微藻固碳产脂机制与调控策略研究进展：从光合作用到生物柴油可持续生产

本综述系统探讨微藻通过光合作用固定CO2合成脂质（TAG）的最新十年研究进展，重点分析营养胁迫、光调控、基因工程等八大调控策略，为微藻生物柴油（Biodiesel）产业化提供多维度协同优化方案，助力碳中和目标实现。

　　

Section snippets

CO₂ immobilization of microalgae

光合作用为微藻脂质生物合成提供基础能量和碳骨架。微藻生长启动水生碳循环并构成食物网基础[22]。微藻的完整化学反应计量式可表示为：

4CO₂ + Nutrition + H₂O + Light → 4CO_0.48H_1.83N_0.11P_0.01 + 3?O₂

在光反应阶段，光系统II（PSII）、光系统I（PSI）和ATP合酶捕获太阳能并生成ATP和NADPH。

Nutrient starvation for regulating lipid synthesis in microalgae

微藻通过储存脂质作为能量储备来应对营养缺乏胁迫。研究发现磷、硫等营养缺陷显著影响微藻生长，将代谢通量从光生物合成转向脂质合成[41]。Alma Edith Gómez-De la Torre发现磷浓度对小球藻（Chlorella）脂质含量影响更大，低磷浓度下脂质含量和产率达到峰值[42]。

Mechanism mediated by hormesis

毒物兴奋效应（Hormesis）最初被称为Arndt-Schulz定律或Hueppe规则，是生物学基本概念[155]。该效应指植物对低剂量化合物生化反应失衡或毒物作用的响应方式，通过过度补偿重建体内稳态而非抵消毒物负面影响。因此生物体对低剂量毒物表现出生长刺激反应，但在高剂量或毒性条件下则不同。

Prospects

通过系统性文献检索筛选，本综述分析931项研究并聚焦233篇微藻固碳产脂领域核心成果。分析表明该领域的可持续发展需要多维度协同策略：以基因改良高产藻株为基础，结合优化共培养条件下的快速生物量积累，通过精准两阶段胁迫诱导实现靶向脂质增强，并整合下游提取转化技术形成闭环产业链。