2010年6月1日,Biotechnology Advances在線發表青島生物能源與過程研究所呂雪峰研究員的綜述文章“A Perspective: Photosynthetic Production of Fatty Acid-Based Biofuels in Genetically Engineered Cyanobacteria”。
文章從能量資源平臺、微生物轉化體系與目標燃料分子三個方面,分析了目前生物液體燃料制備路線所面臨的瓶頸問題,以及發展藍藻生物燃料的技術優勢(圖1)。文章綜述總結了近來發表在Nature, Nature Biotechnology, PNAS, Metabolic Engineering等雜志關于藍藻生物燃料與脂肪酸類生物燃料的文章。
在總結分析目前生物燃料科學前沿最新進展的基礎上,文章創新性地提出了基因工程藍藻制備新型優質脂肪酸類生物燃料的研究思路,即在單一生物體內利用太陽能與二氧化碳直接合成制備具有高能量密度、低吸濕性、低揮發性、且與現存發動機設備和運輸設施相兼容等性能的新型優質脂肪酸類太陽能生物液體燃料(圖2)。
文章提出了發展基因工程藍藻制備優質太陽能生物燃料技術的三個核心研究內容:構建藍藻高效基因表達平臺;通過基因工程、酶工程與代謝工程,大幅度提高藍藻脂肪酸生物合成能力;運用合成生物學策略構建脂肪酸類生物燃料的定向高效生物合成途徑。文章最后指出,在成功構建合成優質太陽能生物燃料基因工程藍藻的基礎上,工程藍藻的光生物反應器規?;囵B與藍藻光合效率的提高,將是未來研究的重點。
圖1:生物液體燃料制備路線簡圖
圖2:脂肪酸乙酯、長鏈脂肪醇、長鏈脂肪烴的生物合成途徑