【正文】 能共享、具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的能源微藻藻種（株）庫和信息平臺 。 3. 全面完成環(huán)境因子對能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程的調(diào)控與響應(yīng)規(guī)律；完成能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程計量學(xué)、過程特征及動力學(xué)的研究；全面能源微藻培養(yǎng)體系CO2 吸收 規(guī)律及其與培養(yǎng)過程的耦合任務(wù)；建立能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程優(yōu)化方法；能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程放大規(guī)律。 第 五 年 1. 建立適合于不同氣候、不同培養(yǎng)體系和不同條件、抗生物污染能力強(qiáng)、性狀優(yōu)良、生產(chǎn)性能穩(wěn)定的能源微藻藻種和優(yōu)良株系庫，進(jìn)一步完善藻種庫和信息庫的建設(shè)。 11. 在 SCI 和 EI 期刊上發(fā)表論文2834； 申請專利 711 項(xiàng) ； 培養(yǎng)23 名博士研究生和 68 名碩士研究生 。 9. 建立與年產(chǎn) 10 噸生物柴油相配套的非油脂組分能源化利用的設(shè)備與工藝 。 7. 獲得藻渣加入比例對氣化性能影響規(guī)律。 5. 建立采收、破壁、油脂提取與生物柴油制備系統(tǒng)的集成與優(yōu)化方法。 10. 針對模型進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析的適應(yīng)性優(yōu)化；為生命周期分析提供基礎(chǔ)模型和數(shù)據(jù)庫，并 建立能源微藻規(guī)模化制備的全面周期分析平臺 。 8. 在多噴嘴對置式水煤漿氣流床氣化熱態(tài)試驗(yàn)平臺（ 500 公斤煤 /天）上開 展藻渣煤漿的氣化性能測試 。 6. 研究能源微藻高效低成本、易放大轉(zhuǎn)化生物柴油工藝優(yōu)化原理。 4. 完成環(huán)境因子對能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程的調(diào)控與響應(yīng)規(guī)律研究；完成能源微藻培養(yǎng)體系CO2 吸收規(guī)律及其與培養(yǎng)過程的耦合；全面開展能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程優(yōu)化方法；進(jìn)行能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程放大規(guī)律研究；進(jìn)行室外微藻規(guī)模培養(yǎng)，初步進(jìn)行能源微藻培養(yǎng)經(jīng)濟(jì)分析。 4. 完成主要環(huán)境因子作用下的脂代謝標(biāo)志物 23 個的鑒定，全面 18 18 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 藻株應(yīng)用的可行性。 2. 建立純化轉(zhuǎn)基因能源微藻藻落的技術(shù)體系，發(fā)掘 510 個影響能源微 藻脂肪酸合成及油脂積累的關(guān)鍵調(diào)控因子， 建立 12 種高效的能源微藻基因組規(guī)模突變方法，獲得 35 株生長快，高產(chǎn)油脂的突變能源微藻藻種。 第 四 年 1. 對小球藻、三角褐指藻等優(yōu)良藻株進(jìn)行比較基因組學(xué)研究，通過基因組再測序并與參考序列比較，甄別可規(guī)模化培養(yǎng)的優(yōu)良能源微藻藻株及其改良藻株的遺傳差異，闡明優(yōu)良生產(chǎn)性狀遺傳基礎(chǔ)，為基因工程改造提供基礎(chǔ)。 完成全生命周期相關(guān)模型和軟的設(shè)計 。 8. 初步完成藻渣與煤共氣化過程中氮、磷元素的遷移規(guī)律。 6. 確定能源微藻細(xì)胞特性對不同油脂提取方法與效率的影響規(guī)律并解析其機(jī)制。 9. 全生命周期相關(guān)模型和軟件的設(shè)計 。 7. 對藻高值副產(chǎn)品例如多糖和蛋白的結(jié)構(gòu) , 熱敏性和穩(wěn)定性進(jìn)行分析。 17 17 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 規(guī)律 。 4. 進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)并鑒定 24個重要環(huán)境因子作用下的脂代謝標(biāo)志物，揭示環(huán)境因子誘導(dǎo)微藻中脂類過量合成與響應(yīng)機(jī)制；完成規(guī)?；庾责B(yǎng)過程培養(yǎng)過程動力學(xué)建模實(shí)驗(yàn)；基本闡明能源微藻培養(yǎng)體系 CO2吸收放大規(guī)律；初步建立基于重構(gòu)全基因組代謝網(wǎng)絡(luò)模型與多尺度分析方法相結(jié)合的能源微藻戶外規(guī)模光自養(yǎng)過程優(yōu)化與放大方法；開展規(guī)模培養(yǎng)產(chǎn)油微藻，單位油脂能耗及經(jīng)濟(jì)成本基本不增加的前提下，油脂產(chǎn)率提高 1525%以上，初步測算成本， 提出大規(guī)模培養(yǎng)工藝設(shè)計。 2. 解析能源微藻高效光能轉(zhuǎn)化機(jī)制，闡明最優(yōu)光能利用與光合固碳關(guān)聯(lián)模式， 發(fā)現(xiàn)若干個可能與能源微藻光合固碳、生長生理、油脂合成和環(huán)境及營養(yǎng)條件響應(yīng)相關(guān)的調(diào)控基因 ，初步形成能源微藻影響光合固碳和油脂積累的代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò) 。 4. 基本完成環(huán)境因子對能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程的調(diào)控與響應(yīng)規(guī)律研究；完成能源微藻培養(yǎng)體系CO2 吸收與培養(yǎng)過程耦合規(guī)律；基本完成能源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程優(yōu)化方法；進(jìn)行室外微藻規(guī)?；囵B(yǎng)和中試論證。 2. 以光能和 CO2等為限制性基質(zhì)開展藻細(xì)胞生理特性的化學(xué)計量學(xué)和動力學(xué)研究，并結(jié)合轉(zhuǎn)錄物組學(xué)、代謝組學(xué)等技術(shù)，研究高光效突變體光合途徑的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制，循環(huán)光合磷酸化及光合放氧機(jī)理，并闡析光合電子傳遞、光化學(xué)與非光化學(xué)淬滅等生理過程的分子基礎(chǔ)；研究 CO2 加富對 CO2 固定效率的影響、固碳關(guān)聯(lián)酶與碳酸鹽系統(tǒng)變化，闡明碳固定、濃縮及利用分子機(jī)制及環(huán)境脅迫下的固碳過程的分子基礎(chǔ)。 11. 在 SCI 和 EI 期刊上發(fā)表論文2232； 申請專利 913 項(xiàng) ； 培養(yǎng)36 名博士研究生和 1112 名碩士研究生 。 9. 獲得藻渣添加比例等對水煤漿固含率、流變性、穩(wěn)定性和霧化性能影響規(guī)律。 細(xì)胞中含量的影響 。 11. 整合微藻生產(chǎn)油脂系統(tǒng)的各關(guān)鍵過程，并開發(fā)系統(tǒng)模型，進(jìn)行質(zhì)量平衡和能量平衡計算。 9. 并完成藻渣煤漿霧化性能的測試 。 7. 研究培養(yǎng)條件對高值產(chǎn)品在藻細(xì)胞中含量的影響 。 5. 綜合考察藻種及培養(yǎng)工藝對微藻細(xì)胞特性變化的影響規(guī)律 。 7. 明確培養(yǎng)條件對高值產(chǎn)品在藻 15 15 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 特性研究；結(jié)合 CFD 計算、 LDA測試對光反應(yīng) 器結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對原反應(yīng)器進(jìn)行評價 。 5. 確定不同能源微藻藻種及其培養(yǎng)工藝對細(xì)胞特性的影響規(guī)律 。結(jié)合CFD、 LDA 結(jié)果及閃光效應(yīng)，提出新型優(yōu)化光反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和設(shè)計原理，并通過自養(yǎng)培養(yǎng)對原反應(yīng)器進(jìn)行評價 。 2. 發(fā)現(xiàn)若干個可能與能源微藻光合固碳和油脂合成與積累相關(guān)的調(diào)控基因；進(jìn)一步完善能源微藻的遺傳操作系統(tǒng)。進(jìn)一步研究小球藻和微擬球藻的遺傳操作系統(tǒng)，獲得新型有自有知識產(chǎn)權(quán)的遺傳操作系統(tǒng)。 2. 基于重構(gòu)模型并結(jié)合組學(xué)分析，研究限制微藻二氧化碳吸收和利用的主要因素：包括微藻二氧化碳吸收和利用的機(jī)制和特性；環(huán)境條件對二氧化碳的吸收和利用的影響等。 培養(yǎng)博士生 1 名，碩士生 23 名 。 9. 完成熱模實(shí)驗(yàn)平臺以及取樣與測試平臺的改造、搭建與測試。 10. 建立高通量的分析系統(tǒng)對所選藻種包含的高值副產(chǎn)品進(jìn)行分析。 8. 改造現(xiàn)有熱態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺和制漿平臺，包括現(xiàn)有平 臺的取樣與測試系統(tǒng)；并進(jìn)行微藻預(yù)處理裝置平臺的設(shè)計、搭建和調(diào)試。 6. 研究幾種采收方法對藻細(xì)胞采收效率的影響規(guī)律及其影響機(jī)制。 13 13 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 律；進(jìn)行室外微藻培養(yǎng)。 7. 明確本課題各研究內(nèi)容的研究方案，完善技術(shù)路線。 6. 確定能源微藻細(xì)胞特性對不同采收方法與效率的影響規(guī)律并解析其機(jī)制。 4. 發(fā)現(xiàn)并鑒定主要環(huán)境因子作用下的脂代謝標(biāo)志物 23 個，初步了解環(huán)境因子誘導(dǎo)微藻中脂類過量合成機(jī)制；初步建立能源微藻規(guī)模化光自養(yǎng)過程培養(yǎng)過程動力學(xué)模型；掌握 CO2基本傳遞過程。 2. 完成 12種優(yōu)質(zhì)能源微藻的代謝網(wǎng)絡(luò)模型的重構(gòu)；發(fā)現(xiàn)若干個可能與能源微藻光合固碳相關(guān)的調(diào)控基因；建立和完善能源微藻的遺傳操作系統(tǒng)。 3. 采用 CFD 技術(shù)，對氣 — 液 — 固三相的跑道池、園池進(jìn)行 CFD 大渦模擬，及能源微藻的閃光效應(yīng)、光譜特性研究 ?；谥貥?gòu)模型并結(jié)合組學(xué)分析，研究限制微藻光吸收和利用的主要因素和改善光吸收和利用的效率：包括微藻光吸收和光合作用的特性；微藻培養(yǎng)系統(tǒng)和環(huán)境條件對光的吸收和光合作用效率的影響；高效光的傳遞和吸收系統(tǒng)的關(guān)鍵途徑等。 11 11 課題 1 能源微藻優(yōu)良藻種 ( 株 ) 選育原理與綜合評價體系 課題 2 能源微藻光合固碳和 油脂積累的代謝網(wǎng)絡(luò)及 系統(tǒng)生物學(xué)研究 課題 4 能源微藻 規(guī)?；? 光自養(yǎng)培養(yǎng)過程的 環(huán)境 響應(yīng) 、優(yōu)化及放大原理 課題 3 基于光照方向混合及 光衰減特性 的光 生物反應(yīng)器 設(shè)計與放大 原理 課題 5 能源微藻采收、油脂提取 及生物柴油制備原理與方法 課題 6 非油脂組分資源化 利用優(yōu)化 及微藻 能源 規(guī)?；到y(tǒng)集成 關(guān)鍵科學(xué)問題 1 能源微藻胞內(nèi)代謝及 油脂合成與積累的 系統(tǒng)生物學(xué)機(jī)制 關(guān)鍵科學(xué)問題 2 能源微藻規(guī)?；庾责B(yǎng) 培養(yǎng)的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化 及環(huán)境調(diào)控規(guī)律 關(guān)鍵科學(xué)問題 3 微藻能源規(guī)?；?加工 及系統(tǒng) 集成 優(yōu)化原理 圖 4 各課題相互關(guān)系及各課題對解決科學(xué)問題的貢獻(xiàn) 12 12 四、年度計劃 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 一 年 1. 藻種庫藻種篩選及野外藻種采集，構(gòu)建微藻篩選基礎(chǔ)庫；進(jìn)行富油細(xì)胞高通量篩選、高通量培養(yǎng)與快速系統(tǒng)評價的方法學(xué)研