BLIO 技術(shù)探索了一種“基因開關(guān)”來解鎖微藻中的石油生產(chǎn)。圖片來源：劉洋和張鵬

微藻，肉眼看不到的藻類，吸收二氧化碳并產(chǎn)生可用作生物燃料的油。這些生物燃料可能是碳負(fù)的，有望成為傳統(tǒng)化石燃料的替代品。然而，允許這些微藻生產(chǎn)油的生物過程尚不完全清楚。

現(xiàn)在，由中國科學(xué)院青島生物能源與過程技術(shù)研究所（QIBEBT）徐健教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)了一種調(diào)節(jié)工業(yè)微藻中油合成的藍(lán)光基因傳感器，并探索了這一發(fā)現(xiàn)，以使油的微藻生產(chǎn)力翻倍。

他們提出了一種稱為藍(lán)光誘導(dǎo)油合成 (BLIO) 的新技術(shù)，該技術(shù)對基于微藻的二氧化碳轉(zhuǎn)化為生物燃料具有重要意義。

他們的研究結(jié)果發(fā)表在 3 月 29 日的Nature Communications雜志上。

在被稱為產(chǎn)油微藻的產(chǎn)油藻類中，營養(yǎng)缺乏、高光或高溫等環(huán)境壓力通常會導(dǎo)致油類積聚。這些高能量密度油是三�；�甘油 (TAG)，生物柴油的前體。由于微藻生長迅速且含油量高，微藻是用于生產(chǎn) TAG 的有前途的原料。

科學(xué)家們早就知道，石油生產(chǎn)是微藻細(xì)胞對環(huán)境壓力的反應(yīng)的一部分，但是利用這些知識來提高石油生產(chǎn)力是困難的，因?yàn)樗麄儗�這一過程的工作原理缺乏充分的了解。

QIBEBT 研究團(tuán)隊(duì)長期以來一直在尋找一種更好的方法來誘導(dǎo)微藻中的石油生產(chǎn)力。QIBEBT 單細(xì)胞博士后研究員張鵬說：“新的環(huán)境刺激可以有效和控制細(xì)胞 TAG 組裝，同時又不影響生物質(zhì)生產(chǎn)力，這是非常可取的�！�

十多年來，該團(tuán)隊(duì)一直在研究工業(yè)含油微藻 Nannochloropsis oceanica，這是一種海洋微藻，可以從海水和 CO 2中生產(chǎn)出高價值的油類。

他們?yōu)閷ふ乙环N可以控制石油生產(chǎn)的新刺激措施的漫長旅程使他們獲得了藍(lán)光。研究小組發(fā)現(xiàn)了一個以前未知的“BlueLight-NobZIP77-NoDGAT2B”通路。

當(dāng)?shù)�等營養(yǎng)物質(zhì)豐富時，一種名為 NobZIP77 的藍(lán)光感應(yīng)調(diào)節(jié)劑會通過 NoDGAT2B 等產(chǎn)油酶的表達(dá)來關(guān)閉微藻中 TAG 的產(chǎn)生。“然而，當(dāng)?shù)�耗盡時，通常吸收藍(lán)光的葉綠素 a 會減少，導(dǎo)致更多藍(lán)光進(jìn)入 NobZIP77 所在的細(xì)胞核。NobZIP77 更多地暴露在藍(lán)光下會釋放其對 TAG 合成酶的作用，并且釋放 NoDGAT2B 以產(chǎn)生更多標(biāo)簽。” 張鵬解釋道。

“這種將光感應(yīng)與 TAG 合成聯(lián)系起來的簡潔機(jī)制以前并不為人所知，因此非常令人興奮，”單細(xì)胞副教授 Xin Yi 補(bǔ)充道。

基于這些發(fā)現(xiàn)，該團(tuán)隊(duì)發(fā)明了 BLIO 技術(shù)，其中去除 NobZIP77 的微藻首先暴露于白光，然后暴露于藍(lán)光。這導(dǎo)致 TAG 的峰值生產(chǎn)力水平是恒定白光下未修飾微藻的兩倍。

“光質(zhì)量是一種非常理想的控制工具。因此，我們在這項(xiàng)研究中的發(fā)現(xiàn)為原料開發(fā)、光生物反應(yīng)器設(shè)計或生物過程控制指明了一個新方向，”單細(xì)胞負(fù)責(zé)人、該研究的作者徐健說。研究。

研究人員認(rèn)為，這種遺傳機(jī)制廣泛存在于微藻和高等植物中，并設(shè)想未來 BLIO 技術(shù)及其變體有助于將 CO 2轉(zhuǎn)化為油或其他大分子的情況。