近日，海洋所藻类与藻类生物技术团队在雨生红球藻不动细胞快速萌动分裂调控研究中取得新进展，发现该藻通过线粒体交替氧化酶（AOX）途径加快能量代谢，拉动物质代谢流快速运转，从而提高不动细胞快速萌动分裂的新机制。相关成果发表于国际TOP学术期刊Bioresource Technology。

红球藻作为生产天然虾青素的最佳生物来源而备受关注，以往研究多关注游动细胞转变为不动细胞并大量积累虾青素过程及其调控机制，鲜有对其细胞生长繁殖机制的深入探讨。海洋所藻类生物技术团队从不动细胞可快速萌动分裂释放多个游动细胞的现象入手研究，发现线粒体AOX途径活性在该过程发挥着重要调节作用。

在红球藻萌动分裂过程中，伴随着红色不动细胞内积累的碳水化合物和油滴分解，大量还原能NAD(P)H和FADH2产生。AOX在维持细胞氧化还原状态——NAD(P)+/NAD(P)H和GSSG/GSH中发挥重要平衡作用。偶联跨膜质子梯度的细胞色素（COX）途径可维持基本能量ATP产销平衡，而非磷酸化的AOX活性增加可快速消耗还原能，有效拉动呼吸代谢途径的快速运转，为细胞氨基酸、蛋白质和核苷酸合成提供更多的碳骨架底物。AOX途径的上调可抑制脱落酸合成与信号转导途径，从而促进激活系列代谢活动。AOX至少还额外提供部分ATP，满足萌动分裂过程的能量消耗；同时，伴随AOX上调产生的大量热量可有效提高胞内温度，更有利于各种酶活性的增加，进一步加快系列代谢途径的高效运转，有利于细胞分裂。

交替氧化酶促进红球藻萌动分裂机制

本研究与团队2022发表在《Bioresource Technology》的另一篇论文“A strategy for promoting carbon flux into fatty acid and astaxanthin biosynthesis by inhibiting the alternative oxidase respiratory pathway in Haematococcus pluvialis”一起，可为红球藻资源开发研究开辟新视角，有望为产业可持续发展提供新原理、技术和开发模式。

实验海洋生物学重点实验室硕士生李菁为论文第一作者，刘建国研究员为论文通讯作者，张立涛副研究员等参与了相关工作。研究得到了中国科学院B类战略性先导科技专项、山东省项目、国家自然科学基金等项目资助。

论文链接：

Jing Li, Litao Zhang, Wenjie Yu, Mengjie Zhang, Feng Chen, Jianguo Liu*, Mitochondrial alternative oxidase pathway accelerates non-motile cell germination by enhancing respiratory carbon metabolism and maintaining redox poise in Haematococcus pluvialis, Bioresource Technology, 2024, 402: 130729.

https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.130729