给工业微藻做染色体精准切除“手术”,青岛能源所新技术提升清洁能源供给率

青岛日报社/观海新闻3月29日讯 观海新闻记者自中科院青岛生物能源与过程研究所了解到,日前,该所发明了工业微藻染色体大片段精准切除技术,可有效提升工业微藻对于氢能等洁净能源的供给效率。相关成果已在《植物学期刊》上发表,得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、韩国科学技术信息通信部等资助。

作为一种“负碳”的光合细胞工厂,工业微藻能将阳光、海水和二氧化碳规模化地转化为油脂与氢,服务于洁净能源的供给。但除了光合作用、碳浓缩、油脂合成等关键功能模块以外,藻类基因组上通常还包括很多由可移动元件、重复序列等组成的“功能冗余”区域。这些大片段染色体DNA既是一种额外的代谢负担,也会影响工业微藻基因组的可控性与稳定性。“大刀阔斧”式精确切除这些“冗余”片段,是提升工业微藻利用率的必备工具。

针对藻类基因组大片段切除的技术难题,青岛能源所单细胞中心建立了精确可控的藻类染色体大片段DNA切除技术,用“染色体手术刀”为“最小藻类基因组”的设计和“最简植物底盘细胞”的构建打开了大门。公开信息显示,这是行业首次实现藻类大片段基因组DNA切除。

据悉,研究组将可规模化室外培养的微拟球藻作为实验对象,根据NanDeSyn数据库中的大量转录组和蛋白组数据,“锁定”了其基因组上的“无效”区域作为切除的目标区域。在此基础上,采用“染色体手术刀”对相关目标片段实现了精确切除。微藻细胞“术后”的生长速度、生物量、潜在最大光合速率、油脂含量和脂肪酸不饱和度等关键性状几乎没有受影响;在生长速度和生物量累积速率上,一些藻类“术后”甚至有显著加快。

该技术的发明为设计“最简植物底盘细胞”、支撑“负碳生物制造”奠定了重要的方法学基础,将有效推动工业微藻对清洁能源产业作出特色贡献。(青岛日报/观海新闻记者 耿婷婷)

责任编辑:王逸群