Green Carbon

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Green Carbon is an interdisciplinary journal promoting cutting-edge science and technology developments of green resources, green conversions, green processes and green products leading to low, zero or negative carbon emissions.

英文原题：Recent Advances in Microalgae-driven Carbon Capture, Utilization, and Storage: Strain Engineering through Adaptive Laboratory Evolution and Microbiome Optimization

作者：Zhongshi He, Jing Wang, Yantao Li*

01

01 背景介绍  

     Background

       随着全球碳中和目标的推进，二氧化碳捕集、利用与存储（CCUS）技术成为应对气候变化的重要手段。其中，微藻因其高效的光合作用和对多种碳源的利用能力，成为生物碳捕集研究的重要内容。然而，传统的基因工程方法虽能提升微藻的碳固定能力，但在技术可行性和公众接受度方面仍面临挑战。因此，自适应实验进化（Adaptive Laboratory Evolution, ALE）与微生物组优化（microbiome optimization）作为非转基因改造策略（non-GMO technology），正受到广泛关注。

       近日，马里兰大学环境科学研究中心（University of Maryland Center for Environmental Science）李彦韬教授团队在Green Carbon发表题为“Recent Advances in Microalgae-driven Carbon Capture, Utilization, and Storage: Strain Engineering through Adaptive Laboratory Evolution and Microbiome Optimization”综述文章。该研究系统总结了自适应实验进化和微生物组优化在提升微藻CCUS效率方面的最新进展，并探讨了现阶段的研究难题和未来的研究方向。

02 文章简介

     Introduction

自适应实验进化提升微藻碳捕集效率

       自适应实验进化通过长期培养，使微藻在特定环境压力下进化出更强的碳固定能力。例如，在模拟燃煤烟气（高CO₂、NOₓ、SOₓ）环境中进化出的微藻菌株，碳捕集效率可提高20%以上。此外，ALE还能够增强微藻对高盐度、高温、酸碱变化等极端环境的耐受性，使其在工业应用中更具适应性。

微生物组优化促进微藻生长

       （藻际）微生物组优化策略通过调节微藻周围的共生菌群，提高其对营养物质的吸收效率，并增强抗逆能力。例如，在污水或沼气环境中培养的微藻与共生微生物互作，可显著提升碳捕集能力，并降低污染物浓度。这一方法为构建稳定高效的微藻-微生物CCUS系统提供了新思路。

总结及展望

       自适应实验进化和微生物组优化的结合，为微藻CCUS技术提供了一条全新的非转基因优化路径。未来，随着合成生物学、人工智能和自动化筛选技术的发展，自适应实验进化的实验效率将进一步提高，而微生物组优化的调控机制也将更加精细化。微藻不仅在工业碳捕集、生物燃料生产和环境修复等领域展现出更广阔的应用前景，同时在高价值副产物合成方面的潜力也在不断被挖掘。这些进展将推动绿色低碳产业的发展，并助力构建以科技创新为核心的新质生产力，为全球碳减排和可持续发展提供新动能。

03 作者

     Author

李彦韬 教授

       李彦韬（Yantao Li），马里兰大学环境科学中心海洋与环境技术研究所（IMET）终身教授，长期从事微藻生物学与生物技术研究。研究重点包括：微藻脂质合成、代谢及脂质体生物发生的调控机制，以期优化微藻生物燃料及高价值化合物（如类胡萝卜素和Omega-3脂肪酸）的生产；工程改造微藻，通过合理设计改造微藻的代谢路径，提高目标产物的合成效率和微藻碳捕集效率；微藻资源的生物炼制，将微藻作为可再生生物质资源，研究其向生物燃料及其他高附加值产品的转化过程。担任Journal of Phycology副主编，并在多个国际顶级期刊上发表了多篇高影响力论文。

04 论文信息

     Information

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论文信息

He Z, Wang J, Li Y. Recent Advances in Microalgae-driven Carbon Capture, Utilization, and Storage: Strain Engineering through Adaptive Laboratory Evolution and Microbiome Optimization[J]. Green Carbon, 2024.

论文网址

https://doi.org/10.1016/j.greenca.2024.10.001

论文下载

Recent Advances in Microalgae-driven Carbon Capture, Utilization, and Storage Strain Engineering through Adaptive Laboratory Evolution and Microbiome Optimization.pdf

供稿：何中石 博士研究生

（美国马里兰大学环境科学研究中心）

编辑：Green Carbon 期刊中心

审核：Green Carbon 期刊中心

关于

Green Carbon

Green Carbon（绿碳，ISSN 2950-1555）是由中国科学院青岛生物能源与过程研究所创办、与科爱集团联合出版的开放获取英文学术期刊，聚焦绿色碳资源的开发与利用、化石碳资源的绿色转化与利用、排放碳资源的固定与利用，以及多尺度碳循环的分析与管理等主题，推动可持续发展领域的科技创新，打造多学科融合的国际一流学术交流平台。期刊将发表原创性研究论文、综述类文章、社论、简短通讯、观点和专题类文章。

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