负碳人工光合群落的设计、优化与应用

CO_(2)生物转化技术的开发为解决能源转型和气候变化问题提供了可能。人工光合群落是由密切协作的光合自养微生物与异养微生物组成的新一代生物炼制平台,能够通过群落成员间的互利代谢分工,高效地利用光能将CO_(2)直接转化为生物质和多种化学品,是实现负碳生物制造的潜在途径之一,因其在适用性和鲁棒性方面的优势受到了广泛的关注。近年来,随着系统生物学研究和合成生物技术的快速发展,多种研究策略被用于人工光合群落的设计与优化,取得了长远的进展,促进了对光合群落生产的理解。本文综述了光合群落的互作机制、独到优势和系统生物学研究方法,着重介绍人工光合群落的底盘升级、固定化/区室化技术、加强内部多层次调控等设计与优化策略以及在不同领域的应用进展。在此基础上,探讨了进一步将人工光合群落规模化应用所面临的光合效率和中间碳水化合物限制以及外源生物污染等潜在挑战,对纳米半导体材料杂合、物种间精细互作关系调控、基于多组学数据的群落模型构建等未来的改造方向和研究策略进行了展望。

芳香类天然产物的合成生物学研究进展

植物芳香类天然产物具有重要的药用价值,可制成具有抗菌、抗炎、镇痛、抗氧化、杀虫驱虫、祛痰止咳、安神镇静和抗肿瘤等药效的医药保健用品。然而,由于植物中芳香类天然产物含量较低并且难以提取和纯化,严重限制了其工业化生产及应用。合成生物学和代谢工程技术的发展为天然产物的生产提供了新的思路,可以利用人工微生物细胞工厂来实现多种芳香类天然产物的高效合成。文中介绍了芳香类天然产物的种类、合成途径和关键酶,综述了近年来国内外通过合成生物学技术合成芳香类天然产物的研究进展,探讨了当前研究所面临的挑战及潜在的解决策略,以期对芳香类天然产物生物合成研究工作提供参考。