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图8
人工光合体系构建：嵌合光电系统与表达视紫红质-外膜导电通道的工程化细胞［
正文中引用本图/表的段落
基因调控策略则为MES系统赋予了更强的功能可塑性。Li等人以模式电活性菌Shewanella oneidensis MR-1为研究对象，构建了电子转运与碳代谢双通路增强型菌株［94］。通过过表达外源电子摄取通路关键基因（mtrB、mtrC、omcA），以及胞内CO2还原相关基因（如 nadE、fdhA1、nadD），实现了甲酸产量的显著提升，最高为野生型的5.59倍（3.50 mmol/（L·μg protein））。该研究不仅系统解析了电子传递链与代谢路径之间的耦合关系，也为未来通过合成生物学手段构建高效MES菌株提供了范式。在此基础上，光电合成系统的构建进一步扩展了微生物对电子供体的响应范围。Tu等人通过将质子泵基因Gloeobacter rhodopsin与S. oneidensis MR-1的MtrCAB复合体共表达于R. eutropha，构建了兼具光驱动和电驱动能力的人工光合作用系统（图8）［95］。该系统利用光激发驱动ATP合成，同时通过电极提供还原当量，协同促进CO2固定和生物质积累。进一步引入碳酸酐酶加速了CO2的酶促水合过程，显著增强了碳捕集效率。该策略代表了“仿自然-超自然”路径融合的新型碳固定技术，展现出光-电-生物高度整合的系统创新潜力。
原位耦合与异位耦合的对比 ... Mn3O4 nanozyme coating accelerates nitrate reduction and decreases N2O emission during photoelectrotrophic denitrification by Thiobacillus denitrificans-CdS 1 2020 ... 阴极区的微环境参数是动态变化的，微生物受到的电化学压力将体现为多方面的胁迫，其中，活性氧（ROS）的影响尤为突出.在实际工程应用中，构建有效的ROS防护体系对维持微生物电化学系统的长期稳定运行具有决定性作用.通常采取的策略包括引入物理屏蔽转化［ Construction of Cupriavidus necator displayed with superoxide dismutases for enhanced growth in bioelectrochemical systems 1 2023 ... 阴极区的微环境参数是动态变化的，微生物受到的电化学压力将体现为多方面的胁迫，其中，活性氧（ROS）的影响尤为突出.在实际工程应用中，构建有效的ROS防护体系对维持微生物电化学系统的长期稳定运行具有决定性作用.通常采取的策略包括引入物理屏蔽转化［ Clostridium ljungdahlii as a biocatalyst in microbial electrosynthesis--Effect of culture conditions on product formation 1 2022 ... 在实际调控策略中，电化学选择压力已被证实是一种高效的菌株适配优化方法.通过长期施加恒定电位，可以筛选出对电极环境具有良好适应性与固碳能力的高性能微生物.Im等人系统研究了酵母提取物浓度、初始pH值及阴极电位对乙酸生成的影响［ Metabolic regulation of Shewanella oneidensis for microbial electrosynthesis: From extracellular to intracellular 2 2023 ... 基因调控策略则为MES系统赋予了更强的功能可塑性.Li等人以模式电活性菌Shewanella oneidensis MR-1为研究对象，构建了电子转运与碳代谢双通路增强型菌株［
原位耦合与异位耦合的对比 ... Engineering artificial photosynthesis based on rhodopsin for CO2 fixation 3 2023 ... 基因调控策略则为MES系统赋予了更强的功能可塑性.Li等人以模式电活性菌Shewanella oneidensis MR-1为研究对象，构建了电子转运与碳代谢双通路增强型菌株［
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