用基因突变的藻类成功增产生物塑料原材料

2018-08-12来源 : 互联网

以淀粉等天然物质为基础在微生物作用下生成的生物塑料,具有可再生性,因此十分环保。明*大学2016年7月20日宣布,通过改变蓝藻的氢合成酶,成功增产了生物塑料的原料——琥珀酸和乳酸。“由光合作用制造”的发展,有望为解决未来的环境、能源问题作出贡献。

塑料是碳的高分子聚合物,以石油等化石燃料制成。不靠石油提供碳的一个方法是光合作用,研究的着眼点在蓝藻能由光合作用直接吸收二氧化碳,并生成生物塑料的原料上。

在厌氧、黑暗条件下培养蓝藻的一种——集胞藻(Synechocystis),可利用集胞藻蓄积的“还原能力”,生产琥珀酸、乳酸等有机酸和氢。据称有机酸和氢会为争夺细胞内的还原能力而有“竞争关系”。

氢由氢化酶产生。氢化酶由5种蛋白质(HoxE、HoxF、HoxU、HoxY、HoxH)构成,其中已知HoxH是生产氢所必需的。制成HoxH基因——hoxH的转录产物减少了40%的hoxH突变株后,其产氢能力降低了近20%,而琥珀酸产量则增加到了5倍、乳酸产量增加到了13倍。

琥珀酸和乳酸的产量分别达到100mg/L、300mg/L,据称是由藻类等“光合作用有机酸生产”的世界**水平。但另一方面,目前工业生产的生物琥珀酸的产量为50g/L以上,所以今后在提高有机酸转换效率的同时,还需要进行多元化的研发,如提高产物的纯度、培养蓝藻的效率、降低能耗、以及**回收及提纯产物的方法等。

这是明*大学与理化学研究所、神户大学、葡萄牙波尔图大学等的研究组开展的共同研究,是由日本科学技术振兴机构(JST)战略性**研究推进的。研究成果预定近期在美国的科学杂志《Algal Research》上刊登。