Mekanismer för högre surhetstolerans vid CA2-knockdown N. oceanica . Upphovsman:WEI Li
Den snabba förhöjningen av atmosfärisk koldioxidhalt har lett till global uppvärmning och försurning av havet. Mikroalger, står för nästan 40 procent av den globala koldioxidfixeringen på jorden, är i framkant i mänsklighetens kamp mot klimatförändringar, eftersom många av dem direkt kan omvandla solljus och industriell koldioxid till transportbränslen och energirika näringsämnen.
Dock, den höga koncentrationen av koldioxid i rökgaser hämmar i allmänhet tillväxten av industriella mikroalger. Därför, minska det så kallade "CO 2 förgiftningseffekt, "dvs, förbättra toleransen för höga halter av CO 2 , har blivit en prioritet i utvecklingen av supermikroalger för kolfixering.
I en ny studie publicerad i Metabolisk teknik , ett team av forskare under ledning av professor XU Jian från Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT), Kinesiska vetenskapsakademien (CAS), och professor Ansgar Poetsch från Ruhr University, utvecklat ett sätt att förbättra toleransen mot höga halter av CO 2 i den industriella oljeproducerande mikroalgen Nannochloropsis.
Forskargruppen började med att upptäcka att CA2, ett nyckelenzym i kolkoncentrerande mekanism (CCM), är en nyckelsensor för nivån av extracellulär CO 2 . Sedan istället för att förbättra sensorns funktion, de minskade dess aktivitet genom RNAi-baserad gennedslagning. Förvånande, mutanterna kunde växa 30 procent snabbare än vildtypsceller vid en 5 procent CO 2 nivå i rökgas, över 100 gånger högre än 0,04 procent CO 2 nivå som finns i luften. Dessutom, denna fördel var beständig under olika typer av fotobioreaktorer och ett brett spektrum av odlingsskalor.
I antiken, Jordens atmosfäriska CO 2 nivån var många gånger högre än idag. Under miljontals år av utveckling, CCM för mikroalger, vars roll var att koncentrera CO 2 molekyler runt det vanliga kolfixeringsmaskineriet kallat RuBisCO, har gradvis fått anpassa sig till lägre och lägre nivåer av atmosfärisk CO 2 .
Därför, genom att nedreglera CCM-aktivitet, forskargruppen vände i huvudsak tillbaka klockan för denna evolutionära process och återvände dagens CCM till sitt gamla höga CO 2 -van form. Denna "anti-evolution" strävan från forskare förbättrar mikroalgernas tolerans mot hög CO 2 miljöer, som den som finns i rökgaser.
Denna nya strategi har allmänna konsekvenser för utvecklingen av industriella oljeproducerande mikroalger samt livsmedelsgrödor, under omständigheter där höga kolhalter är fördelaktiga eller till och med nödvändiga.
Dessa omständigheter kan uppstå inte bara vid industriell omvandling av rökgas för att minska koldioxidutsläpp och mildra den globala uppvärmningen, men också när mänskligheten utforskar rymden på jakt efter sitt nästa hem. Till exempel, på Mars, den mest lovande planeten för att fungera som mänsklighetens andra hem på grund av dess korta avstånd från jorden, halten av CO 2 är så hög som 95 procent. Således, Att ändra denna fientliga atmosfär till en människovänlig är ett måste innan Mars kan kallas hem.
