日本培育出超级藻,出油效率飞跃提升

环境能源 2018年09月05日
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日本东京工业大学的研发小组成功培育出新型藻类菌株,利用藻类同时进行“油料生产”和“细胞增殖”,从而使油料生产效率得到飞跃性提升,达到了野生藻类菌株的56倍。藻类合成和蓄积油料的条件不适合藻类增殖,因此“油料生产”和“细胞增殖”处于此消彼长的关系,这一直是藻类生物燃料实用化生产道路上的一大障碍。

此次,研发小组着眼于藻类油料蓄积条件中的基因表达。在此过程中发现了两种参与油料生物合成的基因GPAT1和GPAT2,其表达量在各种条件下均会上升。

之后通过人为控制,让各基因在单细胞红藻Cyanidioschyzon Merolae(图1)细胞内过表达,并观察了油料蓄积量的变化。结果显示,GPAT1过表达菌株虽然处于非油料蓄积条件(营养充足条件)下,但依然大量蓄积了油料(图2)。有意思的是,GPAT1过表达菌株的增殖速度与母株相同。也就是说,GPAT1过表达菌株是能够同时实现“高产油量”和“细胞增殖”的菌株(图3,右),其产油效率(单位时间·单位体积的油料蓄积量)最大可达到原来的56倍(图4)。

单细胞红藻Cyanidioschyzon Merolae的细胞和在实验室培养的情形

图1:单细胞红藻Cyanidioschyzon Merolae的细胞和在实验室培养的情形

研发小组发现,通过强化油料的生物合成基因之一GPAT1的表达,就能同时实现“油料生产”和“细胞增殖”。可以说,此次的发现从根本上解决了藻类产油效率面临的最大课题,有望成为藻类生物燃料实现实用化生产的突破口。

相关论文于8月17日发表在英国科学杂志《科学报告》(Scientific Reports)的在线版上。

通过GPAT1过表达实现的油料蓄积

图2:通过GPAT1过表达实现的油料蓄积

产油与细胞增殖的关系

图3:产油与细胞增殖的关系

通过GPAT1过表达大幅改善产油效率

图4:通过GPAT1过表达大幅改善产油效率

文 客观日本编辑部

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