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黄芳研究员作“面向碳中和的太阳能光转化制氢研究”学术分享
发布时间:2023-06-15      作者:    点击:[]    分享到:

6月12日下午,生命科学与医学部第六十期木香学术沙龙于博望报告厅顺利举行,邀请黄芳研究员作为主讲嘉宾进行学术分享,一百多位学部师生参加,报告由付爱根教授主持。

(付爱根教授介绍主讲嘉宾)

首先,黄芳研究员介绍了当前的研究背景,气候变暖和环境污染作为当今世界的两大危机严重威胁了生态平衡和人类生存,为了实现全球二氧化碳净零排放,因此要进行碳中和。氢气是一种重要的“零碳”清洁燃料,也是氨、甲醇合成等反应的重要原料,是实现能源转型和碳中和的重要载体。微藻细胞能利用光合作用产氢,还可以进行光合固碳,是绿色可再生制氢的典范。目前由于缺乏符合工业化要求的高产氢微藻株系和高经济效益的制氢光生物反应器,使其无法进行产业化。

(黄芳研究员分享主讲内容)

随后,黄芳研究员介绍当前的研究目标,通过找出微藻光合产氢的关键基因和调节控制点为高产氢突变体提供理论和生物材料基础;通过创建与国外不同的新突变体库,提升我国在该领域的核心竞争力。

黄芳研究员在研究中利用蛋白质组学分析衣藻光合产氢的代谢网络,为遗传改良提供可操作靶标,通过正向遗传学方法构建插入突变体库,进行大规模筛选后获得了一批衣藻高放氢突变体,其中hpm91突变体的光合活性高于野生型,抗氧化能力强于野生型,hpm91突变体细胞的ROS水平低于野生型,通过将反应体系进一步放大,确定了该藻种的应用价值。因此hpm91是一个具有规模化培养和持续高产氢潜力的材料。之后将藻氢与氢燃料电池耦联,实现转化发电并带动马达运转,证明了藻氢纯度高,无需纯化就能应用。在实验室中打通了高产氢藻株从光合制氢、藻氢储存到氢气应用的链条,对促进微藻光合制氢技术的推广应用有重要价值。

(现场师生认真听讲)

随后,黄芳研究员提出了新的思考与计划,在未来要更深层次解析衣藻光合产氢的分子调控机理,更精准地进行超高产氢工程藻株的遗传构建,更广泛地开展面向“碳中和”的应用基础研究,推进微藻相关技术的产业化进程。

最后,黄芳研究员对青年科技工作者提出了三点殷切的期望,一是坚持创新,不畏艰辛;二是夯实基础,扎实推进;三是胸怀祖国,开放前行。

(黄芳研究员为大家答疑解惑)

报告结束后,黄芳研究员与在场师生进行了热烈的交流与讨论,逐一为大家进行答疑解惑,本次讲座圆满结束。

互动彩蛋

问:衣藻光合产氢的过程是连续25天进行,那么在第26天及之后还能持续产氢吗?

答:衣藻在产氢25天之后活性会更低,几乎不能产出大量的氢,但其藻渣还具有营养元素,可以再利用。

问:在光合产氢过程中能否继续通入二氧化碳?

答:由于产氢过程需要整个反应处于密闭状态,因此不能通入二氧化碳,一般会在产氢反应前通入。

问:什么是理想的生物反应器?

答:能够自动化,精准控制,便宜好用的反应器 。

问:产氢过程中需要什么营养物质?

答:主要是一些钙、磷等无机营养物质 。

问:为什么hpm91突变体比其他突变体光合产氢效率更高?

答:首先是由于遗传背景不同,hpm91突变体的野生型没有细胞壁,因此hpm91突变体的反应更迅速,转换率更快;其次,蛋白质组学研究表明hpm91突变体中缺乏PGR5基因,环式电子传递链被破坏,细胞内活性氧降低,碳氮平衡比野生型更好;最后,hpm91突变体的光系统天线变小,光合效率变高。