发布时间:2013-06-13 10:06 原文链接: 青岛能源所蓝细菌生物烃研究取得新进展

  由于脂肪烃生物燃料具有高能量密度、低吸湿性和低挥发性,且与现有发动机和运输设施相兼容等优点,已经成为传统石化液体燃料的最佳替代品之一。基于蓝细菌作为光合能源微生物体系的优势,通过蓝细菌高效定向生物合成脂肪烃,实现单一生物体内直接利用太阳能和二氧化碳高效制备新型优质生物液体燃料具有重要意义。

  近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所生物代谢工程团队在负责人、中科院“百人计划”入选者吕雪峰研究员带领下,从基因—蛋白—细胞等多尺度对蓝细菌脂肪烃生物合成开展系统研究,取得一系列新进展,相关成果发表在Applied Energy、Biotechnology for Biofuels、Applied Microbiology and Biotechnology等期刊。

  在基因尺度,通过对19株野生蓝细菌基因序列特征分析及构建菌株16SrDNA、脂酰ACP还原酶和脂肪醛脱甲酰加氧酶进化树,初步解析了产烃关键基因的分子进化关系,并发现蓝细菌形态特征与其脂肪烃组成之间存在一定关联性,支链脂肪烃主要存在于丝状蓝细菌中。(Applied Energy, 2013, 113, 383-393)

  在蛋白尺度,克隆、表达、表征了来自聚球藻PCC7942的脂肪醛脱甲酰加氧酶及还原系统,和异源(来自菠菜)及化学还原系统相比,同源还原系统更能促进脂肪醛脱甲酰加氧酶的活性,比化学还原系统的kcat提高了近2.7倍。(Biotechnology for Biofuels, 2013,6:86)

  在细胞尺度,优化构建了修饰脂肪烃生物合成途径脂酰ACP还原酶和脂肪醛脱甲酰加氧酶等关键基因元件的多株基因工程蓝细菌,脂肪烃产量最高达到野生型的8倍。(Biotechnology for Biofuels, 2013,6:69)

  同时,在蓝细菌基因工程方法方面,建立了基于FRT/FLP重组系统的蓝细菌基因工程无抗筛选新方法,实现了蓝细菌中抗性标签的循环利用,为多基因、多位点至基因组范围的蓝细菌遗传改造,进一步显著提高蓝细菌脂肪烃生物合成效率奠定了技术基础。(Applied Microbiology and Biotechnology, 2013,doi: 10.1007/s00253-013-4837-6)

  上述工作得到了科技部“973”计划、国家自然科学基金委、中国科学院、波音公司等项目支持。

  

图1 蓝细菌脂肪烃生物合成途径及脂肪醛脱甲酰加氧酶(ADO)电子转移简图

  

图2 五株代表性蓝细菌的产烃特征分析

相关文章

青岛能源所成功研发蓝细菌超突变系统

近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所微生物制造工程中心吕雪峰科研团队开发了新型蓝细菌超突变系统,突破细胞基因组复制高保真性对其进化速率的限制,通过遗传和环境协同扰动大幅提升聚球藻细胞复制突变率和适......

青岛能源所成功研发蓝细菌超突变系统

近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所微生物制造工程中心吕雪峰科研团队开发了新型蓝细菌超突变系统,突破细胞基因组复制高保真性对其进化速率的限制,通过遗传和环境协同扰动大幅提升聚球藻细胞复制突变率和适......

基因工程“番”新种质资源

我国是番茄第一生产大国。随着全球气候变暖趋势加剧,高温严重影响番茄的生长发育。此外,从品种培育的角度来看,我国番茄种业也面临着原始创新能力不足、原创性成果少等问题。因此,通过基因工程手段培育抗高温的作......

我所实现二萜香紫苏醇高效生物合成

近日,我所合成微生物学研究组(1823组)周雍进研究员团队在天然产物萜类合成生物学研究中取得新进展。该团队在酿酒酵母中构建并优化二萜香紫苏醇生物合成途径,通过全局调控中心代谢途径,实现了香紫苏醇的高效......

打破50年瓶颈!中国农药领域历史首篇《自然》论文发表

本周,《自然》杂志在线发表了中国团队的一项重要成果。中国农业科学院植物保护研究所/农业基因组研究所杨青教授团队和中国科学院高能物理研究所龚勇研究员合作,阐明了几丁质生物合成的机制,从而为针对几丁质合成......

《自然》:中国科学家破译古老的生物合成之谜

 几丁质生物合成是一个古老而保守的合成途径。中国科学报社科学可视化中心制图从三叶虫到蝴蝶,从海葵到蜗牛,从酵母到念球菌……都有几丁质的身影。几丁质俗称甲壳素,早在5.3亿年前寒武纪生命大爆发......

海洋微生物氧杂蒽酮生物合成研究取得进展

中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室海洋微生物代谢工程与生物合成研究团队在海洋微生物氧杂蒽酮生物合成机制研究中取得新进展。相关研究9月14日在线发表于《自然—通讯》。杨春芳副研究员......

赋能“双碳”生物合成技术助力绿色低碳

提到生物合成,你会想到什么?是生活在实验室中的微生物,还是出现在科幻电影中的“复制人”?其实,生物合成和我们的生活并没有那么遥远。生物合成能够合成淀粉、肉制品,具备服务于工业生产与农业转型的巨大潜力,......

《MolecularTherapy》:基因工程多功能外泌体诱导抗癌免疫

2022年7月7日获悉,来自南加州大学的研究者们在《MolecularTherapy》杂志上发表了文章,该研究揭示了基因工程多功能外泌体诱导抗癌免疫的研究。研究者设计并产生了CD3-aEGFR-PD-......

活有机体中发现自然生物合成过程

科技日报北京6月1日电(实习记者张佳欣)据1日发表在英国《自然》杂志上的研究,日本东京大学、日本高能加速器研究机构(KEK)、中国武汉大学与德国波恩大学合作,首次见证了在真菌中不使用角鲨烯就形成三萜类......