核心问题：如何利用单一光合微生物，通过光合作用直接将CO2和水转化为挥发性异戊二烯烃，实现“光合生物燃料”的概念，避免生物质收获、脱水等步骤。
关键发现：异戊二烯合酶在Synechocystis中成功表达，转化株在封闭培养体系顶空中检测到异戊二烯，初步测量表明积累量约50 μg异戊二烯/g干重/天 等 3 条
核心问题：蓝藻中异源萜烯合酶表达水平低，导致β-水芹烯等萜烯产物产量低；仅靠强启动子不足以实现高表达，需要大幅提高重组酶浓度以弥补其低催化速率。
关键发现：CpcB·PHLS融合蛋白在cpcB·PHLS+cpc转化株中积累至总蛋白的约20% 等 5 条
核心问题：验证Synechocystis sp. PCC 6803中menD和menE同源基因是否编码叶绿醌生物合成途径中的SHCHC合酶和O-琥珀酰苯甲酸-CoA合酶，并研究其缺失对光合作用的影响。
关键发现：menD和menE突变株完全缺乏叶绿醌 等 7 条
核心问题：阐明β-胡萝卜素羟化酶（crtR基因编码）是否参与Synechocystis sp. PCC 6803中myxoxanthophyll的生物合成
关键发现：敲除crtR导致zeaxanthin和myxoxanthophyll均缺失，同时出现新的类胡萝卜素X 等 5 条
核心问题：蓝藻Synechocystis sp. PCC 6803中类胡萝卜素合成关键酶基因crtP（八氢番茄红素脱饱和酶）和crtB（八氢番茄红素合成酶）的启动子特性尚不清楚，且其表达是否受光调控未有报道。
关键发现：crtP的转录起始位点位于ATG上游36 bp，其-10区序列与E. coli consensus一致，-35区距离30 bp 等 5 条
核心问题：利用蓝藻光合作用以水和二氧化碳为底物，可持续生产高价值植物二萜类化合物佛司可林（forskolin）的前体13R-manyol oxide（13R-MO），避免从植物中提取或化学合成的高成本与低效率。
关键发现：成功获得稳定表达CfTPS2和CfTPS3的Synechocystis菌株，并检测到唯一的13R-MO异构体（无13S-MO）。在低光（20 μE）条件下，中性位点整合菌株TPS-N产量最高为0.24 mg g^-1 DCW 等 3 条
核心问题：单萜合酶（蒎烯合酶）在微生物宿主中因与内源FPP合酶竞争底物GPP以及胞质中Mn2+浓度不足而活性低下，导致蒎烯产量远低于其他萜类。
关键发现：未过表达异戊烯基转移酶时α-pinene产量为4.2 mg/L 等 3 条
核心问题：蓝藻中异戊二烯合酶（IspS）表达水平低且催化活性慢，限制了异戊二烯的可再生光合生产。
关键发现：融合表达使IspS表达量提高61-275倍 等 5 条
核心问题：蓝藻中异源萜烯合成酶（如GPPS）表达水平低，导致β-水芹烯前体GPP供应不足，限制其产量。需要提高GPPS表达来增加代谢通量。
关键发现：NptI*GPPS融合表达使GPPS蛋白水平提高约60倍（相对单位60±15，对照为1.0），β-水芹烯产量达5.95 mg/g dcw，而对照（仅CpcB*PHLS）为1.42 mg/g dcw，提高约4.2倍。CmR29*GPPS产量为2.42 mg/g dcw，GPPS-SmR为1.89...
核心问题：系统阐述类胡萝卜素生物合成途径中从异戊二烯前体到最终产物各步骤的酶学机制，包括MEP和MVA途径、八氢番茄红素合成、脱氢、环化及环取代等反应的结构与催化机理。
关键发现：自然界存在超过700种类胡萝卜素 等 6 条
核心问题：验证蓝藻是否通过非甲羟戊酸途径（NMP）合成萜类化合物，以植醇为代表性代谢物进行研究。
关键发现：6,6-2H2-葡萄糖喂养实验中，植醇H1（4.15 ppm）显示显著标记，富集度7.6%，为天然丰度的475倍，而H2（5.41 ppm）和H4（1.99 ppm）无标记，符合非甲羟戊酸途径 等 4 条
核心问题：研究agp基因缺失对蓝藻Synechocystis sp. PCC 6803光合作用、色素组成和细胞生长的影响，探究糖原合成对蓝藻正常生长的最低需求及其与高等植物和细菌的差异。
关键发现：agp缺失导致AGPase活性完全丧失（WT为480±49 units/g干重）和糖原合成完全缺失（WT糖原含量为19±1%干重）。突变株最大光合速率仅为WT的72%，即光合能力降低38%（高光强下）；光合饱和光强由WT的600 μmol m-2 s-1降至300 μmol m-2 s-1。色... 等 3 条
核心问题：光合生物如何在不同光环境中高效捕获光能并避免光损伤，以及如何将自然光捕获的设计原则应用于人工光合系统
关键发现：PSII超复合体中约300个叶绿素服务2个反应中心，量子效率约0.93，捕获光子后平均150 ps发生电荷分离 等 8 条
核心问题：确定维生素K1（叶绿醌）生物合成中萘醌环形成所需的DHNA-CoA硫酯酶，即DHNA-CoA水解是酶促还是化学过程。
关键发现：重组Slr0204蛋白具有DHNA-CoA硫酯酶活性，纯化酶对DHNA-CoA的活性为102 ± 14 μmol·h⁻¹·mg⁻¹ 等 3 条
核心问题：鉴定 Synechocystis sp. PCC 6803 中合成海胆酮（echinenone）所需的酶，该酶与已知细菌型胡萝卜素脱氢酶同源但功能未知，并验证其是否负责海胆酮的生物合成。
关键发现：slr0088（crtO）编码 59 kDa 蛋白，在大肠杆菌中表达后，与积累β-胡萝卜素的菌株共培养产生海胆酮和少量角黄素，证明其为β-胡萝卜素酮醇酶 等 5 条
核心问题：阐明叶绿醌（phylloquinone）在光系统I电子传递中的作用；通过敲除其生物合成基因，研究A1位点缺失叶绿醌后对PS I功能的影响。
关键发现：menA和menB突变体在低光（20 μE m^-2 s^-1）下可光自养生长，倍增时间分别为73±3.4 h和71±2.8 h，约为野生型（34±1.2 h）的2倍 等 5 条
核心问题：在集胞藻Synechocystis sp. PCC 6803中，黑暗中葡萄糖如何诱导类胡萝卜素生物合成基因（crtB、crtP、crtQ、crtR）表达，其信号转导机制是什么。
关键发现：黑暗中10 mM葡萄糖处理15 min即可显著诱导crtB、crtP、crtQ、crtR的转录，且被转录抑制剂利福平（300 μg/ml）阻断 等 3 条
核心问题：阐明光合系统II中类胡萝卜素在次级电子传递途径中的氧化还原功能，通过遗传改造缩短类胡萝卜素的共轭π电子系统以测试其作用。
关键发现：构建了Pdscap1（zds被crtI替换）和Pdscap2（zds和pds均被crtI替换）突变株，其PSII核心复合物中β-胡萝卜素完全缺失，主要类胡萝卜素为β-zeacarotene（9个共轭双键）和neurosporene（9个共轭双键）。WT、Pdscap1和Pdscap2的Chl ... 等 3 条
核心问题：类胡萝卜素衍生的C13-降异戊二烯等香气化合物（如紫罗酮、大马酮）在植物中含量低、提取成本高，化学合成又不符合‘天然’标签，急需开发经济可行的微生物生产方法。
关键发现：天然香兰素价格约为1000-4000美元/kg，合成香兰素仅10-15美元/kg 等 11 条
核心问题：集胞藻PCC 6803中光合碳分配偏向生物量而非异戊二烯，内源MEP途径向IPP/DMAPP前体的代谢通量有限，导致异戊二烯产量低下。
关键发现：异源表达MVA途径后，异戊二烯产量由约120 μg/g DCW提升至约250 μg/g DCW，提高约2.0-2.5倍（各独立株系平均为2.0±0.5至2.4±0.3倍） 等 4 条