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通過常壓室溫等離子體誘變降低葉綠素含量提高萊茵衣藻制氫產量

作者:admin 發布時間:2019/12/06 瀏覽量:1623

本期為您推薦華南理工大學生物科學與工程學院,廣東省發酵與酶工程重點實驗室林煒鐵,羅劍飛研究團隊發表在《Bioresource Technology》上的一篇文章,原文題目為:Improving hydrogen production of Chlamydomonas reinhardtii by reducing chlorophyll content via atmospheric and room temperature plasma。

文章簡要內容如下:

氫(Hydrogen),由于其高能量密度、清潔及可再生等特點,使得它成為未來化石燃料的理想替代品。然而,目前高達96%的氫能是由化石燃料產生的,這遠遠不能滿足減少溫室氣體排放的需求。綠藻類通過光合作用介導的水光解過程產氫是負碳的,且能耗低,對環境友好。在藻類產氫過程中,氫酶對氧氣的高敏感性和光合作用中光轉換效率低是主要的瓶頸,降低葉綠素天線尺寸有助于提高光合作用效率。
為減小葉綠素天線尺寸,提高氫產量,本研究利用常壓室溫等離子體(ARTP)對萊茵衣藻進行誘變。通過篩選獲得的突變體在純培養和共培養中其產氫量分別比野生型提高1.8-5.2倍(28.5-84.1mL/L)和2.7-3.1倍(356.5-405.2mL/L)。與野生型藻類相比,突變體在瓊脂平板上的菌落顏色為淺綠色,細胞直徑約為野生型的2倍,葉綠素含量比野生型低5.3-6.1倍。比較轉錄組分析結果表明,大多數突變基因與光合作用相關(光系統Ⅰ,Ⅱ,細胞色素b6/f復合體、光合電子傳遞、F型ATP酶)且突變體細胞LHC蛋白表達提高,說明光合效率提高。
常壓室溫等離子體(ARTP)是一種基于氦氣的大氣壓射頻輝光放電等離子體的全細胞誘變新技術,具有傳統紫外輻射或化學誘變劑無法比擬的優點。ARTP能有效地引起DNA多樣性損傷,進而提高突變率,且不產生有毒有害物質。它已成功地應用于提高許多細菌、真菌和藻類物種的生物量和代謝物產量。本研究旨在利用ARTP誘變截短萊茵衣藻葉綠素天線,提高藻類產氫,并在轉錄水平上比較野生型與突變型,分析其可能的機制。
文章精彩內容如下:


圖片1


1 野生型萊茵衣藻和ARTP突變體A4的比較研究

Fig.1 Comparative study of wild-type C.reinhardtii and ARTP mutant A4


圖片2



2 純培養或共培養的萊茵衣藻野生型和ARTP突變型中與光合作用相關基因表達的熱圖分析

Fig.2 Heatmap analysis of photosynthesis related genes expression of wild-type and ARTP

mutated C. reinhardtii grown in pure or co-cultures.


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