在多重胁迫条件下，由NaHCO3驱动的聚β-羟基丁酸酯（poly-β-hydroxybutyrate）生物合成在Synechocystis sp. PCC6803中的研究

《Journal of Applied Phycology》：NaHCO3-driven poly-β-hydroxybutyrate biosynthesis in Synechocystis sp. PCC6803 under multi-stress conditions

本研究利用高浓度NaHCO3作为无机碳源和应激诱导剂，在光照强（200 μmol photons m?2 s?1）及氮磷缺乏条件下，蓝细菌Synechocystis sp. PCC6803的PHB含量达27.93%。基因表达分析显示phaC和phaE显著上调，同时细胞通过降低ROS并增强抗氧化酶活性促进PHB积累，为可持续PHB生产提供了新途径。

　　

摘要

聚β-羟基丁酸（PHB）的广泛应用受到有机碳原料成本不断增加的限制。蓝细菌能够捕获二氧化碳（CO₂）来生产PHB，但它们在CO₂供应方面面临较高的生产成本。研究表明，碳酸氢钠（NaHCO₃）是藻类培养中供应CO₂的更优选择。在本研究中，高浓度的碳酸氢钠既被用作诱导PHB合成的应激因素，也被用作向蓝细菌细胞提供无机碳的理想方法。实验结果显示，在0.20 mol L^-1的碳酸氢钠浓度下，结合高强度光照（200 μmol光子 m^-2 s^-1）以及氮磷缺乏的条件，蓝细菌 sp. PCC6803的PHB含量达到了最高水平（27.93%）。对关键PHB生物合成基因表达水平的分析表明，phaC和phaE基因分别上调了7.78倍和11.66倍。进一步的实验结果表明，细胞通过降低活性氧（ROS）水平并增强抗氧化酶活性来应对压力，从而促进了PHB的积累。这些发现表明，在应激条件下，高浓度的碳酸氢钠既是一种高效的无机碳来源，也是诱导中PHB积累的应激因子。本研究提供了一种无需有机碳原料、通过光合作用生产PHB的可持续方法。

图形摘要