損傷具有有效的肝保護作用，其機制可能與增加抗氧化酶活性和抑制脂質過氧化有關（Madkouramp;Abdel-Daim，2013）。D.salina的類胡蘿卜素提取物可顯著降低鎘（Cd）誘導的肝細胞毒性和轉化生長因子 β 1 （TGF-β1）誘導的肝星狀細胞（HSCs）活化，同樣證明具有保護肝臟的潛力（Linetal.，2020）。此外， D ：salina提取物在人類神經元樣SH-SY5Y細胞模型中對阿爾茨海默病（AD）具有潛在神經保護作用（Gallegoetal.，2022），在小鼠WEHI-3白血病細胞模型中也能增強抗白血病的免疫作用（Chuangetal.，2014）。在熱中性（ ）下膳食補充 D .tertiolecta能改善飲食誘導的C57BL/6J小鼠肥胖（DIO）癥狀（Yamashitaetal.，2020）。

2.1.2食品和飼料杜氏鹽藻是為數(shù)不多的被美國食品和藥物管理局授予“公認安全”（GRAS）認證的微藻之一（Torres-Tijietal.，2020）。杜氏鹽藻作為食物來源的關鍵優(yōu)勢是它的營養(yǎng)成分。杜氏鹽藻一直被認為是 β -胡蘿卜素的最佳來源， β -胡蘿卜素占干細胞重量的 14 % （Morowvatamp;Ghasemi，2016），蛋白質含量占其生物量的 5 0 % ＼～8 0 % （Suiamp;Vlaeminck，2019），尤其是其必需氨基酸含量高，氨基酸組成符合聯(lián)合國糧農組織要求（Suietal.，2019b）。因此，杜氏鹽藻是食品工業(yè)所需多種重要營養(yǎng)物質的潛在來源。有研究發(fā)現(xiàn)D.salina對益生菌的生長有促進作用，能促進Bifidobacterium breve 562、B.animalis subsp. lactisBB-12和CCDM93三種雙歧桿菌在人細胞系上的黏附，基于這些有益特性，杜氏鹽藻可用于開發(fā)含益生菌的新型功能食品和新型治療藥物（Hyrslovaetal.，2022）。Dolganyuk等（2020）評估了 D salina的脂質組成，結果表明D.salina含有的飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸可用于制備具有生物活性的營養(yǎng)補充品，其中肉豆蔻酸、棕櫚酸、油酸、硬脂酸和亞油酸可作為畜牧業(yè)的飼料添加劑。此外，杜氏鹽藻還能被用作水產動物的食物。Alishahi等（2015）在飼料中添加D.salina（天然 β -胡蘿 h 素來源）或蝦青素（人工合成色素）飼喂眼斑星麗魚，兩者均對魚的生長、免疫系統(tǒng)及魚表皮類胡蘿卜素含量有積極影響。D.salina的必需氨基酸指數(shù)（EAAI）為2.23，可作為水產飼料中魚粉的替代來源（Chen et al.，2020）。

2.1.3生物燃料隨著對化石燃料需求的增加導致石油資源減少，生物燃料開發(fā)有可能減少對化石燃料的依賴。微藻富含脂質，長期以來，這些脂質是潛在的碳中性生物燃料來源（Tanget al.，2011；Bwapwa et al.，2017）。Gokulnath 等（2023）研究了微型燃氣渦輪發(fā)動機中生物燃料的性能和排放特性，結果發(fā)現(xiàn)將D.salina與Jet-A航空煤油混合不僅可以降低污染物排放而且還保持發(fā)動機所需的推力水平，這表明生物燃料可以成為石油能源的可行替代品。為提高微藻生物煉制的經濟可行性和生物質利用率，杜氏鹽藻脂質轉化為生物柴油后殘余的微藻生物質可以通過水熱液化法（HTL）轉化為生物油（Shahietal.，2020），或用于發(fā)酵生產生物乙醇（Leeetal.，2013）。目前，如果僅基于脂質提取，微藻作為生物燃料在工業(yè)上尚未達到廣泛應用的關鍵階段，而熱化學轉化技術是微藻酯交換生產液體燃料的一種可行方法。Soyler等（2017）研究發(fā)現(xiàn)， D ：terolecta可以在較低溫度（ ）通過熱解產生大量熱解氣體轉化為生物燃料，主要氣態(tài)熱解產物為 、 、醇類、醛類、有機酸類和酚類。雖然在全球范圍內，微藻與其他陸生油料作物相比具有更高的積累生物量和中性脂質的能力，但是優(yōu)化培養(yǎng)條件以最大限度地提高生產力（生物量和脂質）仍然是生物柴油商業(yè)化生產的一個巨大挑戰(zhàn)。ElArroussi等（2015）提出了一種兩階段的方法，可以同時增加 D ．tertiolecta的生物量和脂質，即在第一階段，添加生長素2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）使生物量積累提高了 4 0 % ;在第二階段的鹽脅迫下，生長素和 的最佳濃度組合[2，4-D處理（0.5、1 ）與鹽脅迫 聯(lián)合施用]可使脂質占干重的比例從 2 4 % 提高到 70 % 。阻礙杜氏鹽藻商業(yè)化生產生物燃料的另一個主要限制因素是生產成本過高，特別是收獲和干燥成本占總成本的比例在 5 0 % 以上（Mallick et al.，2016；Ananthietal.，2021）。因此，微藻在生物燃料生產中的應用仍然存在一定的局限性，需要進一步的研究來證明杜氏鹽藻生物質是一種經濟可行的原料。

2.2杜氏鹽藻的養(yǎng)殖研究現(xiàn)狀

杜氏鹽藻是一種有價值的新型食物來源，與小球藻和螺旋藻等其他微藻相比，具有相當甚至更高的蛋白質、必需氨基酸和 β -胡蘿卜素含量（Becker，2007；Muysetal.，2019）。目前，杜氏鹽藻品種D.bardawil已被大規(guī)模戶外養(yǎng)殖，并用于商業(yè)化生產天然 β 胡蘿卜素（Liangetal.，2020b）。自20世紀80年代以來，微藻的開放式養(yǎng)殖系統(tǒng)因經濟可行性好而被優(yōu)先用于商業(yè)生產（Viganietal.，2015）。但是，微藻的養(yǎng)殖過程仍然需要考察經濟成本和對環(huán)境的影響，特別是人工培養(yǎng)基需消耗化石能源、水和大量營養(yǎng)素等資源，會對環(huán)境造成很大影響（ChenGetal.，2015）。許多研究提出了減少培養(yǎng)過程中碳排放的可能性。例如，deSouzaCelente等（2023）提出采用海水作為改良Johnson培養(yǎng)基（MJM）中的替代鹽源，可實現(xiàn)負碳排放（ ），并能顯著減少飲用水的使用，從而提高可持續(xù)性。此外，為避免在以海水為基礎的開放池塘培養(yǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)鹽堿化加劇的情況，Ishika等（2019）報道采用逐步培養(yǎng)的方法，使 D .salina逐漸適應不斷增加的鹽度，能在普通海水鹽度 （ 鹽度）和高鹽度（ 鹽度）條件下都具有較高的生物量和脂質產量。另一種報道的方法是使用含鹽廢水，將杜氏鹽藻處理廢水與生產生物柴油和 β -胡蘿卜素之類的生物活性化合物相結合（AbuJayyabamp;Al-Zuhair，2020；deSouzaCelenteetal.，2024）。然而，這種綜合工藝的研究仍在努力進行中，開發(fā)一種低成本和節(jié)能的方法來實現(xiàn)杜氏鹽藻的大規(guī)模生產仍然是一個重大挑戰(zhàn)。

3展望

杜氏鹽藻是一種適應能力極強的耐鹽微藻，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位。杜氏鹽藻是安全可食用的新型食品（El-Bazetal.，2019），富含類胡蘿卜素、多不飽和脂肪酸和蛋白質等高附加值產物，在醫(yī)藥、食品和生物能源等方面具有重要應用價值。在醫(yī)藥領域，杜氏鹽藻的許多成分在抗癌、抗炎和抗菌等方面都表現(xiàn)出顯著活性，被越來越多地應用于大健康領域。在食品方面，杜氏鹽藻富含的脂肪酸 ?? β -胡蘿卜素、蛋白質等有益成分使杜氏鹽藻成為寶貴的營養(yǎng)來源，在滿足全球日益增長的食品需求方面具有巨大潛力。此外，杜氏鹽藻富含的中性脂質，是生物柴油的潛在原料來源。巨大的應用潛力推動了杜氏鹽藻基礎生物學和開發(fā)應用的研究，相關研究揭示了光照、溫度 值、鹽度、植物生長調節(jié)物質等多種因素對杜氏鹽藻生長和物質積累的影響，證明優(yōu)化培養(yǎng)條件可以有效提高藻的生物量或增加目標產物的積累。但是，杜氏鹽藻的大規(guī)模商業(yè)化應用仍然要解決諸多問題。

杜氏鹽藻產業(yè)的降本增效是推動杜氏鹽藻相關研究的主要原動力之一。由于杜氏鹽藻養(yǎng)殖多采用開放式養(yǎng)殖系統(tǒng)，日照、氣溫、雨水、鹽度等環(huán)境因子的不可控變化都顯著影響產出，要進行精細化管理則必然增加物料、能源、人工等方面的成本，因此針對養(yǎng)殖過程每個環(huán)節(jié)的降本增效研究，是未來值得關注的方向。此外，研究工業(yè)廢煙氣在微藻養(yǎng)殖業(yè)的應用可以顯著降低碳源成本，形成從固碳除廢到生產附加產品的多模式多組合的綠色低碳產業(yè)鏈，通過兼具環(huán)境治理和附加產業(yè)增值來擴大社會效益和經濟效益，間接降低成本，如“杜氏鹽藻煙氣固碳一生物質生產”的固碳減排生產模式。目前，針對養(yǎng)殖領域的研究大多在實驗室環(huán)境下完成且多數(shù)是單因素實驗，未來研究需更多地將實驗室環(huán)境下的研究結果與生產實際相結合，并到大規(guī)模養(yǎng)殖環(huán)境中去開展多因素試驗驗證，指導養(yǎng)殖模式創(chuàng)新和條件優(yōu)化，實現(xiàn)成果轉化。

杜氏鹽藻的采收和加工也是一個成本較高的環(huán)節(jié)。離心分離、過濾、沉降和絮凝等采收技術均有優(yōu)化和降本空間。杜氏鹽藻用于 β -胡蘿卜素、燃料、食品和飼料的商業(yè)化生產過程中，因產品附加值的不同而導致所能承受的加工成本有差別，不同產品的加工和提取方法是特定的，需研發(fā)適合杜氏鹽藻的活性成分提取工藝、設計合理的加工流程，如在活性化合物提取中，杜氏鹽藻細胞壁的缺乏使其在收獲過程中容易導致細胞破裂，有價值的化合物流失到鹽水中，影響下游加工。因此，可以針對該問題開展工藝研究。

微藻產業(yè)降本增效的另一條有效途徑是藻種改良。藻種改良可以增強杜氏鹽藻的生長代謝能力，幫助藻細胞克服不利環(huán)境條件對其生長代謝的影響，如增強藻種的光合作用和固碳能力，縮短生長周期，加快養(yǎng)殖池的周轉；增強藻種合成特定生物活性物質的能力，提高養(yǎng)殖效益；增加藻種的滲透壓適應范圍，以應對開放式養(yǎng)殖系統(tǒng)水體遇到暴雨時的鹽度劇烈下降，防止藻細胞破裂死亡；或開發(fā)異養(yǎng)型藻種，實現(xiàn)杜氏鹽藻的發(fā)酵培養(yǎng)，便于對溫度、光照、 濃度、鹽度等的精確控制，實現(xiàn)杜氏鹽藻的工業(yè)化生產?；蚬こ逃N是藻種改良和養(yǎng)殖業(yè)降本增效的有效手段（Torres-Tijietal.，2020）。近年來，關于杜氏鹽藻的分子生物學研究日漸增多，相關研究幫助我們從分子水平上認識杜氏鹽藻，為杜氏鹽藻的基因工程育種提供理論和技術支撐。但是，相較于萊茵衣藻、藍藻等模式微藻，杜氏鹽藻分子生物學研究的成果數(shù)量和深度都處于較初級水平，存在基因組注釋不完整，遺傳轉化效率低，載體工具少，轉基因藻株不穩(wěn)定且易退化等問題，尤其是TALEN、CRISPR等基因編輯技術在杜氏鹽藻上的編輯效率較低，始終困擾著遺傳育種研究的開展。因此，未來的研究應繼續(xù)改進杜氏鹽藻的遺傳轉化效率，構建更多高效的載體工具，發(fā)展最新的基因編輯技術，從根本上提高杜氏鹽藻的基因工程育種水平。

在應用端，杜氏鹽藻及其活性物質在醫(yī)藥健康領域的應用潛力已被眾多研究所證實，但要真正應用于大健康市場，依然要解決市場準入問題。杜氏鹽藻已進入新資源食品目錄《關于批準茶葉籽油等7種物品為新資源食品的公告（2009年第18號）》，可以直接用于食品行業(yè)，但醫(yī)藥健康領域的法律法規(guī)和技術標準要求更加嚴格，杜氏鹽藻大健康產品要推向消費者，就必須基于基礎研究的成果，指導相關產品的安全性和藥理藥效的認證研究，完成臨床試驗，實現(xiàn)產品的認證、注冊和上市銷售。

綜上所述，杜氏鹽藻作為一種應用前景廣闊的經濟微藻，未來研究的出發(fā)點應服務于產業(yè)化需求，通過養(yǎng)殖模式創(chuàng)新、培養(yǎng)條件優(yōu)化、生產工藝優(yōu)化、基因工程育種和加強成果轉化實現(xiàn)產業(yè)降本增效，通過安全性、藥理藥效和臨床研究推動杜氏鹽藻在高附加值醫(yī)藥健康領域的應用。

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（責任編輯 蔣巧媛 王登惠）