聚磷蓝藻Synechocystis sp. GS-SphU构建及其磷掺杂生物炭的农业循环利用研究

本研究发现通过基因改造（slr0741基因失活）获得的高效聚磷蓝藻Synechocystis sp. GS-SphU，其磷吸收能力达野生株3倍（胞内积累5.5%磷），电镜显示其形成特殊多聚磷酸盐（polyP）颗粒分布。添加10%该藻生物炭使产品磷含量提升2.14-3.56倍，显著优于野生株（1.3-1.96倍），为废水磷回收与农业生物肥料（P2O5含量可比肩鸟粪石）提供了闭环解决方案。

　　

Highlight

Construction of a plasmid for slr0741 gene inactivation in a cyanobacterium Synechocystissp. 6803 GS

为失活蓝藻Synechocystissp. 6803 GS中的slr0741基因，我们使用高保真Q5 DNA聚合酶（New England Biolabs, USA）和引物对SphU_Fwd/SphU_Rev（表A1）扩增出1816 bp的slr0741基因片段。该片段经纯化后连接至线性化并去磷酸化的pUC119载体，获得SphU_pUC119质粒。为实现slr0741基因失活，我们通过PCR将卡那霉素抗性盒（KanR）插入该基因内部，最终成功构建Kan-SphU_pUC119质粒载体。

Synechocystissp. 6803 GS-SphU strain**

获得Kan-SphU_pUC119质粒后，我们着手构建具有强化磷吸收与积累能力的转基因蓝藻株。通过将质粒DNA转化至Synechocystissp. PCC 6803 GS，并经过四代含卡那霉素（25 μg/mL）的BG-11平板筛选，成功获得抗性克隆，表明携带卡那抗性盒的质粒已整合至蓝藻基因组。

Conclusion

所构建的Synechocystissp. GS-SphU菌株可积累5.5%的磷（为原始菌株的3倍），并在胞内封存。该菌株在培养基磷浓度高达50 mg/l时仍能保持较高生物量产量，而原始菌株在10 mg/l P-PO₄时生物量即显著下降。透射电镜（TEM）分析表明，磷主要以大型多聚磷酸盐颗粒形式储存，且工程菌独特地形成众多分布于细胞质中的小微粒。