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　　“我們通過工業(yè)微藻中甘油三酯分子組裝機(jī)制的闡明與調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了藻油飽和度的人工理性設(shè)計(jì)，從而證明了藻油品質(zhì)能夠‘定制化’?！敝袊茖W(xué)院青島生物能源與過程所單細(xì)胞中心主任徐健告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者。
　　10月27日，國際植物學(xué)期刊《分子植物》（Molecular Plant）發(fā)布了單細(xì)胞中心牽頭的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在工業(yè)微藻固碳制油領(lǐng)域的最新研究成果。
　　二氧化碳變生物柴油
　　二氧化碳過度排放是全球氣候變暖的罪魁禍?zhǔn)字?，因此，如何?shí)現(xiàn)二氧化碳的高效捕獲、利用與存儲(chǔ)已成為人類社會(huì)的重大挑戰(zhàn)。
　　微藻是自然界中捕獲、利用與存儲(chǔ)二氧化碳的微小“巨人”。徐健介紹：“它們能夠利用取之不盡的太陽能，將二氧化碳和水規(guī)?；?、直接地合成為高能量密度的甘油三酯分子。而這些油脂分子是制備生物柴油，也是提取高不飽和脂肪酸等營養(yǎng)保健品的原料?！?br/>　　作為一種潛在的清潔能源生產(chǎn)、碳減排和二氧化碳高值化的規(guī)?；桨福⒃迥茉丛趪鴥?nèi)外受到了廣泛關(guān)注。
　　在微藻世界有一類叫微擬球藻，這是一種在世界各地均可室外大規(guī)模培養(yǎng)的工業(yè)產(chǎn)油微藻。徐健指出：“它們具有生長速度快、二氧化碳耐受能力強(qiáng)、積累油脂強(qiáng)勁、海水淡水均可培養(yǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，因此已成為國內(nèi)外生物能源領(lǐng)域的主要研究模式與產(chǎn)業(yè)代表藻種之一。”
　　由青島能源所單細(xì)胞中心牽頭的包括美國馬里蘭大學(xué)、北京大學(xué)、中科院水生生物所等在內(nèi)的國際合作團(tuán)隊(duì)，通過闡明與調(diào)控微擬球藻中一系列內(nèi)源II型二酰甘油酰基轉(zhuǎn)移酶（DGAT2）的分工與合作機(jī)制，證明工業(yè)微藻的藻油飽和度能夠定制化地人工設(shè)計(jì)，從而將微藻細(xì)胞工廠推入“藻油品質(zhì)定制化”（“Designer Oil”）時(shí)代。
　　控制“三兄弟”力量比例
　　徐健進(jìn)一步指出，在微擬球藻生產(chǎn)的藻油中，同時(shí)含有飽和脂肪酸（SFA）、單不飽和脂肪酸（MUFA）與多不飽和脂肪酸（PUFA）。如果MUFA含量高，藻油適合作為優(yōu)質(zhì)液體燃料，服務(wù)于能源市場；而如果PUFA（如EPA等）含量高，藻油則更適合作為人體保健品，服務(wù)于營養(yǎng)品與食品市場。
　　不難發(fā)現(xiàn)，飽和度是決定藻油的品質(zhì)、用途與經(jīng)濟(jì)價(jià)值的最關(guān)鍵因素之一。但是，能否基于工業(yè)微藻底盤細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)藻油飽和度的理性設(shè)計(jì)呢？
　　對(duì)此，團(tuán)隊(duì)提出大膽設(shè)想，如果能夠在同一底盤細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)SFA、MUFA、PUFA比例的人為調(diào)控甚至理性設(shè)計(jì)，就能實(shí)現(xiàn)藻油品質(zhì)、用途與價(jià)值的高度可控與靈活切換?！斑@一細(xì)胞工廠特性對(duì)于適應(yīng)多變的生物能源市場需求、最大程度降低產(chǎn)品生產(chǎn)與切換的成本具有重要意義?！眴渭?xì)胞中心該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人辛一博士說。
　　徐健作了一個(gè)形象的比喻，在我們最新的微擬球藻油脂合成機(jī)制模型中，分別來自于三個(gè)不同遠(yuǎn)古祖先的“三兄弟”（II型二酰甘油酰基轉(zhuǎn)移酶編碼基因），它們長期在同一屋檐下的“生活相處”中，共進(jìn)化形成了迥異卻互補(bǔ)的底物偏好性，喜歡分別將飽和、單不飽和與多不飽和脂肪酸裝配上甘油三酯分子骨架?！八鼈兺ㄟ^精妙的功能分工與時(shí)空協(xié)作，共同操作著細(xì)胞中甘油三酯大分子合成的流水線?！?br/>　　利用這些發(fā)現(xiàn)，研究人員通過人為控制“三兄弟”的力量比例，實(shí)現(xiàn)了甘油三酯中SFA、MUFA與PUFA比重的理性設(shè)計(jì)，從而生產(chǎn)出了飽和度“定制化”的藻油。
　　建工業(yè)微藻細(xì)胞工廠
　　近年來，隨著火星與深空探測、深海深淵探險(xiǎn)乃至深地科考的蓬勃興起，世界各國陸續(xù)進(jìn)入三深探索領(lǐng)域，與之相關(guān)的科技和技術(shù)革新也層出不窮。其中，可循環(huán)的再生型生命保障系統(tǒng)一直是研究熱點(diǎn)。因此這一工作對(duì)于設(shè)計(jì)與構(gòu)建人類在極端環(huán)境下的生存支撐系統(tǒng)具有特殊的戰(zhàn)略價(jià)值。
　　單細(xì)胞中心選取的光能自養(yǎng)型微藻具有原料來源充足、養(yǎng)分需求簡單、生長快速、營養(yǎng)豐富、采收周期短、碳流與能量自循環(huán)等特性，被認(rèn)為是最適合應(yīng)用于極端環(huán)境下的人類生存支撐系統(tǒng)之一。
　　因此，該工作為建立定制化、產(chǎn)品靈活可控的“單碳光合多聯(lián)產(chǎn)平臺(tái)”，滿足人類在極端環(huán)境下對(duì)生物燃料和各種營養(yǎng)物質(zhì)的需求，提供了嶄新的思路與手段。
　　辛一進(jìn)一步介紹道，在微擬球藻中的二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶基因還有8個(gè)，加上上文提及的3個(gè)，一共11個(gè)，它們是催化甘油三酯合成中的最后一步，也是關(guān)鍵一步。
　　那么，其他的兄弟姐妹們在甘油三酯裝配流水線上的特長與分工又是如何呢？在下一步工作中，國際團(tuán)隊(duì)將逐步闡明這些問題，從而構(gòu)建出更加高效可控的工業(yè)微藻細(xì)胞工廠，服務(wù)于先進(jìn)生物燃料生產(chǎn)、二氧化碳捕獲與高值化，以及人類生存自循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　?。ㄔd于《中國科學(xué)報(bào)》 2017-11-06 第6版 院所)