微藻過氧化物酶體在脂質代謝進程中占據核心地位，其通過精細調節脂肪酸的合成與氧化過程，有效促進油脂的積累，進而顯著提升微藻作為生物能源的潛力。與此同時，微藻過氧化物酶體在抗鹽脅迫方面也發揮著重要作用，它能夠增強抗氧化酶的活性，合理調節滲透物質的合成，高效清除活性氧（ROS），助力微藻在鹽堿環境中維持細胞的穩定性。

近期，西北大學生命科學學院薛姣副教授研究團隊取得科研突破，在中科院一區 TOP 期刊 Renewable and Sustainable Energy Reviews（IF=16.3）和 Bioresource Technology（IF=9.7）上分別發表了兩項研究成果。這兩篇論文的題目分別為“Effect of peroxisome proliferation and salt stress on enhancing the potential of microalgae as biodiesel feedstock”（https://doi.org/10.1016/j.rser.2025.115398）和“Peroxisomal biogenesis factor 11 as a novel target to trigger lipid biosynthesis and salt stress resistance in oleaginous Tetradesmus obliquus”（https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.132209）。

在這兩項研究中，研究團隊借助基因工程技術，成功揭示了 PEX11 基因家族在微藻脂質代謝和鹽脅迫響應中的關鍵作用，為微藻生物柴油的工業化生產開拓了全新思路。研究人員通過基因工程改造，影響了 PEX11 基因的表達，從而對斜生柵藻的光合生長、細胞分裂、環境抗逆以及碳氮代謝等生理過程進行了有效調控。由此獲得的 PEX11 工程藻株，過氧化物酶體增殖及脂質合成水平顯著上調，脂質產量和抗鹽能力得到了大幅度提高。這種雙重調控機制，不僅極大地提高了脂質生產效率，還顯著增強了微藻對極端環境的適應性，為生物柴油的規模化生產提供了切實可行的可持續解決方案。

PEX11 作為過氧化物酶體生物發生的關鍵基因家族，在真核生物中對過氧化物酶體的大小和數量起著調控作用，在光合生長、細胞分裂、環境抗逆、脂質代謝等諸多生理活動中意義重大。然而，此前過氧化物酶體在微藻中的潛在功能一直未被明確。本實驗室運用基因組及無參轉錄組等組學手段，并結合生物信息學分析，成功獲得了 PEX11 家族 2 個不同的基因序列，隨后對其在斜生柵藻中的功能展開深入挖掘。研究結果顯示，過表達過氧化物酶體定位的 PEX11，能夠促使微藻脂質含量增加、脂肪酸組成發生改變，并且顯著增強微藻對鹽脅迫的抵抗力。

圖1. 鹽脅迫下工程藻株的脂滴增加以及PEX11的細胞定位

PEX11 過表達使得微藻中的碳通量發生改變，更多地從蛋白質合成轉向脂質和碳水化合物合成；同時改變了微藻的脂肪酸譜，誘導過氧化物酶體的增殖并增強 β 氧化，主要促進極長鏈脂肪酸降解為長鏈及中長鏈脂肪酸，多不飽和脂肪酸轉化為飽和及單不飽和脂肪酸，更易于產生有利于生物柴油生產的脂肪酸譜。轉錄水平分析表明，PEX11 過表達能夠促進調控脂質合成的轉錄因子及關鍵基因的表達，這些因素共同作用，導致 PEX11 轉化藻脂質的過量積累。

圖2. PEX11 影響斜生柵藻碳通路變化的調控網絡

研究還發現，過氧化物酶體、脂質代謝和鹽脅迫反應之間存在緊密聯系。高鹽濃度會對離子平衡和滲透壓產生負面影響，進而阻礙單細胞微藻的生長和代謝，而 PEX11 在微藻適應鹽脅迫的過程中起著決定性作用。在高鹽脅迫下，PEX11 過表達導致過氧化物酶體增殖、β-氧化增加、ROS 水平顯著上升。ROS 可能作為信號分子，激活特定轉錄因子或信號通路，從而增強脂質合成基因的表達，這種 ROS 介導的信號調節或許有助于闡釋脂質過度積累的現象。

圖3. PEX11調控微藻脂質合成及脅迫響應的工作模型

總之，在過表達 PEX11 的藻株中，ROS 合成增強、脂質合成與環境脅迫相關的關鍵轉錄因子及基因表達上調、碳流向改變、脂滴分布規律變化等調控，對于調節脂質積累起到了至關重要的作用。

西北大學生命科學學院22級碩士研究生薛運轉、21級碩士研究生王偉、20級碩士研究生盛夏菊樂分別為這兩篇論文的共同第一作者，西北大學生命科學學院薛姣副教授為論文通訊作者。該研究得到了國家煤炭燃燒重點實驗室、陜西基礎科學（化學、生物學）研究院基礎科學研究計劃、陜西省自然科學基礎研究計劃等項目資助。此外，該研究還特別感謝陳富林校長、付愛根院長及戴鵬高教授提供的經費和儀器設備支持，李宏業教授及王菲副教授的技術指導