华盛顿大学圣路易斯分校研究发现蓝藻能生产出5种能源物质

华盛顿大学圣路易斯分校的研究人员近日在《Marine Drugs》期刊上发表最新文章。研究发现绿藻可以通过光合作用固定或吸收二氧化碳，能生产出5种能源物质如乙醇、氢、正丁醇、异丁醇和潜在的生物柴油。

绿藻犹如以一顶五的“超级巨星”，既有助于减缓全球变暖，又可维持能源供应。

能发挥出这诸多作用的是集胞藻6803，是一种单细胞蓝藻，能进行放氧型光合作用，具有天然的DNA转化系统。由于它的多功能性和潜在可能性，这个微小的有机体自1968年发现以来，是被研究最多的一种。它可通过光合作用捕获和储存能量，自然而然地将温室气体二氧化碳转化成有用的化工产品。此外，经基因改良的集胞藻6803也有制造成化学品和药品的可能性。

华盛顿大学圣路易斯分校能源、环境与化学工程助理教授张复东(音译)主要研究集胞藻6803及其他微生物和系统，在合成生物学、蛋白质工程和代谢工程领域，特别专注于合成控制系统，以使机体达到其未开发的实力。他说，生物技术世界需要克服一些挑战，使转基因微生物进入应用阶段，他们的目标是改造微生物，将其变成微型工厂生产有用的化学物质。

通过生物合成设计，经基因改良过的细菌会固定CO2，进一步转化为燃料和其他化学物质。传统的化工生产需要高压、高温及许多化学溶剂，但微生物的方法非常环保：一旦经基因工程改良的蓝藻开始增长，其所有的需要即是水、碱性盐和CO2。研究结果表明：要使生产速度增加，必须开发新的遗传工具控制集胞藻属内部的生物化学以使化学生产力得到改善，促使这一技术在经济上可行。

但这一技术的生产速度还有待改善，现在实验室的效率很低，小于每升1克。而目前化工生产技术大约为每公升100克。张复东说，他们需要设计有机体的昼夜节律(白天/晚上)，有一天其能日以继夜地生产生物燃料或化学品。例如，天然的集胞藻6803能在白天通过光合作用生产和储存能量，而在夜间时，它可使用一组不同的新陈代谢设置来消耗存储的能量。

这项研究包括基因表达的工具、新的化学合成途径和蓝藻昼夜控制工具。张复东说：“相信在两三年内，我们将有更有力的工具来设计基因表达的水平和时间，更加准确、高效地加速这一进程。”

参考文献：Development of Synechocystis sp. PCC 6803 as a Phototrophic Cell Factory. Yi Yu, Le You, Dianyi Liu, Whitney Hollinshead, Yinjie J. Tang and Fuzhong Zhang.Mar. Drugs 2013, 11(8), 2894-2916; doi:10.3390/md11082894