光合能效实时测定新方法：基于集胞藻PCC 6803的光热呼吸联用技术

这篇研究开创性地开发了光热呼吸联用技术（Photo-CR），通过同步监测代谢热流（heat flow）和氧释放量，首次实现了光合效率（PE）的实时直接测定。该方法突破了传统脉冲调制荧光技术（PAM）的局限，揭示了集胞藻（Synechocystis sp. PCC 6803）在360 μmolphotons·m-2·s-1光强下的最大PE为2.3±0.4%，并量化了Mehler循环等副反应能量损耗，为光生物技术优化提供了全新工具。

　　

亮点

光热呼吸联用技术（Photo-CR）实现了水生光养生物光合能量通量与效率的实时直接量化，完整捕获了包括Mehler循环在内的光合机器动态过程。该方法支持跨物种/条件比较，通过LED切换实现灵活光谱调控，在生物燃料生产等应用场景中具有重要优化潜力。未来可通过流通式系统进一步提升通量精度。

结果与讨论

本节系统阐述了测量原理，证实了光合产热与氧释放速率的高度相关性，并在低光（LLC）与高光（HLC）条件下测定了488.5±0.3 kJ·mol_O2^-1的氧热当量。通过与莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）等真核微藻的对比分析，凸显了本方法在光合参数快速（数小时内）测定方面的独特优势。

结论

Photo-CR技术革新性地解决了传统方法（如PAM荧光法）因藻胆体干扰、呼吸/光合电子流重叠等问题导致的光合效率低估，为光生物技术筛选优化提供了全新维度。测得集胞藻最大能量守恒通量达5.2±0.8 W·g_CDW^-1，其26.4±5.8 kJ·g_CDW^-1的光能产率数据为生物太阳能系统设计提供了关键基准。