近日，中国科学院近代物理研究所生物物理室科研人员在重离子束诱变选育高效固碳微藻工程株研究中取得新进展，研究发现重离子束辐射诱变对四尾栅藻突变株能量转换和碳代谢途径影响显著，同时，获得兼具高效固碳能力和抗逆性的四尾栅藻突变株。相关研究成果发表在生物技术类权威期刊Bioresource Technology上。

微藻是一类在水域环境中广泛存在的单细胞水生植物，具有光合效率高、生长周期短、高值代谢物丰富等特点，在碳捕获与封存、“三废”绿色处理和资源化利用等方面的应用前景广阔，可助力我国“双碳”目标的实施。然而，当前微藻生物固碳产业的发展面临一个关键技术挑战：缺乏高效的固碳工程藻株。此外，对微藻的碳代谢和能量转换机制缺乏系统全面的了解，也限制了微藻固碳技术的进一步发展和广泛应用。为此，深入研究微藻的生物学特性和代谢途径，开发出能够高效固碳的微藻工程株，将是推动该领域技术进步的关键。

科研人员利用兰州重离子研究装置（HIRFL）提供的碳离子束，对环境适应性强的四尾栅藻进行了诱变选育，获得了两株光合特性、固碳能力与野生型对比鲜明的突变株；其中高固碳能力突变株生物量积累高于野生型的28.34 %，并且表现出对长时间高光胁迫的适应性。通过对两株突变株光合特征与比较蛋白组学的关联分析，科研人员发现重离子束辐射诱导的中心碳代谢差异蛋白对突变株固碳能力强弱起到重要调控作用；另外，与突变株固碳能力关联的三羧酸循环差异调控，为高效固碳微藻工程株选育提供了潜在靶点。

该研究成果为选育高效固碳的微藻工程株开辟了新途径，并证实了重离子束诱变育种技术在培育具有工业应用潜力的抗逆性突变藻株方面具有显著的优势。

该研究得到了国家自然科学基金青年基金项目、甘肃省自然科学基金重点项目、国家重点研发计划等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.130965

图1 ：重离子束诱变选育和突变株比较蛋白组学关联分析流程

图2: 突变株表型相关差异蛋白分析

(生物物理室    供稿)