[發明專利]一種提高光合作用效率轉基因鹽藻的制備方法

有效

• 申請號: 201010132609.6
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN101805743A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 潘衛東;薛樂勛;李杰
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C12N15/52
• 分類號: C12N15/52;C12N15/29;C12N15/63;C12N1/13;C12R1/89
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 姜振東

技術領域

本發明涉及微藻基因工程，是一種提高光合作用效率轉基因鹽藻的制備方 法，具體是通過克隆或者改造光合自養生物的碳固定及光合作用相關基因，導 入鹽藻基因組中單獨或組合表達，提高鹽藻利用CO₂進行光合作用的能力，加 快和提高鹽藻細胞生物量的積累，滿足開放式培養條件下鹽藻生物柴油以及鹽 藻代謝產物和基因工程產品的規模化生產要求。

背景技術

石油的大量使用導致能源枯竭和溫室氣體排放的增加，為了實現經濟和環 境的和諧發展，必須使用可再生能源代替石油，并減少溫室氣體的排放，保護 人類賴以生存的自然環境成為當前和今后世界各國急需解決的問題。

生物柴油是以生物體油脂為原料，通過分解、酯化而得到的長鏈脂肪酸甲 酯，是一種可以替代現有普通柴油使用的環保、可再生能源。生物柴油的主要 成分是脂肪酸甲酯(FAME)，是以可再生資源，如植物油(菜籽油、豆油、玉米 油、棉籽油、花生油等)、回收烹飪油、動物油以及微生物油脂等為原料而制成， 具備與石油柴油相近的性能。生產和使用生物柴油的技術已經存在了50余年， 作為化石燃料的替代品，與化石柴油及燃料乙醇等其他液體燃料相比，有著突 出的特性：不含石蠟，閃點高，燃燒性能和效率要高于普通柴油，使用時更安 全；同時可以通過種植、養殖或培養源源不斷地得到其原料，因而可再生；生 物柴油產品中含硫和氮較少，可以減少SO₂和NO的排放。目前，生物柴油主要 是以植物和動物脂肪酸為原料來生產的，但是產量僅占所需柴油的3％，而增 加生物柴油所需的植物油脂和動物油脂的產量將導致土地資源緊缺的問題以及 由此引起的其他農作物價格上漲的問題。特別是在中國人多地少的情況下，這 些問題尤為突出。

微藻跟植物一樣，也是利用光照產油，但卻比植物作物的效率高很多。大 多數微藻的產油量遠遠超過了最好的油料作物。微藻生長極為迅速，而且含有 極其豐富的油脂。藻類光合作用轉化效率可達10％以上，含油量達30％以上。 微藻的生物柴油產量是最好的油料作物的8～24倍。與其他油料作物相比，利 用微藻培養生產生物柴油所需占地面積最少，同時微藻培養產油具有不與農業 爭地的明顯優勢，可以利用灘涂地、荒廢地等非耕地，而且可用海水作為天然 培養基進行大量繁殖。因此，利用微藻生產的生物柴油是將來有可能部分滿足 交通、運輸等所需的燃料。

另一方面，大氣“溫室效應”是目前全球環境問題中最重要、亟待解決的 問題之一，其中CO₂是對“溫室效應”影響最大的氣體，占總效應的49％。同時， CO₂又是地球上最豐富的碳資源，它與工業的發展密切相關，而且還關系到能源 政策問題。近年來，能源緊張，資源短缺，公害嚴重，世界各國都在探索解決 上述問題的途徑，因此，CO₂的固定在環境、能源、資源方面具有極其重要的意 義。目前，CO₂的固定方法主要有物理法、化學法和生物法，而大多數物理和化 學方法最終必須依賴生物法來固定CO₂。生物CO₂固定法是地球上最主要和最有 效的固碳方式，在碳循環中起決定作用，利用生物來進行CO₂固定，符合自然 界循環和節省能源的理想方式。能利用該法進行固碳的主要是植物、光合細菌 以及藻類。其中微藻具有光合速率高、繁殖快、環境適應性強、處理效率高、 可調控以及易與其他工程技術集成等優點，且可獲得高效、立體、高密度的培 養技術，同時固碳后產生大量的藻體具有很好的利用價值，因此具有高度的工 業化潛力。顯然，微藻CO₂固定有望成為一種最佳的CO₂固定方法，從而有效地 降低大氣中CO2濃度。

綜上所述，利用微藻培養，既可有效地減少大氣中CO₂的含量，又可以作 為生產生物柴油的理想原料，是保護自然環境，實現經濟和環境的和諧發展一 舉兩得的發展途徑，具有廣闊的發展前景。