近年来，植物底盘细胞被广泛用于重组蛋白生产、天然产物代谢通路解析等，已在生物医药领域中发挥重要作用。其中，植物底盘的理性设计改造对于提高其目标产物转化率尤为关键，但尚缺少有效改造靶点。天然植物底盘固碳途径单一、效率低，对其进行理性设计改造后，有望大幅提升目标产品生产能力。深入研究植物底盘碳代谢分子作用机制，挖掘关键调控位点，对通过理性设计和合成生物技术改造提高植物底盘生产力有重要指导意义。

 近期，由中科院天津工生所赵磊研究员带领的植物细胞工程与代谢研究团队与南开大学生科院王勇教授团队开展合作，对模式生物莱茵衣藻羟基丙酮酸还原酶（CrHPR）进行系统研究。生物信息学和细胞生物学分析表明，衣藻基因组共编码5个不同类型的羟基丙酮酸还原酶，分布于线粒体、细胞质和叶绿体。结合生化和突变体分析发现，线粒体定位的CrHPR1在光呼吸中发挥主要作用，为NADH依赖性羟基丙酮酸还原酶。细胞质定位的CrHPR2则可能起到补充功能，可部分替代CrHPR1功能。定位于叶绿体的CrHPR4，则可能参与乙醇酸醌氧化还原酶系统的乙醛酸循环过程。通过酶活与基因表达分析、活性氧测定等发现：高碳源条件下，光呼吸对于植物适应盐胁迫也有重要作用。该过程主要依赖于光呼吸代谢、三羧酸循环和乙醛酸循环的协同调控作用，与NADH产生密切相关。这些发现有助于我们了解CrHPR的具体作用功能机制，为植物底盘分子设计和合成生物学改造提供重要靶点。

 该研究获得天津市合成生物技术创新能力提升行动项目、中国科学院特别研究助理项目、中国博士后国际交流计划人才引进项目的支持，相关研究成果已在Frontiers Plant Science和Algal Research国际期刊发表，并受邀在《合成生物学》杂志发表特约综述。天津工业生物所博士后史梦琳为论文第一作者，葛同玲博士也参与了部分工作，赵磊研究员和王勇教授为文章共同通讯作者。（撰稿：闫睢豪、崔梅杰）

原文链接：

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2021.690296/full

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211926422000583

http://synbioj.cip.com.cn/CN/10.12211/2096-8280.2022-002