微藻是一种我们肉眼看不见的藻类群体，它们的结构很简单，却是让海洋生态系统有效运行的关键生物，它们含有叶绿素a，因而可以进行光合作用，制造丰富的有机物，并释放氧气，为海洋生物源源不断地生产生存所需的基本物质。

在化工领域，小小的微藻可是大有作为，它们可以吸收二氧化碳并产生可作为生物燃料的油。更重要的是，这些生物燃料有可能是碳负性的，有望成为传统化石燃料的替代品。

碳负性，简单来说就是生物燃料产生的碳，有大部分归还土壤，形成惰性碳库，只有少量的碳被释放到大气中，这样就产生净的碳吸收，这个平衡就称之为“碳负性”。比如一种生物燃料可产生25%的碳归还土壤，有20%的碳被土壤吸收，只有5%的碳经过微生物的作用被释放到大气中，我们就可以称这种燃料是碳负性的。

然而，在此前很长的一段时间里，科学家们对这些微藻产生油脂的生物过程还不完全清楚。最近，由中国科学院青岛生物能源与生物加工技术研究所（QIBEBT）徐健教授领导的一个研究团队发现了一种蓝光基因传感器，该传感器可调节工业微藻中的油合成，并对这一发现进行了探索，以使微藻的油产率加倍。

此外，他们还提出了一种名为蓝光诱导油合成（BLIO）的新技术，该技术在基于微藻的二氧化碳转化为生物燃料方面具有重大意义。他们的研究结果发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。

在产油微藻中，营养缺乏、强光或高温等环境压力通常会导致油积累。这些高能量密度油是三酰甘油（TAG），是生物柴油的前体。微藻生长速度快，含油量高，是一种很有前途的三酰甘油生产原料。科学家们早就知道，石油生产是微藻细胞在亿万年的时间里对环境压力反应的一部分，但利用这一知识提高石油产量很难，因为他们对这一过程的工作原理缺乏充分的了解。

长期以来，QIBEBT研究团队一直在寻找一种更好的方法来诱导微藻产油。QIBEBT单细胞中心的博士后研究员张鹏说：“新的环境刺激可以在不影响生物产量的情况下高效、精确地控制细胞标签组装，这是非常理想的。”

十多年来，该团队一直在研究工业含油微藻海洋微绿球藻，这是一种海洋微藻，可以从海水和二氧化碳中产生高价值的油。他们为寻找一种新的刺激措施而进行了漫长的探索，这种刺激措施可以更精确地控制石油生产，最终使他们获得了成功。研究团队发现了一条之前未知的“蓝光-NobZIP77-NoDGAT2B”通路。

当微藻处于氮等营养物质充足的环境中时，微藻的细胞核内一种叫NobZIP77的蓝光基因感应调节器会抑制NoDGAT2B等产油酶的表达，来阻止三酰甘油的产生。但是，当氮等营养物质被耗尽的时候，微藻体内吸收蓝光的叶绿素a会减少，这会导致更多的蓝光进入细胞核，这使得NobZIP77对产油酶的抑制被解除，最终释放更多的三酰甘油。

单细胞中心副教授辛毅补充道：“这种将光感应与标记合成联系起来的简洁机制之前并不为人所知，因此非常令人兴奋。”基于这些发现，该团队发明了BLIO技术，在该技术中，去除NobZIP77的微藻首先暴露在白光下，然后暴露在蓝光下。这导致在恒定白光（白光由多种色光叠加而成）下，三酰甘油的峰值生产力是未改性微藻的两倍。

“光质量是一种非常理想的控制工具。因此，我们在这项研究中的发现为原料开发、光生物反应器设计或生物过程控制指明了一个新方向，”单细胞中心负责人、该研究的资深作者徐健说。研究人员认为，这种遗传机制广泛存在于微藻和高等植物中，并展望了BLIO技术及其变体在需要将二氧化碳高效转化为油或其他大分子的环境中发挥作用的未来。

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