生命起源于海洋，在海洋中，最基础、最原始的是单细胞海藻。海藻在三十五亿年前就已经出现了，在生物界也算是活化石的存在，至今依然支撑着海底生物的生命系统多元化。藻类如在功能性食品、食品添加剂、农业养殖、环保等领域的应用价值和潜力已被广泛认可。因此，近年来国家在藻类领域投入了大量科研经费，以加快藻类技术和产业的发展。
【1】国家重点研发计划，“二氧化碳烟气微藻减排技术”项目，2016-2020年，项目总经费 2640万元，牵头单位 浙江大学，项目首席科学家 程军教授经过4年技术攻关，浙江大学牵头联合国内19家高校、科研院所和龙头企业完成了微藻固碳工程示范，为二氧化碳资源化利用、实现碳中和国家目标贡献了具备经济可行性的技术方案。“微藻固定二氧化碳示范能力可达每年万吨级，固碳微藻相关产品经济产值超2亿元。开发了微藻固定燃煤烟气二氧化碳的高效藻种、关键设备和核心技术，找到了规模化高效低成本工程实施的微藻固碳技术工艺路线。项目团队攻克了微藻固定烟气二氧化碳的关键核心技术，获得了自主知识产权，并形成了技术集成系统，建成的产业工程示范取得了显著的经济环境和社会效益。总体而言，微藻固碳项目对解决我国普遍存在的温室气体二氧化碳减排经济效益差的问题进行了有益尝试。截至目前，该项目成果已在山东、江苏、广西、海南等地区进行产业化推广。它为烟气二氧化碳减排的商业化运行和降低生物固碳的技术经济成本提供了经济可行的技术路线选择。
【2】国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新”重点专项，“重要养殖藻类种质创制与高效扩繁”项目，2018-2022年， 项目总经费2198万元，牵头单位 中科院海洋研究所，首席科学家 王广策研究员“重要养殖藻类种质创制与高效扩繁”项目是国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新”重点专项中唯一的一项藻类相关项目，项目总经费达2198万元，牵头单位为中国科学院海洋研究所，课题主持单位包括中科院海洋研究所、宁波大学、温州大学、中国水产科学院黄海水产研究所、中国科学院水生生物研究所、山东东方海洋科技股份有限公司，其他参与单位还包括集美大学、中国科学院北京基因组所、国投生物科技投资有限公司、南京大学等12家企事业单位。该项目旨在突破基因组选育和编辑等技术瓶颈，培育坛紫菜、江蓠等主导养殖藻类新品种，开发养殖新对象，建立从良种选育、制种、高效育苗到健康养殖的“育、繁、推”一体化生产技术体系，整体提高我国主导养殖藻类产业的良种覆盖率和贡献率，完善藻类养殖新对象的人工养殖技术，实现其规模化、集约化和市场化。
【3】国家重点研发计划“合成生物学”重点专项，“药用单细胞真核微藻工程株的设计构建”项目，2019-2024年，项目总经费2875万元，牵头单位 深圳大学，首席科学家 胡章立教授 单细胞真核微藻是理想的“药物细胞工厂”，符合低碳与绿色药物生产的需求，具备生长周期短、光合效率高、培养成本低等优势，目前，微藻药物已经成为国际研究的热点领域，市场需求很大。以色列、爱尔兰、美国等都有公司开发出集中微藻合成药物，我国微藻基础理论研究的科研实力也很雄厚，这些都为项目的启动奠定了基础。但目前，相关领域的研究还面临着理论和技术的瓶颈，比如：缺乏合成生物学平台，效率相对较低，调控机制不清等。本项目由深圳大学牵头，联合北京大学、清华大学、中国科学院水生生物研究所、中国科学院青岛生物能源与过程研究所和北京大学深圳研究生院等6家单位共同承担。目标就是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，阐明细胞器基因组理性设计与合成装配的原理，揭示细胞核基因组定向改造与精准调控的机制，建立药用单细胞真核微藻工程藻株库，实现工程藻株规模培养与药用化合物制备的工程示范。
【4】国家重点研发计划“合成生物学”重点专项项目，“微藻底盘细胞的理性设计与系统改造”项目，2021-2026年，总经费1949万元，牵头单位 河南大学，首席科学家 王强教授
光合作用是地球上几乎一切生命活动的能量和物质来源。当前，光合作用合成生物学成为国内外新的研究热点，开启了以微藻细胞工厂为基础的绿色生物制造技术研究新时代。河南大学以张立新教授和王强教授为首的光合团队立足“碳中和”和“高质量发展”的国家重大战略需求，重点研究微藻光合作用与生物合成领域相关基础科学问题，创建面向生物制造的绿色细胞工厂并实现工程化示范。在上述基础上，构建微藻环境污染物生物减排与生物质综合利用的循环经济技术体系，在通过生物炼制获得高值产品的同时，解决污染物排放带来的环境问题，并在兰考张庄建立了“水-藻-鱼”水产生态循环养殖新模式，推动了光合成生物学在生产技术领域的革新发展。
【5】国家重点研发计划“合成生物学”重点专项项目，“真核微藻光合元件的高效挖掘与适配重构”项目，2020-2024年，牵头单位 西湖大学，首席科学家 李小波教授 藻类可以分很多种，绿藻、红藻、硅藻、褐藻等等。该项目选择藻类作为主要模式生物，主要研究两种单细胞物种：一种是莱茵衣藻的淡水绿藻，是最接近陆地农作物生长模式的藻类，它的进化策略更容易应用借鉴到陆地农作物上；另一种是三角褐指藻的硅藻，是海洋中最丰富的藻类，进化出了多种独特的细胞结构，例如叶绿体被四层膜包被，细胞壁由无机的二氧化硅组成等，具有先天的捕光优势。通过研究藻类的捕光和固碳，以达到绿藻提供营养添加剂和生物柴油前体脂类等产品的作用，其中工程改造后的绿藻已经被用来生产药用蛋白，将进一步应用到其他陆地农作物。利用高通量的遗传操作技术将硅藻中特殊的捕光天线蛋白与色素转移到绿藻中去，以此来提高绿藻的光合作用效率，从而在一定条件下，增加绿藻的产量。同时，关于提高光合作用效率的研究最终也可以应用到陆地上的农作物上，从而提升农作物的生物总量。
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