让藻类植物为民所用记深圳大学生命与海洋科学

团队合影

2019年是胡章立团队丰收的一年：1月，团队与合作者在环境生物学领域顶级刊物Environmental Science &Technology上发表了CNR10调控植物重金属转运机制的研究论文；3月，团队在生物能源Top刊物Biotechnology for Biofuels上发表了转录因子DOF调控衣藻脂代谢的研究成果；4月，团队与合作者在环境科学Top期刊Journal of Hazardous Materials上公布了植物镉抗性蛋白PCR调控的分子机制；7月，团队与合作者在Nature正刊上公布了科学界寻找了30多年的植物盐感受器及其作用机制；8月，他们受特邀在生物技术领域Top期刊Bioresource Biotechnology上发表了微藻生物制氢研究的综述论文……

虽然捷报频传，但埋首藻类与植物分子生物学研究近30年，胡章立早已在风雨中练就了荣辱不惊的品性和心态。“莫听穿林打叶声，何妨吟啸且徐行”，不管是收获还是磨砺，他都更愿意相信是研究工作的阶段性积累。而让藻类及植物为我所用、为民所用的梦想让他没办法停下脚步。在投入科研的第30个年头，他为自己和团队又定下了新的目标，从此踏上一条更加崎岖难走的基础原创研究与产业化应用之路。

开拓衣藻光合细胞工厂

藻类有什么用途？对很多普通老百姓来说，他们或许会有这样的疑问。

藻类是一类比较原始、古老的低等生物。已知的藻类有3万种左右，广泛分布在海洋、湖泊、绿地甚至沙漠等地。藻类结构简单，没有根、茎、叶的分化，含有叶绿素等光合色素，能进行光合作用。藻类既包含真核生物，也包含原核生物（如蓝藻）……但很多普通老百姓可能不知道，藻类的用途其实有很多。

21世纪，美国提出了“微型曼哈顿计划”，期望通过研发藻类产油寻求新的可再生能源。计划一出立即重燃起美国新一轮的藻类生物能源研发热潮。事实上，除了用做生物燃料之外，微藻经过加工处理，还可以生产出药品、食品、保健品、饲料产品，因此被人们称为“光合细胞工厂”。

胡章立与藻类植物结缘其实是从20世纪90年代初开始的，他1989年进入西北农业大学植物生理学专业攻读硕士学位，一开始研究玉米等植物的逆境代谢调控，1992年进入中国科学院水生生物研究所藻类学研究室开展藻类空间逆境生物学研究，是国内藻类空间生物学领域早期的博士学位获得者。1998年，他在香港城市大学生物及化学系进行博士后研究，期间成功构建出具有超强抗性且高效结合重金属的转MT-like衣藻工程株，为之后发明固定化藻菌耦合处理重金属废水的技术方法及装置打下了坚实的基础。随着研究的不断深入，胡章立越能发现藻类植物研究的价值和意义。笃定这一方向，他开始了漫长而又深感值得的探究之路。

1999年，胡章立进入深圳大学生物工程系开展藻类及植物分子生物学领域的研究工作，立足前沿和市场需求，埋首“光合细胞工厂”相关科研工作20余载，他先后主持国家及省市科研项目30余项，发表研究论文200余篇，完成发明专利40余项，收获了不少创新性成果。

以莱茵衣藻为代表的真核微藻具有生长繁殖快、光合效率高、三套遗传转化系统、兼性营养且具有可食性等优良性状，可利用CO2和H2O进行光合作用，是理想的“光合细胞工厂”。

自1998年至今，胡章立带领团队先后建立了具有自主知识产权的莱茵衣藻细胞核、叶绿体和线粒体外源基因高效表达系统，完成10多项相关发明专利并发表40多篇相关研究论文。以此为基础，他们实现了很多创新之举，包括发明了莱茵衣藻分泌型表达系统、莱茵衣藻多基因共表达系统和基于蓝光诱导的衣藻基因开关系统；设计构建了预防禽流感的疫苗藻株、累积人组织激肽释放酶的药用藻株、表达抗菌肽的饵料藻株和累积PHB的工程藻株等。

这些创新探索为胡章立及其团队在药用工程藻研究上的突破埋下了坚实伏笔。经过近20年积累，由胡章立担任负责人的国家重点研发计划“药用单细胞真核微藻工程株的设计构建”项目获得国家科技部立项。在这一项目中，胡章立带领团队针对药用单细胞真核微藻设计构建面临的基础理论与技术瓶颈展开深入探索研究，阐明细胞器基因组理性设计与合成装配的原理，建立药用单细胞真核微藻工程藻株库，相关研究将为实现工程藻株规模培养与药用化合物制备奠定坚实的基础。

除了将工程微藻用作药品开发之外，胡章立及其团队还致力于莱茵衣藻持续光合放氢转基因生物反应器的构建与调控研究，同样收获颇多。

文章来源：《海洋科学》 网址: http://www.hykxzz.cn/qikandaodu/2021/0226/522.html