近日，我校特用作物遗传和代谢工程研究中心（山西省）、特用作物与生物技术团队在《Industrial Crops & Products》（SCI 1区Top, IF=6.2）发表了题为“Branched-Chain Amino Acid-Driven metabolic coordination synchronizes lipid and astaxanthin production with biomass valorization inHaematococcus pluvialis”的研究论文。该研究聚焦重要的特色工业作物雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）生物质积累与高值虾青素生产不同步的难点，建立了基于支链氨基酸（BCAA）驱动的生物制造新策略。该策略可协同提升雨生红球藻的生物量、虾青素（天然超强抗氧化剂）与高值油脂（生物燃料/保健品原料）富集。BCAA通过代谢重分配显著提升呼吸代谢物水平，加速嘧啶与嘌呤核苷酸合成，激活细胞增殖通路；而呼吸代谢物富集通过底物扩增推动脂质、蛋白质、碳水化合物合成，生物量积累提升29.1%；虾青素产量同步提高37.5%。该策略破解微藻生物质“增产不增质”的困局，通过BCAA介导的代谢流重构，实现"高值产物生产-多组分回收-生物量增值"的生物制造，为微藻产业提质增效提供关键技术支撑，亦可应用于大田作物功能强化和绿色高效生产。

此外，团队还拓展生物刺激剂BCAA在农业绿色高效生产的应用研究，以特色油料作物亚麻荠（Camelina sativa）为试材，论证BCAA提高作物抵御干旱/高盐等非生物胁迫的效应。相关成果研究论文“Mechanisms of branched chain amino acids promoting growth and lipid accumulation inCamelina sativaseedlings under drought and salt stress”发表于《Sustainable Energy Technologies and Assessments》（SCI 2区，IF=7）。该研究揭示了BCAA在干旱和盐胁迫下促进亚麻荠幼苗生长、光合固碳和富含ω-3油脂的积累机制以及BCAA应用配套技术，为提高大田作物抗逆性、作物高产稳产、功能作物培育以及健康农业可持续发展提供了一种有效的解决方案。

综合这两项研究，生物刺激剂BCAA在生物制造和农业绿色高效生产等领域的应用前景广阔。通过深入解锁和精准调控BCAA的代谢途径，可以提高作物对水、肥等资源的利用效率，促进功能物质富集，减少农业投入和环境污染；通过代谢工程手段，增加目标作物高值产物（如特用蛋白质、油脂、类胡萝卜素等）的规模化生产，提升农产品的整体营养价值和农作物生产的经济效益，助力国家粮食安全和健康中国战略的实施。

以上2篇论文第一作者为农学院张春辉副教授，通讯作者为农学院李润植教授和中国科学院海洋研究所张立涛副研究员。农学院薛金爱教授和季春丽副教授以及刘纹众、吉婧芳等研究生参与研究工作。该研究获国家自然科学基金(32300326)和山西省应用基础研究计划项目(20210302124005)等资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.122167

                 https://doi.org/10.1016/j.seta.2025.104201