微生物封存二氧化碳的关键技术研究

报告人：刘立明（江南大学）

报告时间：7月9号（周二）下午：15:30-16:30

报告地点：化学学科楼四楼报告厅

个人简介：

主要从事开发合成生物学技术并应用于构建高效微生物细胞工厂，生产有机酸、氨基酸、材料化学品、酸性多糖和植物天然产物的研究与教学工作。作为负责人先后负责国家重点研发计划、国家自然科学基金(重点、优青、面上)项目、江苏省前沿科技引领等国家或省部级项目20余项。在Nat Cata, Nat Comm, Chem Rev, Metab Eng，Green Chem，微生物学报、生物工程学报等国内外生物工程类主流学术期刊上发表学术论文250余篇，其中SCI论文200余篇、授权发明专利75项、出版科技著作3部。研究成果获国家技术发明二等奖(第三)、教育部科技进步一等奖(第一)、江苏省自然科学一等奖(第三)、中国石油与化学工业联合会自然科学、技术发明和科技进步一等奖(第一)等。所培养的学生中有5人获江苏省优秀博士论文、10人获江苏省优秀硕士论文。

CO₂是地球上最主要的温室气体，但同时也是自然界最为丰富的碳一资源。因此，若能发展高效的CO₂捕集和转化技术，将CO₂转化成酯、醇、醚、酸等高值化学品，不仅能有效缓解温室效应，还为化工产品生产拓展了新原料，对我国实现“碳达峰”和“碳中和”具有重要意义。CO₂捕集和转化技术可分为物理、化学和生物三种，其中通过模拟植物光合作用开发的微生物细胞捕集和转化CO₂的技术体系，具有运行成本低、安全性高等特点，为CO₂高效封存提供了一种可持续发展的新方法。但要实现这一目标，核心在于改造微生物直接利用二氧化碳和光能合成高值化学品，为此需要解决两个关键科学问题：如何设计高效的CO₂固定途径？如何为CO₂固定提供充足的能量？为了强化微生物的CO₂固定效率，团队构建了天然CO₂固定羧化途径、重构了杂合卡尔文循环(CBB)途径、创建了人工CO₂固定HWLS线性途径、创建了非ATP依赖的人工CO₂固定途径FGPM。为了，设计了多光源信号输入的光遗传学调控工具、开发了光驱动电子传递系统、创建了光驱动质子泵系统、发展了人工辅因子供应系统、构建了胞内电子再生系统等提高CO₂固定过程的能量供给效率的新方法。通过上述技术集成，构建了系列以CO₂为原料高效生产精细化学品的 “碳负性”人工细胞。