摘要
CO2是最主要的温室气体,也是储量丰富的碳资源.发展CO2的高效资源化利用技术可缓解迫切的能源和环境压力,是实现"双碳"目标的重要途径.蓝细菌可通过光合自养的方式将CO2转变为有机物,是开发光驱动细胞工厂并直接利用CO2生产化合物的主要微生物底盘.聚球藻作为蓝细菌的典型代表,生长快、遗传背景清楚、营养需求低,是目前光驱动合成生物学的热门底盘.在当前"碳达峰"和"碳中和"的"双碳"背景下,聚球藻底盘的研究正迎来前所未有的机遇.本文从自然进化、地球物理局限、土地气候依赖、太阳能转化效率等角度探讨了蓝细菌底盘开发的理性和机遇;分析了其在能源生产、化合物制造和碳汇与碳捕集中的应用潜力和愿景;从碳固定、光能捕捉和生物多样性的层面讨论了蓝细菌的代谢潜能.在上述基础上,系统综述了基因编辑、适应性进化、多元抗逆和光驱动细胞工厂这些蓝细菌合成生物学的热点研究领域近期的重要研究进展,并对当前所面临的挑战与难题进行了梳理,分析提出了可行的应对策略.对这些问题和挑战的深入探索有望推动光能捕获、固碳、抗逆、代谢网络重编等方面研究的突破,开发出超越自然进化的高效光合底盘,并最终建造高版本的光驱动细胞工厂,助力"双碳"目标的实现.
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