王强课题组基于合成生物学技术设计优化微藻细胞工厂

目前，燃料和大宗化工产品的生产制造主要依靠石化炼制，面临着生产安全风险高、环境保护压力大、油气资源供需矛盾等挑战。21世纪初，随着工程学策略与现代生物学、系统科学和合成科学的融合，“合成生物学”的概念被提出，进而形成了一种新型的生物制造产业，能够提供基于大规模材料加工转化的具有生物活性功能的工业商品。生物制造是一种脱离石化工业路线的新型制造模式，具有低碳、可循环、绿色、清洁的典型特征。微藻可以利用太阳能固定CO₂，将一碳化合物转化为有机物，进而通过各种代谢途径和基因工程修饰生产多种代谢物，制备生物燃料和精细化学品。与异养底盘细胞相比，以微藻为底盘的合成生物学和生物制造也发挥着固碳和减排的作用，发展微藻绿色生物制造产业有望解决当前能源危机和化工产品生产不可持续的问题，同时缓解温室效应。因此，近年来微藻作为“绿色细胞工厂”备受关注。但总体而言，微藻在生产目标产品时存在产品含量低、细胞培养和收获成本高的缺点。针对目前存在的瓶颈问题，河南大学省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室王强课题组从上游的细胞工厂建设到下游的微藻培养工程，逐一梳理关键问题：1.基因/基因组编辑技术的系统建立是前提；2.代谢流及其调控机制的深刻理解是基础；3.生物量和产量决定可行性；4.光合作用效率的优化是基础科学问题；5.微藻培养优化是未来工业化的关键环节。论文以“Microalgae-Based GreenBio-Manufacturing—How Far FromUs”为题2022年2月正式发表在Frontiers in Microbiology杂志上。该工作通过总结微藻绿色生物制造的未来优化解决方案和发展方向，为最终基于合成生物学技术设计优化微藻细胞工厂，生产各种化学产品提供前期指导。

图1微藻绿色生物制造的优化要点

河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室的陈辉教授为论文第一作者，王强教授为论文的通讯作者，该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、111计划、河南省自然科学基金项目、河南省高校科技创新团队计划的支持。

Frontiers in Microbiology杂志是生物学科大类SCI二区（Top期刊），JCR 2021影响因子5.640。