藍藻生物燃料研究獲進展

藍藻生物燃料研究獲進展

日前，中科院青島生物能源與過程研究所生物代謝工程團隊在基因工程藍藻合成乙醇、脂肪醇、脂肪烴的系列研究中結(jié)出碩果，在技術(shù)上實現(xiàn)了生物燃料分子在單一光合藍藻細胞內(nèi)的合成，并證明了通過代謝工程和遺傳學相關(guān)技術(shù)提高藍藻生物燃料合成的潛力，為基因工程藍藻高效制備生物液體燃料的進一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

該團隊通過在藍藻中引入外源丙酮酸脫羧酶與乙醇脫氫酶，實現(xiàn)了乙醇在藍藻細胞的合成。針對該過程中副產(chǎn)物乙醛積累的問題，研究人員從不同藍藻中篩選出催化性質(zhì)最佳的乙醇脫氫酶替換外源乙醇脫氫酶，并通過引入兩個關(guān)鍵酶基因，使得藍藻乙醇產(chǎn)量大幅提高。這一產(chǎn)量為目前文獻報道的藍藻乙醇最高產(chǎn)量。

同時，研究人員尋找到三個能夠?qū)崿F(xiàn)長鏈脂肪醇在藍藻的合成的脂酰輔酶A還原酶基，這是國內(nèi)外光合生物細胞中合成脂肪醇的首次報道，為脂肪醇生產(chǎn)提供了一條頗具潛力的技術(shù)路線。此外，通過基因敲除和表型分析，研究人員發(fā)現(xiàn)藍藻脂肪烴合成途徑的前體脂酰ACP合成酶對于藍藻脂肪烴生物合成至關(guān)重要；脂酰ACP主要來源于細胞膜脂的水解，而非脂肪酸從頭合成途徑。該發(fā)現(xiàn)為解析藍藻脂肪烴合成調(diào)控機制和基因工程改造藍藻高效合成脂肪烴奠定了基礎(chǔ)。

藍藻是一類能夠進行植物型放氧光合作用且易于基因工程改造的原核微生物。通過基因工程改造藍藻，可以構(gòu)建高效定向生物合成生物液體燃料的代謝途徑，實現(xiàn)在單一生物體內(nèi)從太陽能和二氧化碳到生物液體燃料的直接轉(zhuǎn)化及胞外分泌。