Despite the great potential of marine diatoms in biofuel sector, commercially viable biofuel production from native diatom strain is impractical. Targeted engineering of TAG pathway represents a promising approach; however, recruitment of potential candidate has been regarded as critical. Here, we identified a glycerol-3-phosphate acyltransferase 2 (GPAT2) isoform and overexpressed in Phaeodactylum tricornutum. GPAT2 overexpression did not impair growth and photosynthesis. GPAT2 overexpression reduced carbohydrates and protein content, however, lipid content were significantly increased. Specifically, TAG content was notably increased by 2.9-fold than phospho- and glyco-lipids. GPAT2 overexpression elicited the push-and-pull strategy by increasing the abundance of substrates for the subsequent metabolic enzymes, thereby increased the expression of LPAAT and DGAT. Besides, GPAT2-mediated lipid overproduction coordinated the expression of NADPH biosynthetic genes. GPAT2 altered the fatty acid profile in TAGs with C16:0 as the predominant fatty acid moieties. We further investigated the impact of GPAT2 on conferring abiotic stress, which exhibited enhanced tolerance to hyposaline (70%) and chilling (10 ºC) conditions via altered fatty acid saturation level. Collectively, our results exemplified the critical role of GPAT2 in hyperaccumulating TAGs with altered fatty acid profile, which in turn uphold resistance to abiotic stress conditions.

中文翻译：

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通过 GPAT2 进行 TAG 途径工程同时增强三角褐指藻的非生物胁迫耐受性和产油性。

尽管海洋硅藻在生物燃料领域具有巨大潜力，但从原生硅藻菌株生产商业上可行的生物燃料是不切实际的。TAG途径的靶向工程是一种有前途的方法；然而，潜在候选人的征聘被视为至关重要。在这里，我们确定了一种 3-磷酸甘油酰基转移酶 2 (GPAT2) 异构体并在三角褐指藻中过表达。GPAT2 过表达不损害生长和光合作用。GPAT2 过表达降低了碳水化合物和蛋白质含量，然而，脂质含量显着增加。具体来说，TAG 含量比磷酸脂和糖脂显着增加了 2.9 倍。GPAT2 过表达通过增加后续代谢酶的底物丰度来引发推拉策略，从而增加了 LPAAT 和 DGAT 的表达。此外，GPAT2介导的脂质过度产生协调了NADPH生物合成基因的表达。GPAT2 改变了以 C16:0 作为主要脂肪酸部分的 TAG 中的脂肪酸谱。我们进一步研究了 GPAT2 对赋予非生物胁迫的影响，通过改变脂肪酸饱和度水平表现出对低盐 (70%) 和寒冷 (10 ºC) 条件的耐受性增强。总的来说，我们的研究结果证明了 GPAT2 在脂肪酸谱改变的 TAG 过度积累中的关键作用，这反过来又支持了对非生物胁迫条件的抵抗力。我们进一步研究了 GPAT2 对赋予非生物胁迫的影响，通过改变脂肪酸饱和度水平表现出对低盐 (70%) 和寒冷 (10 ºC) 条件的耐受性增强。总的来说，我们的研究结果证明了 GPAT2 在脂肪酸谱改变的 TAG 过度积累中的关键作用，这反过来又支持了对非生物胁迫条件的抵抗力。我们进一步研究了 GPAT2 对赋予非生物胁迫的影响，通过改变脂肪酸饱和度水平表现出对低盐 (70%) 和寒冷 (10 ºC) 条件的耐受性增强。总的来说，我们的研究结果证明了 GPAT2 在脂肪酸谱改变的 TAG 过度积累中的关键作用，这反过来又支持了对非生物胁迫条件的抵抗力。