随着“双碳”目标的推进，微藻固碳因兼具环境友好性与资源化潜力，成为碳捕集与利用领域的研究热点。低温等离子体诱变作为一种新型诱变技术，在微生物育种领域展现出巨大潜力，但该技术作用于微藻的诱变机制、氧化损伤机理仍缺乏系统解析。
中国科学院等离子体物理研究所陈根课题组沈洁副研究员围绕等离子体诱变微藻育种及二氧化碳固定开展系列研究，在诱变机制解析、氧化损伤机理方面取得重要突破。相关成果分别发表于国际期刊Bioresource Technology、Biotechnology and Bioengineering及Cell Biochemistry and Function上，为微藻高效固碳技术发展提供了理论支撑与技术参考。
课题组开展低温等离子体高效固碳小球藻突变株筛选与固碳机制研究，利用低温等离子体诱变技术，成功筛选固碳效率显著提升的突变株。通过光合性能表征、转录组测序等多维度分析，揭示了等离子体诱变的核心机制：等离子体产生的活性粒子通过调控中心碳代谢通路关键基因的表达，上调光合固碳相关酶的活性，实现突变株固碳率与氮同化效率的协同提升。该研究为等离子体诱变微藻育种的分子机制、微藻固碳技术研究提供了基础。
在等离子体对小球藻氧化损伤机制研究方面，课题组聚焦气液相等离子体与小球藻的相互作用，系统解析了等离子体对微藻氧化损伤机理。等离子体在水溶液引发活性氧(ROS)与活性氮(RNS)，可穿透细胞膜，引发脂质过氧化、DNA链断裂及光合系统损伤，同时诱导细胞内抗氧化酶系统的应激响应。
针对等离子体诱变技术发展与展望，课题组系统梳理了等离子体诱变技术原理、应用进展及瓶颈问题。该综述重点阐述了等离子体诱变通过物理、化学及电磁效应引发微生物DNA损伤与突变的作用机制，总结了其在微藻、细菌、真菌等多种微生物育种中的应用案例，并展望了技术未来的发展方向。该综述获得国内外同行关注，被选为高被引文章。
上述研究工作受到了国家自然科学基金(No. 51877208)和中国科学院湖北省科技合作专项的资助。
Recent progress of atmospheric and room-temperature plasma as a new and promising mutagenesis technology被选为高被引文章
等离子体诱变微藻固碳示意图
