近年來藻類領(lǐng)域國家級(jí)科研項(xiàng)目
生命起源于海洋，在海洋中，最基礎(chǔ)、最原始的是單細(xì)胞海藻。海藻在三十五億年前就已經(jīng)出現(xiàn)了，在生物界也算是活化石的存在，至今依然支撐著海底生物的生命系統(tǒng)多元化。藻類如在功能性食品、食品添加劑、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值和潛力已被廣泛認(rèn)可。因此，近年來國家在藻類領(lǐng)域投入了大量科研經(jīng)費(fèi)，以加快藻類技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，“二氧化碳煙氣微藻減排技術(shù)”項(xiàng)目，2016-2020年，項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi) 2640萬元，牽頭單位 浙江大學(xué)，項(xiàng)目首席科學(xué)家 程軍教授經(jīng)過4年技術(shù)攻關(guān)，浙江大學(xué)牽頭聯(lián)合國內(nèi)19家高校、科研院所和龍頭企業(yè)完成了微藻固碳工程示范，為二氧化碳資源化利用、實(shí)現(xiàn)碳中和國家目標(biāo)貢獻(xiàn)了具備經(jīng)濟(jì)可行性的技術(shù)方案。“微藻固定二氧化碳示范能力可達(dá)每年萬噸級(jí)，固碳微藻相關(guān)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值超2億元。開發(fā)了微藻固定燃煤煙氣二氧化碳的高效藻種、關(guān)鍵設(shè)備和核心技術(shù)，找到了規(guī)模化高效低成本工程實(shí)施的微藻固碳技術(shù)工藝路線。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)攻克了微藻固定煙氣二氧化碳的關(guān)鍵核心技術(shù)，獲得了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并形成了技術(shù)集成系統(tǒng)，建成的產(chǎn)業(yè)工程示范取得了顯著的經(jīng)濟(jì)環(huán)境和社會(huì)效益�？傮w而言，微藻固碳項(xiàng)目對解決我國普遍存在的溫室氣體二氧化碳減排經(jīng)濟(jì)效益差的問題進(jìn)行了有益嘗試。截至目前，該項(xiàng)目成果已在山東、江蘇、廣西、海南等地區(qū)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣。它為煙氣二氧化碳減排的商業(yè)化運(yùn)行和降低生物固碳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本提供了經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)路線選擇。國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“藍(lán)色糧倉科技創(chuàng)新”重點(diǎn)專項(xiàng)，“重要養(yǎng)殖藻類種質(zhì)創(chuàng)制與高效擴(kuò)繁”項(xiàng)目，2018-2022年， 項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)2198萬元，牽頭單位 中科院海洋研究所，首席科學(xué)家 王廣策研究員“重要養(yǎng)殖藻類種質(zhì)創(chuàng)制與高效擴(kuò)繁”項(xiàng)目是國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“藍(lán)色糧倉科技創(chuàng)新”重點(diǎn)專項(xiàng)中唯一的一項(xiàng)藻類相關(guān)項(xiàng)目，項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)達(dá)2198萬元，牽頭單位為中國科學(xué)院海洋研究所，課題主持單位包括中科院海洋研究所、寧波大學(xué)、溫州大學(xué)、中國水產(chǎn)科學(xué)院黃海水產(chǎn)研究所、中國科學(xué)院水生生物研究所、山東東方海洋科技股份有限公司，其他參與單位還包括集美大學(xué)、中國科學(xué)院北京基因組所、國投生物科技投資有限公司、南京大學(xué)等12家企事業(yè)單位。該項(xiàng)目旨在突破基因組選育和編輯等技術(shù)瓶頸，培育壇紫菜、江蘺等主導(dǎo)養(yǎng)殖藻類新品種，開發(fā)養(yǎng)殖新對象，建立從良種選育、制種、高效育苗到健康養(yǎng)殖的“育、繁、推”一體化生產(chǎn)技術(shù)體系，整體提高我國主導(dǎo)養(yǎng)殖藻類產(chǎn)業(yè)的良種覆蓋率和貢獻(xiàn)率，完善藻類養(yǎng)殖新對象的人工養(yǎng)殖技術(shù)，實(shí)現(xiàn)其規(guī)模化、集約化和市場化。國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“合成生物學(xué)”重點(diǎn)專項(xiàng)，“藥用單細(xì)胞真核微藻工程株的設(shè)計(jì)構(gòu)建”項(xiàng)目，2019-2024年，項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)2875萬元，牽頭單位 深圳大學(xué)，首席科學(xué)家 胡章立教授 單細(xì)胞真核微藻是理想的“藥物細(xì)胞工廠”，符合低碳與綠色藥物生產(chǎn)的需求，具備生長周期短、光合效率高、培養(yǎng)成本低等優(yōu)勢，目前，微藻藥物已經(jīng)成為國際研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，市場需求很大。以色列、愛爾蘭、美國等都有公司開發(fā)出集中微藻合成藥物，我國微藻基礎(chǔ)理論研究的科研實(shí)力也很雄厚，這些都為項(xiàng)目的啟動(dòng)奠定了基礎(chǔ)。但目前，相關(guān)領(lǐng)域的研究還面臨著理論和技術(shù)的瓶頸，比如：缺乏合成生物學(xué)平臺(tái)，效率相對較低，調(diào)控機(jī)制不清等。本項(xiàng)目由深圳大學(xué)牽頭，聯(lián)合北京大學(xué)、清華大學(xué)、中國科學(xué)院水生生物研究所、中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所和北京大學(xué)深圳研究生院等6家單位共同承擔(dān)。目標(biāo)就是針對藥用單細(xì)胞真核微藻設(shè)計(jì)構(gòu)建面臨的基礎(chǔ)理論與技術(shù)瓶頸，闡明細(xì)胞器基因組理性設(shè)計(jì)與合成裝配的原理，揭示細(xì)胞核基因組定向改造與精準(zhǔn)調(diào)控的機(jī)制，建立藥用單細(xì)胞真核微藻工程藻株庫，實(shí)現(xiàn)工程藻株規(guī)模培養(yǎng)與藥用化合物制備的工程示范。國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“合成生物學(xué)”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目，“微藻底盤細(xì)胞的理性設(shè)計(jì)與系統(tǒng)改造”項(xiàng)目，2021-2026年，總經(jīng)費(fèi)1949萬元，牽頭單位 河南大學(xué)，首席科學(xué)家 王強(qiáng)教授 光合作用是地球上幾乎一切生命活動(dòng)的能量和物質(zhì)來源。當(dāng)前，光合作用合成生物學(xué)成為國內(nèi)外新的研究熱點(diǎn)，開啟了以微藻細(xì)胞工廠為基礎(chǔ)的綠色生物制造技術(shù)研究新時(shí)代。河南大學(xué)以張立新教授和王強(qiáng)教授為首的光合團(tuán)隊(duì)立足“碳中和”和“高質(zhì)量發(fā)展”的國家重大戰(zhàn)略需求，重點(diǎn)研究微藻光合作用與生物合成領(lǐng)域相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)問題，創(chuàng)建面向生物制造的綠色細(xì)胞工廠并實(shí)現(xiàn)工程化示范。在上述基礎(chǔ)上，構(gòu)建微藻環(huán)境污染物生物減排與生物質(zhì)綜合利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)體系，在通過生物煉制獲得高值產(chǎn)品的同時(shí)，解決污染物排放帶來的環(huán)境問題，并在蘭考張莊建立了“水-藻-魚”水產(chǎn)生態(tài)循環(huán)養(yǎng)殖新模式，推動(dòng)了光合成生物學(xué)在生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域的革新發(fā)展。國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“合成生物學(xué)”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目，“真核微藻光合元件的高效挖掘與適配重構(gòu)”項(xiàng)目，2020-2024年，牽頭單位 西湖大學(xué)，首席科學(xué)家 李小波教授 藻類可以分很多種，綠藻、紅藻、硅藻、褐藻等等。該項(xiàng)目選擇藻類作為主要模式生物，主要研究兩種單細(xì)胞物種：一種是萊茵衣藻的淡水綠藻，是最接近陸地農(nóng)作物生長模式的藻類，它的進(jìn)化策略更容易應(yīng)用借鑒到陸地農(nóng)作物上；另一種是三角褐指藻的硅藻，是海洋中最豐富的藻類，進(jìn)化出了多種獨(dú)特的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，例如葉綠體被四層膜包被，細(xì)胞壁由無機(jī)的二氧化硅組成等，具有先天的捕光優(yōu)勢。通過研究藻類的捕光和固碳，以達(dá)到綠藻提供營養(yǎng)添加劑和生物柴油前體脂類等產(chǎn)品的作用，其中工程改造后的綠藻已經(jīng)被用來生產(chǎn)藥用蛋白，將進(jìn)一步應(yīng)用到其他陸地農(nóng)作物。利用高通量的遺傳操作技術(shù)將硅藻中特殊的捕光天線蛋白與色素轉(zhuǎn)移到綠藻中去，以此來提高綠藻的光合作用效率，從而在一定條件下，增加綠藻的產(chǎn)量。同時(shí)，關(guān)于提高光合作用效率的研究最終也可以應(yīng)用到陸地上的農(nóng)作物上，從而提升農(nóng)作物的生物總量。
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