生物工程微生物群落共同储存碳

光合作用是一种有价值的封存二氧化碳的自然系统。然而，简单地形成生物质并不能充分利用这个系统。一个中国研究小组的研究发表在《德国应用化学》杂志上，他们现在已经通过基因工程改造了一个微生物群落，可以作为一个活的碳汇。在这个群落中，二氧化碳首先通过光合作用转化为糖，然后糖再转化为有用的化学物质。

生物技术中使用各种细菌菌株来生产特定的化学品。例如，一些转基因菌株会产生乳酸，而乳酸又可用于生产可生物降解的塑料聚乳酸(PLA)。其他菌株用于丰富生物燃料或药物的前体。然而，由于细菌需要能量和营养，因此细菌生产化学品的效率通常很低。

相比之下，光养生物自然地从二氧化碳、水和阳光中产生糖分。因此，在共生群落中，产生化学物质的细菌理论上可以将这种糖用作食物，从而使它们成为潜在的碳汇并同时产生有用的化学物质。然而，许多光合自养生物会产生蔗糖作为它们储存的糖分，而正是这些糖分正是生物工程细菌难以消耗和利用的。

考虑到这一点，上海(中国)上海交通大学的JunNi研究小组对候选细菌菌株进行了系统搜索，这些菌株可以进行生物工程改造，但也可以在蔗糖上自然生长。他们在一种名为Vibrionatriegens的海洋细菌中找到了他们正在寻找的东西：“幸运的是，V.natriegens自然地拥有完整的蔗糖转运和代谢途径，”作者透露。此外，V.natriegens可以进行基因操作并耐受盐胁迫。这一点很重要，因为盐会刺激光合作用的蓝藻产生蔗糖，从而产生相互增强的过程。

然后研究小组利用这些知识生产了一个集成的模块化系统，用于从V.natriegens和已知的蓝藻Synechococcuselongatus中封存CO2。他们使用基因工程提高了蓝藻的糖产量，并在V.natriegens中添加了基因，从而增加了糖的吸收和转化为化学物质。在一个意想不到的高效过程中，研究小组观察到蓝藻可能将营养物质包装在囊泡中，然后将其排出体外。然后海洋细菌很容易能够摄取这些囊泡。

该团队生产了四种V.natriegens变体，以生产乳酸、用于生物燃料合成的丁二醇，或生产作为化学品和药物前体的香豆素和黑色素。这种细菌与蓝藻共生，产生了碳负平衡的化学物质。“这个系统每吨产品可以吸收超过20吨二氧化碳，”该团队报告说。作者认为他们的结果证明共生微生物群落可以用作有效的碳汇。

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