图尔库大学 蓝细菌的图像，托里波丝
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0 我们时代面临的巨大全球挑战，包括气候变化、能源安全和自然资源稀缺，推动了从线性化石燃料经济向可持续生物循环经济的转变
采取这一步骤需要进一步发展生产可再生燃料和化学品的新兴技术
光合微生物，如蓝细菌和藻类，在满足我们对可再生化学品的需求和减少全球对化石燃料的依赖方面显示出巨大的潜力
这些微生物有能力利用太阳能将CO2转化为生物质和各种不同的富含能量的有机化合物
蓝细菌也能够拥有新的合成生产途径，使它们能够作为活细胞工厂生产目标化学品和燃料
乙烯是最重要的有机商品化学品之一，全球年需求量超过1.5亿吨
它是生产塑料、纤维和其他有机材料的主要构件
“在我们的研究中，我们使用了基因工程蓝藻集胞藻
表达从植物病原体丁香假单胞菌获得的乙烯形成酶的PCC 6803
蓝细菌细胞中埃菲尔的存在使它们能够利用太阳能和空气中的二氧化碳生产乙烯，”副教授阿拉赫瓦尔迪耶娃-铃音说
乙烯具有高能量密度，这使得它成为一种有吸引力的燃料来源
目前，乙烯是通过化石烃原料的蒸汽裂解产生的，导致大量CO2排放到环境中
因此，开发绿色合成乙烯的方法具有重要意义
“尽管在生产乙烯的重组蓝细菌上已经报道了非常有希望的结果，但是对于工业应用来说，可用的光生产系统的总体效率仍然非常低
博士后研究员辛杜贾·瓦杰威尔说:“工程蓝藻的乙烯生产率是降低成本和提高效率的最关键的变量。”
然而，蓝细菌对于高效生产有几个限制，因为它们主要积累生物质，而不是期望的产品
“它们拥有一个巨大的光合作用的光收集天线，导致悬浮培养中的自我遮蔽和有限的光分布，从而降低了生产率
最大的限制是细胞的生产周期很短，只有几天，”阿拉维尔迪耶娃-铃音解释说
为了解决这两个问题，研究人员将产生乙烯的蓝细菌细胞包裹在薄层藻酸盐聚合物基质中
这种方法极大地限制了细胞的生长，从而为乙烯的生物合成提供了有效的光合代谢物
它还提高了弱光条件下的光利用率，并强烈促进细胞适应性
结果，人工生物膜实现了长达40天的乙烯可持续光生产，光转化为乙烯的效率为3
比常规悬浮培养高5倍
这些发现为进一步开发用于乙烯生产的高效固态光合作用细胞工厂以及将该过程扩大到工业水平开辟了新的可能性
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