Improving photosynthesis for biofuel production
改善光合作用以生产生物燃料
基本信息
- 批准号:2881510
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- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2023
- 资助国家:英国
- 起止时间:2023 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Oxygenic photosynthesis is proposed for fuel production on a global scale. A high solar energy conversion rate is needed to make the process feasible. This requirement is linked to the photosynthetic efficiency, i.e., the conversion efficiency of solar energy to organic material.The cyanobacteria are desirable biofuel feedstocks due to their growth on non-agricultural and marginal lands and ability to thrive in brackish and marine waters. However, although their theoretical maximum efficiency of energy conversion is estimated as 8-10%, the best-sustained efficiencies reported are 1-2%.We will investigate cyanobacterial light-harvesting to enhance photosynthetic efficiency. We will explore how carbon dioxide couples to solar energy, as balancing source/sink energies is a strategy for improving photosynthetic efficiency.We have developed technology for identifying CO2-binding proteins (Nature Communications (2018) 9:3092 DOI: 10.1038/s41467-018-05475-z). This technology can identify functional proteins (Science Advances (2021) 7:eabi5507).We have identified a CO2-binding protein in the light-harvesting complex (Nature Communcations (2022) DOI: 10.1038/s41467-022-32925-6). We will investigate the impact of CO2-binding on light-harvesting. We propose manipulating this process to alter source/sink energies and improve photosynthetic efficiency.Year 1. Chemical proteomics and 13C-NMR to demonstrate protein CO2-binding. Quantum yield measurements and ultrafast femtosecond spectroscopy to investigate the influence of CO2 on light-harvesting. Year 2. Generate mutant cyanobacterial strains using CRISPR:Cpf1 mutagenesis. Use steady-state and time-resolved fluorescence spectroscopy to investigate the impact of CO2 on light-harvesting in native phycobilisomes and whole organisms. Year 3-4. Investigate bio-ethanol yield in producing strains in which light-harvesting has been engineered with the mutations identified in Objective 2.
提出了在全球范围内利用含氧光合作用生产燃料的设想。需要高的太阳能转换率才能使该过程可行。这一要求与光合效率有关,即,由于蓝细菌在非农业和边缘土地上生长并且能够在半咸水和海洋沃茨中茁壮成长,因此蓝细菌是理想的生物燃料原料。然而,尽管它们的理论最大能量转换效率估计为8- 10%,但最佳持续效率报道为1- 2%。我们将探索二氧化碳如何与太阳能耦合,因为平衡源/汇能量是提高光合效率的策略。我们开发了识别CO2结合蛋白的技术(Nature Communications(2018)9:3092 DOI:10.1038/s41467-018-05475-z)。该技术可以鉴定功能蛋白(Science Advances(2021)7:eabi 5507)。我们已经鉴定了捕光复合物中的CO2结合蛋白(Nature Communications(2022)DOI:10.1038/s41467-022-32925-6)。我们将研究CO2结合对光捕获的影响。我们建议操纵这个过程来改变源/汇能量和提高光合效率。化学蛋白质组学和13 C-NMR证明蛋白质CO2结合。量子产率测量和超快飞秒光谱学研究CO2对光捕获的影响。第二年。使用CRISPR:Cpf 1诱变产生突变蓝藻菌株。使用稳态和时间分辨荧光光谱法研究CO2对天然藻胆体和整个生物体捕光的影响。三到四年级。研究生产菌株中的生物乙醇产率,其中光捕获已经用目标2中鉴定的突变进行了工程改造。
项目成果
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