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通过常压室温等离子体诱变降低叶绿素含量提高莱茵衣藻制氢产量

本期为您推荐华南理工大学生物科学与工程学院，广东省发酵与酶工程重点实验室林炜铁，罗剑飞研究团队发表在《Bioresource Technology》上的一篇文章，原文题目为：Improving hydrogen production of Chlamydomonas reinhardtii by reducing chlorophyll content via atmospheric and room temperature plasma。

文章简要内容如下：

氢（Hydrogen），由于其高能量密度、清洁及可再生等特点，使得它成为未来化石燃料的理想替代品。然而，目前高达96%的氢能是由化石燃料产生的，这远远不能满足减少温室气体排放的需求。绿藻类通过光合作用介导的水光解过程产氢是负碳的，且能耗低，对环境友好。在藻类产氢过程中，氢酶对氧气的高敏感性和光合作用中光转换效率低是主要的瓶颈，降低叶绿素天线尺寸有助于提高光合作用效率。
为减小叶绿素天线尺寸，提高氢产量，本研究利用常压室温等离子体（ARTP）对莱茵衣藻进行诱变。通过筛选获得的突变体在纯培养和共培养中其产氢量分别比野生型提高1.8-5.2倍（28.5-84.1mL/L）和2.7-3.1倍（356.5-405.2mL/L）。与野生型藻类相比，突变体在琼脂平板上的菌落颜色为浅绿色，细胞直径约为野生型的2倍，叶绿素含量比野生型低5.3-6.1倍。比较转录组分析结果表明，大多数突变基因与光合作用相关（光系统Ⅰ，Ⅱ，细胞色素b6/f复合体、光合电子传递、F型ATP酶）且突变体细胞LHC蛋白表达提高，说明光合效率提高。
常压室温等离子体（ARTP）是一种基于氦气的大气压射频辉光放电等离子体的全细胞诱变新技术，具有传统紫外辐射或化学诱变剂无法比拟的优点。ARTP能有效地引起DNA多样性损伤，进而提高突变率，且不产生有毒有害物质。它已成功地应用于提高许多细菌、真菌和藻类物种的生物量和代谢物产量。本研究旨在利用ARTP诱变截短莱茵衣藻叶绿素天线，提高藻类产氢，并在转录水平上比较野生型与突变型，分析其可能的机制。

文章精彩内容如下：

图1 野生型莱茵衣藻和ARTP突变体A4的比较研究

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

 

图2 纯培养或共培养的莱茵衣藻野生型和ARTP突变型中与光合作用相关基因表达的热图分析

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

mutated C. reinhardtii grown in pure or co-cultures.
文章来源：http://www.biobreeding.com/te_news_media_c729/2019-12-06/25761.chtml