藍(lán)藻生物燃料研究獲進(jìn)展

日前，中科院青島生物能源與過(guò)程研究所生物代謝工程團(tuán)隊(duì)在基因工程藍(lán)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(shí)現(xiàn)了生物燃料分子在單一光合藍(lán)藻細(xì)胞內(nèi)的合成，并證明了通過(guò)代謝工程和遺傳學(xué)相關(guān)技術(shù)提高藍(lán)藻生物燃料合成的潛力，為基因工程藍(lán)藻高效制備生物液體燃料的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)在藍(lán)藻中引入外源丙酮酸脫羧酶與乙醇脫氫酶，實(shí)現(xiàn)了乙醇在藍(lán)藻細(xì)胞的合成。針對(duì)該過(guò)程中副產(chǎn)物乙醛積累的問(wèn)題，研究人員從不同藍(lán)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(guò)引入兩個(gè)關(guān)鍵酶基因，使得藍(lán)藻乙醇產(chǎn)量大幅提高。這一產(chǎn)量為目前文獻(xiàn)報(bào)道的藍(lán)藻乙醇最高產(chǎn)量。

同時(shí)，研究人員尋找到三個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)鏈脂肪醇在藍(lán)藻的合成的脂酰輔酶A還原酶基，這是國(guó)內(nèi)外光合生物細(xì)胞中合成脂肪醇的首次報(bào)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(guò)基因敲除和表型分析，研究人員發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻脂肪烴合成途徑的前體脂酰ACP合成酶對(duì)于藍(lán)藻脂肪烴生物合成至關(guān)重要；脂酰ACP主要來(lái)源于細(xì)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(lán)藻脂肪烴合成調(diào)控機(jī)制和基因工程改造藍(lán)藻高效合成脂肪烴奠定了基礎(chǔ)。

藍(lán)藻是一類能夠進(jìn)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(guò)基因工程改造藍(lán)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(shí)現(xiàn)在單一生物體內(nèi)從太陽(yáng)能和二氧化碳到生物液體燃料的直接轉(zhuǎn)化及胞外分泌。