近期，深圳大学高等研究院陈峰教授课题组在国际权威学术期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering （影响因子：6.97，中科院一区）上在线发表题为“Enhanced Photosynthesis of Carotenoids in Microalgae Driven by Light-Harvesting Gold Nanoparticles”研究论文。该工作首次将具有等离子激元性质的纳米金球导入小球藻（Chlorella zofingiensis）中，构建得到纳米金球-小球藻复合体，显著提高了小球藻中类胡萝卜素在光合作用下的生物合成效率。陈峰教授为该论文通讯作者，博士后李霄洁博士为论文第一作者。深圳大学高等研究院为第一署名单位和唯一通讯单位。

（图：纳米金球-小球藻复合体高效合成类胡萝卜素机理示意图）

天然类胡萝卜素在提高机体免疫力、预防心血管疾病等方面都有显著的功效，在营养、医疗、食品工业等领域具有重要的应用价值。然而由于在微藻生物合成类胡萝卜素的过程中光是主要的限制因子之一，作为天然类胡萝卜素优质来源的小球藻（Chlorella zofingiensis）往往产能较低，因此限制了类胡萝卜素的广泛应用。所以，提高小球藻的光合作用效率是实现类胡萝卜素产业化生产的关键。

近年来，有研究者将无机纳米材料与生物有机体（如细菌）相结合，构建了具有复合结构的光催化系统，从而实现高效的水裂解产氢和二氧化碳生物固定等目标。然而针对高价值复杂化合物的生产还鲜有报道。因此，课题组研究人员通过将尺寸为5 nm的纳米金球引入小球藻细胞中，构建了纳米金球-小球藻复合系统。研究人员假设并验证了，在光照条件下，纳米金球通过表面等离子共振将光能转化成为电子参与小球藻的光合作用途径，显著提高了小球藻光合电子传递链的电子传递速率，从而促进了类胡萝卜素的高效合成。研究还发现，纳米金球在光照条件下，能够提高细胞中ROS水平，从而大大促进了以次生代谢产物为主的类胡萝卜素的生物合成和累积。本研究不仅为高附加值生物质资源的生物合成开辟了一条新途径，而且极大扩展了无机纳米粒子-微生物复合平台的构建与应用。

上述研究工作得到广东省重点领域研发计划（2018B020206001）、珠江团队（2019ZT08H476）以及孔雀团队（KQTD20180412181334790）的资助支持。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.0c00315