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这篇综述聚焦蓝藻光合生物制造。蓝藻能将 CO?和太阳能转化为化学品，但存在局限。“应激合成” 范式可激活其合成能力，文章总结了应激对蓝藻生产化学品的影响、机制，探讨挑战并提出策略，为相关研究提供参考。
引言
蓝藻作为地球上最早能进行产氧光合作用的原核生物，在全球碳、氮、氧循环中意义重大，凭借其与植物叶绿体的进化联系以及遗传易操作性，成为光合作用研究的理想模型和光合生物制造的新兴平台。然而，代谢工程虽能引导碳通量生产高附加值产品，但生物质产量、途径扩展性和细胞稳健性等问题，限制了蓝藻在工业中的应用。
在微生物领域，“应激合成” 策略成效显著。比如，真菌中不同应激可激活特定生物合成基因簇；微藻在营养缺乏时会积累脂质；异养细菌在适度应激下能增加代谢产物产量。在蓝藻里，应激反应与次级代谢、碳分配紧密相关，适度应激能优化代谢，提高化学品产量，但过度应激会导致细胞功能障碍。目前，对蓝藻 “应激合成” 机制的全面总结尚缺，本文旨在填补这一空白。
兼容溶质
兼容溶质是一类低分子量、水溶性化合物，能帮助细胞适应温度、盐度等环境应激，通过维持渗透平衡、保护大分子免受损伤来发挥作用。这些溶质包括糖类、多元醇、氨基酸及其衍生物，细胞可从外部吸收或在内部合成。在蓝藻中，不同种类的兼容溶质用于调节渗透势。
环境应激增强蓝藻化学品生产的潜在机制
多种应激条件下，蓝藻生产大宗和高附加值化学品的过程涉及复杂调控。分子和组学技术的发展，让人们对其潜在机制有了更深入的理解，为进一步通过基因工程实现高效生化生产奠定了基础。下面总结了蓝藻中关键的调控机制。（此处原文未详细阐述具体机制，可根据后续研究或已有知识补充相关内容）
挑战与展望
合成生物学的发展，使得设计应激响应底盘细胞，动态调控特定应激下的化学品生产成为可能。以 PCC 6803 为例，利用光诱导启动子 psbA?，能使异丁醇（kivd/yqhd操纵子）合成与昼夜光照周期同步，在特定条件下 9 天内产量可达 308.5mg/L。同时，氮响应工程也取得进展，如 NtcA 介导的相关调控。然而，在大规模工业生产中，仍面临诸多挑战，如如何精准控制应激条件、提高细胞在长期应激下的稳定性等。未来研究需聚焦这些问题，探索更有效的策略，推动蓝藻在工业生产中的广泛应用。
结论
蓝藻光合生物制造为可持续化学品生产开辟了新路径，能将 CO?和阳光转化为大宗和高附加值化学品，实现碳中和。合成生物学工具拓展了改造蓝藻代谢的能力，“应激合成” 策略作为一种强大的非转基因范式，通过环境应激（如高光、营养限制、盐胁迫等）激活蓝藻的生物合成能力，展现出巨大潜力。尽管目前面临一些挑战，但随着研究的深入和技术的发展，蓝藻光合生物制造有望在未来可持续化学工业中发挥重要作用。
