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微藻生物能源研究取得產(chǎn)氫耦合產(chǎn)油新進(jìn)展

媒體：新浪財經(jīng) 作者：廖洋李河昭 專業(yè)號：南南 2022-06-30 11:48:30

近日

，中科院海洋研究所實驗海洋生物學(xué)重點實驗室研究員劉建國團(tuán)隊在微藻生物能源研究中取得產(chǎn)氫耦合產(chǎn)油的新進(jìn)展

，相關(guān)成果發(fā)表在中科院一區(qū)Top期刊學(xué)術(shù)期刊《清潔生產(chǎn)雜志》上

。

微藻中的綠藻因具有光合作用效率高、生長周期短

、高產(chǎn)生物能源與二氧化碳減排相耦合等特點

，被認(rèn)為是生產(chǎn)可再生能源的理想生物資源。以往綠藻產(chǎn)能的研究重點關(guān)注于光合產(chǎn)氫和生物柴油兩個不同側(cè)面的單獨研究

，一方面

，綠藻光合產(chǎn)氫和油脂積累的誘導(dǎo)模式不同，前者為硫限制而后者則為氮限制

；另一方面

，產(chǎn)氫與產(chǎn)油在需求能量物質(zhì)NADPH上存在競爭

，傳統(tǒng)上認(rèn)為二者之間存在相互競爭關(guān)系

，此消彼長難以兼顧

，因而鮮見同一藻株協(xié)同產(chǎn)氫與油脂積累的報道。

海洋所藻類生物技術(shù)團(tuán)隊篩選出一株原殼小球藻

，可在氮限制條件下產(chǎn)氫

，其產(chǎn)氫量與傳統(tǒng)缺硫誘導(dǎo)下的經(jīng)典模式藻株萊茵衣藻相當(dāng)，在密閉隔氧+氮限制可誘導(dǎo)原殼小球藻同步光合產(chǎn)氫和油脂積累

，其機(jī)制為：（1）氮限制使光合暗反應(yīng)關(guān)鍵酶Rubisco降解

，造成光合光反應(yīng)電子和能量（NADPH）的積累，進(jìn)而誘導(dǎo)活性氧產(chǎn)生

；（2）在此狀態(tài)下

，細(xì)胞呼吸耗氧大于光合放氧，在密閉條件下產(chǎn)生厭氧環(huán)境

，誘導(dǎo)氫酶活化

，光合作用光反應(yīng)過剩電子大量流向氫酶，實現(xiàn)高效光合產(chǎn)氫

；（3）厭氧發(fā)生后

，缺氧抑制呼吸電子傳遞，反饋抑制TCA循環(huán)

，造成脂肪酸合成底物乙酰輔酶A積累

。細(xì)胞中乙酰輔酶A和NADPH的積累為油脂合成提供了底物和能量，同時活性氧的大量產(chǎn)生可誘導(dǎo)油脂合成相關(guān)酶的高表達(dá)

，進(jìn)而有利于油脂的積累

。因此原殼小球藻可在高效光合產(chǎn)氫的同時實現(xiàn)油脂大量積累。

該研究同時兼顧光合產(chǎn)氫和油脂積累

，有利于推動從單一產(chǎn)能向協(xié)同調(diào)控多個產(chǎn)能過程的轉(zhuǎn)變

，為降低微藻生物能源生產(chǎn)成本、發(fā)掘微藻開發(fā)應(yīng)用潛能

、提高整體生產(chǎn)效率提供了新思路和方法

。

相關(guān)研究得到了國家自然科學(xué)基金等項目的資助。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132169

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