微藻混合培養機制新突破有助水質凈化

利用城市污水培養能源微藻可以實現水質凈化和生物質生產的耦合,備受關注。生物質生產效率較低是限制其大規模應用的主要因素之一,混合培養是提高微藻生物質產率的一種潛在方法。北京大學工學院陳峰課題組關于小球藻混合培養機制的研究取得了重要進展。《Scientific Reports》10月7日在線刊登了他們的研究論文。微藻在新能源領域和食品與生物工業中的應用極具前景，而高效培養方式是解決微藻產業化的瓶頸。多年來，人們試圖通過對光生物反應器的設計優化，提高光合效率，從而增加微藻產量，但是效果并不顯著。而某些微藻，如極具應用前景的小球藻，既能夠通過光合作用生長，也可以利用有機碳源生長，尤其在富含有機物的環境中，小球藻的生長速率快于單純光自養數倍甚至數十倍。這種特性使微藻細胞的高密度培養成為可能。 在葡萄糖環境下，光通過促進藻細胞分裂獲得較高的生長速率，同時生物量的積累效率也高于異養（無光照），但是光照可以抑制與脂肪酸合成相關基因的表達，并誘導更多碳流向淀粉合成轉化，從而降低細胞內油脂合成效率。該研究結果揭示了光照在小球藻高效混合培養中的雙向效果及內在機制，為工程化培養小球藻提供理論依據。   

 此外，美國化學會（ACS）期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》最近刊登了陳峰課題組在微藻多不飽和脂肪酸合成調控方面的另一成果。該研究創新性的利用抗氧化劑（芝麻酚）降低海洋微藻Crypthecodinium cohnii細胞中ROS水平，從而提高藻細胞密度及DHA的合成。該結果為微藻DHA工業的優化提供了新思路。    

在上游藻種的分子遺傳方面，陳峰課題組也取得了重要進展。微藻領域的權威雜志《Algal Research》近期報道了陳峰課題組的又一研究性論文。該研究通過分子遺傳標記篩選，利用PEG轉化法首次將報告基因——增強型綠色熒光蛋白（EGFP）基因導入到小球藻基因組中，成功建立了一套穩定有效的小球藻外源基因轉化體系。該遺傳體系的建立，可為今后通過分子改造技術提高小球藻的光合固碳能力、實質性地解決其光合效率的瓶頸問題提供良好的研究基礎。同時，報告基因EGFP在活體藻細胞中的可見表達，亦為微藻細胞生物學領域的蛋白質亞細胞定位研究提供一定的思路及啟示。