碳源是微藻光合作用与生物量积累的核心基础，碳酸氢盐作为微藻可高效利用的可溶性无机碳源，在低成本、规模化微藻培养中具备极高应用价值，也是突破微藻产物产量瓶颈、实现低碳培养的关键研究方向。布朗葡萄藻是极具经济价值的特色微藻，可富集大量脂质、烃类及天然色素，在生物能源、功能性原料、绿色低碳产业中应用前景广阔，但如何通过碳源调控提升其光合效率与产物产量，一直是微藻工业化培养的重点难题。
本研究以不同浓度碳酸氢钠为唯一碳源梯度开展培养实验，设置62.5mg/L至1000mg/L五组浓度梯度，系统探究碳酸氢盐浓度对布朗葡萄藻光合活性及生物产物合成的调控规律。实验结果表明，碳酸氢盐浓度达到250mg/L及以上时，可显著激活藻体代谢活性，有效促进色素、生物量、脂质及烃类等核心产物的积累，展现出明显的促生长、促合成效果。其中500mg/L为最优适配浓度，在此条件下微藻生物量、脂质、烃类产量均达到峰值，相较于空白对照组实现大幅翻倍增长，充分证实精准调控碳酸氢盐浓度可高效提升布朗葡萄藻的经济产物产出效率。
研究进一步揭示了深层作用机制，碳酸氢盐可多维度优化微藻光合电子传递体系，通过调控QA至QB、质体醌至光系统I等关键电子传递环节，扩大光系统I末端电子受体池容量，全面提升光合电子传递效率、光能捕获能力与综合光合性能。多项光合指标的同步优化，彻底激活了藻体光合作用潜能，为生物质积累与功能性产物合成提供了充足的能量与物质支撑，清晰阐明了碳酸氢盐通过强化光合效能提升产物产量的核心机制。
该研究成果填补了布朗葡萄藻碳酸氢盐精准培养的机制空白，为微藻低碳培养体系搭建提供了坚实理论支撑。在产业层面，研究证实碳酸氢盐可替代传统碳源实现高效碳利用，既能降低微藻规模化培养的原料成本，又能依托碳固定能力助力碳减排，同时大幅提升高价值烃类、脂质产物的产能，有效解决了当前布朗葡萄藻工业化培养产量低、成本高、能效不足的痛点，为微藻绿色低碳产业化、精准化培养工艺优化提供了可落地的技术参考，推动高附加值微藻产业高效可持续发展。
原文链接：Through the lens of photosynthetic electron transfer and energy conversion: Elucidating the mechanism of bicarbonate-enhanced cultivation performance in Botryococcus braunii