技术路线
蓝藻中的乙醇生产途径
3.3 关键技术
PCR技术、三亲结合转移法、转基因技术
3.4 可行性分析
现阶段转基因技术已经成熟，在蓝藻的转化中两种酶可以成功的表达。
4. 本项目的特色与创新之处
4.1 本项目的特色
将光合作用固定的二氧化碳直接到 生物能源乙醇的转化。
4.2 本项目的创新之处
转基因蓝藻制备燃料
环保新革命
目录
1.研究依据 2.研究内容及目标 3.研究方案及分析 4.特色及创新之处 5.年度研究计划及预期研究结果
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1.研究依据
• 研究蓝藻制取燃料有利于缓解当下的能 源危机，随着化石燃料如煤、石油、天 然气等不可再生能源日益匮乏，而且污 染严重导致了一系列环境污染问题。我 们迫切需要一种低污染，效率高，环保 的新能源，这就是利用蓝藻生产燃料。 日前，中科院在基因工程蓝藻合成乙醇、 脂肪醇等分子取得进展，在技术上实现 了生物燃料在单一光合蓝藻细胞内的合 成。同时，美国加州大学洛杉矶分校的 科学家于2009年12月中旬宣布,他们成 功开发出一种能将二氧化碳转化为液体 燃料的转基因蓝藻。这种蓝藻能通过光 合作用消耗二氧化碳并产生异丁醇。 蓝藻作为理想开发燃料的载体，近年 欧美科学家正着手研究从海藻中提取生 物能源的全新技术。因为蓝藻可以产生 氢气，若加以利用，这种生物制氢将成 为新的燃料，他具有低耗能少污染等特 点。尽管蓝藻制氢还处于研发阶段，但 随着基因工程，大规模培养技术的发展 及反应器的优化和造作成本的降低，蓝 藻将会为我们迎来清洁能源时代
3.2 试验方法
• • • • • • • • • （1）培养蓝藻，在适宜的条件下筛选所需的样品 （2）培养所需的大肠杆菌，并进行PCR反应 （3）大肠杆菌的转化和筛选 （4）蓝藻的转化（三亲结合转移法） （5）转基因藻的筛选与纯化 （6）基因水平检测 （7）蛋白质水平检测 （8）乙醇脱氢酶和丙酮脱羧酶活性的检测 （9）乙醇检测
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2.项目的研究内容、研究目标，以及拟解决的关键 科学问题
2.1研究内容
蓝藻是地球上醉的的植被群落，增 殖速度非常快。不过人们很难直接 利用这种原始生命体。为了替代化 石能源，近年来不少科学家用藻类 代谢出有机液体，或者氢气，但单 位产量太低。这使得蓝藻制备燃料 成为一个很难跨越的瓶颈，如何提 高蓝藻制备燃料产率成为研究重点
2.2研究目标
• 蓝藻是一类能够进行植物型放氧 光合作用且易鱼基因工程改造的 原核微生物。通过基因工程构建 高效定向生物合成生物燃料的代 谢途径，实现在单一生物体内从 太阳能和二氧化碳到生物燃料的 直接转化，便可有效提高能量的 损失及提高产量。
2.3 拟解决的关键科学问题
• 首先利用基因工程对蓝藻进行改 造，使其能产生醇类或者氢等可 做燃料的物质，这是一种用于制 造燃料和塑料的前化学品，也是 生产生物化工原料替代化石燃料 的第一步。需要补充的是蓝藻中 缺少丙酮酸脱羧酶，乙醇脱氢酶 的表达不可控，必须按照合成生 物学的理念在基因水平上重新设 计蓝藻，使其具备这种能力。
3.研究方案及可行性分析
3.1 研究方案
（1）将酿酒酵母的乙醇脱氢酶和丙酮 脱羧酶，整合到蓝藻-大肠杆菌穿梭表 达载体上； （2）在大肠杆菌中扩增后通过三亲结 合转移法，将载体转入蓝藻，在卡那霉 素的培养基上筛选转化子。 （3）并将转基因大肠杆菌和蓝藻通过 检测，在含转基因的大肠杆菌中乙醇产 率的变化。
利用光合自养的方式，根据其代谢 途径的特点，选择丙酮酸作为中间 代谢物来生产目标产品乙醇。
5. 年度研究计划及预期研究结果
5.1 年度研究计划 5.2 预期结果
乙醇脱氢酶和丙酮脱羧酶在大肠杆菌 中表达，转外援基因的蓝藻中乙醇的 产量增加。