蝦青素是一種紫紅色脂溶性色素，屬于酮式類胡蘿卜素，具有抗氧化、抗癌、抗炎、治療糖尿病、提高免疫力以及預防心血管疾病的功能，在食品、保健品、水產飼料以及醫藥等領域被廣泛應用。佐夫色綠藻（Chromochloris zofingiensis）是蝦青素的天然來源之一，因其能異養生長且生長速率與生物量產量遠高于自養條件而受到廣泛關注。雖然異養細胞中蝦青素含量僅為干重的0.06%，低于自養細胞的0.5%，但由于同等培養時間的生物量產量較高，異養條件下蝦青素產量高，異養生長的佐夫色綠藻生產蝦青素具有較大的產業發展潛力。另一方面，佐夫色綠藻采用誘導條件生產蝦青素會導致生物量急劇下降，這表明最佳培養模式仍然是產業開發的瓶頸。因此，增加生物質和蝦青素含量對提高生產效率和經濟效益至關重要。

中國科學院水生生物研究所畢永紅研究員團隊對赤霉素3（GA3）影響異養佐夫色綠藻生長和蝦青素合成的作用機理進行了系統研究，發現在GA3誘導下，佐夫色綠藻生物量和蝦青素產量分別達268.5 g/L和0.34 g/L，比對照組高6%和89%。GA3改變了與碳代謝、脂質代謝、蝦青素合成和ABC轉運蛋白相關基因的轉錄水平。與蝦青素生物合成相關的基因，如八氫番茄紅素合成酶（PSY）、八氫番茄紅素去飽和酶（PDS）、β-胡蘿卜素羥化酶（CHYb）和β-胡蘿卜素酮化酶（BKT），在GA3誘導下上調；碳代謝和脂代謝增強，導致底物消耗增加，NADPH生成增加，促進蝦青素合成。該研究揭示了赤霉素3對異養佐夫色綠藻蝦青素合成的調控機理，為推動異養佐夫色綠藻生產蝦青素的產業化應用提供了理論依據和技術支持。該研究成果以“Regulation Mechanism of Gibberellic Acid-3 for Astaxanthin Biosynthesis in Heterotrophic Growing Chromochloris zofingiensis”為題在國際學術期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry被選為內封面論文正式發表。

論文第一作者為水生所博士后陳橋紅，畢永紅研究員為通訊作者。本研究得到國家自然科學基金（No: 31971477）、國家重點研發計劃（No:2020YFA0907402;No:2021YFC3200900）、國家資助博士后研究人員計劃（No.GZC20232917）和武漢市知識創新專項曙光計劃項目（No:2022020801020144）的資助。