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美科學(xué)家研制轉(zhuǎn)基因藍(lán)藻可用于化學(xué)燃料

點(diǎn)擊次數(shù):1311 發(fā)布時(shí)間:2013-3-6

美科學(xué)家研制轉(zhuǎn)基因藍(lán)藻可用于化學(xué)燃料
美國加州大學(xué)戴維斯分校的化學(xué)家通過基因工程對藍(lán)藻進(jìn)行了改造,使其能出丁二醇,這是一種用于燃料和塑料的前化學(xué)品,也是生物化工原料以替代化石燃料的*步。相關(guān)論文發(fā)表在1月7日的美國《國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。
論文領(lǐng)導(dǎo)作者、加州大學(xué)戴維斯分校化學(xué)副教授渥美翔太(音譯)說:“大部分化學(xué)原材料都是來自石油和天然氣,我們需要其他資源。”美國能源部已經(jīng)定下目標(biāo),到2025年要有1/4的工業(yè)化學(xué)品由生物過程產(chǎn)生。

  生物反應(yīng)都會(huì)形成碳—碳鍵,以二氧化碳為原料,利用陽光供給能量來反應(yīng),這就是光合作用。藍(lán)藻以這種方式在地球上已經(jīng)生存了30多億年。用藍(lán)藻來化學(xué)品有很多好處,比如不與人類爭奪糧食,克服了用玉米乙醇的缺點(diǎn)。但要用藍(lán)藻作為化學(xué)原料也面臨一個(gè)難題,就是產(chǎn)量太低不易轉(zhuǎn)化。

  研究小組利用網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)了幾種酶,恰好能執(zhí)行他們正在尋找的化學(xué)反應(yīng)。他們將能合成這些酶的DNA(脫氧核糖核酸)引入了藍(lán)藻細(xì)胞,隨后逐步地構(gòu)建出了一條“三步驟”的反應(yīng)路徑,能使藍(lán)藻將二氧化碳轉(zhuǎn)化為2,3丁二醇,這是一種用于涂料、溶劑、塑料和燃料的化學(xué)品。

  渥美翔太說,由于這些酶在不同生物體內(nèi)可能有不同的工作方式。在實(shí)驗(yàn)測試之前,無法預(yù)測化學(xué)路徑的運(yùn)行情況。經(jīng)過3個(gè)星期的生長后,每升這種藍(lán)藻的培養(yǎng)介質(zhì)能產(chǎn)出2.4克2,3丁二醇——這是迄今將藍(lán)藻用于化學(xué)所達(dá)到的zui高產(chǎn)量,對商業(yè)開發(fā)而言也很有潛力。

  渥美翔太的實(shí)驗(yàn)室正在與日本化學(xué)商旭化成公司合作,希望能繼續(xù)優(yōu)化系統(tǒng),進(jìn)一步提高產(chǎn)量,并對其他產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn),同時(shí)探索該技術(shù)的放大途徑。

  藍(lán)藻是地球上zui大的植物群落,增殖速度非??臁?上?,除了捕獲以藍(lán)藻為食的魚蝦以外,人們很難直接利用這種原始生命體。為了替代化石能源,近年來不少科學(xué)家用藻類代謝出有機(jī)液體,或者氫氣,但單位產(chǎn)量太低。此次美國化學(xué)家調(diào)節(jié)藍(lán)藻的基因,成功地通過光合作用出醇類物質(zhì),是一個(gè)重要突破。如果產(chǎn)自藻類的廉價(jià)燃料有一天能注入發(fā)動(dòng)機(jī),那將是基因技術(shù)的zui大成就。

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