CN102459585A - 有效光捕获 - Google Patents

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Abstract

本说明书各方面提供了遗传改造的光合细胞。在一些情况下，通过减少被吸收但不用于光合作用的入射光量可提高光合细胞的综合光捕获效率。在一些情况下，当由于非光合作用的吸收减少时，提高透明度可能与提高的光捕获效率有关。各种光捕获天线器官的接受力减少可提高透明度。在一些情况下，可降低生物适应不同光水平的能力，而在另一些情况下，可降低改造生物对低光辐照适应的能力。

Description

有效光捕获
背景技术
1.技术领域
本发明涉及提高光合生物利用光的效率。
2.背景技术
光合生物使用来自光的能量形成化学键。化学键中蕴藏的能量可在日后使用。如此，化学键提供了与入射光有关的能量的储藏机制。
光源通常在一段特定时间内是有限的。对于入射光的一定能量密度，光合生物可用光的一部分进行光合作用。一些光不能用于光合作用。一些光可转化成热。一些光可被吸收，再发射(例如发荧光)。一些光可破坏生物。不能用于光合作用的光可能不能转化成生物体内储藏的化学能，因此与这种未转化的光有关的能量不能用于后续用途。提高入射光转化成生物质量(例如提高入射光转化成化学键的百分比)可提高生物质产率，从而提高能后续使用的入射太阳能的量。
发明概述
各个方面提供了选择天然和/或野生型光合生物。野生型生物的细胞可能具有与光传播通过细胞相关的第一透明度。对所述生物进行诱变，产生一或多种突变的光合生物。可测定突变生物的细胞透明度，可选择比野生型生物透明度高的突变生物。
在一些情况下，可测定生长速率。一种突变生物和/或多种突变生物(例如生物悬液)可具有比类似野生型更高的生长速率。在一些情况下，多种透明生物或细胞可具有更高的总体生长速率。可以总生物质量(例如干物质)和/或一些成分或化学物质(糖类、蛋白质、脂类、核酸等)的量来测定生长速率。生长速率可包括或对入射辐射(例如光或阳光)的量定标。
生物可包括作物，例如玉米、水稻、小麦、甘蔗等。生物可包括乔木，例如白杨、针叶树、麻风树属、棕榈等。生物可包括禾本科植物，例如大网茅草、柳枝稷、芒草等。生物可包括单细胞生物，例如藻类、硅藻、蓝细菌等。
在一些情况下，可任选用例如荧光鉴定突变生物。在一些情况下，更透明的生物可比较不透明生物的绿色更浅。可用多种反应，例如光系统I反应、光系统II反应、非光化学淬灭、光合速率、照射阈值等鉴定生物。
在一些实施方式中，可改变生物来减少一种或多种光捕获器官和/或机制的灵敏度。在一些情况下，可改变(例如与光系统II有关的)光捕获天线，使其与未改变(例如野生型)生物相比有效性或效率下降。在一些情况下，改变生物可得到对改变光条件适应能力下降的改造生物。在一些示例中，这种降低的能力可体现为对低光照条适应能力减弱。可将一些细胞和/或生物描述成“被锁定为”与高光照水平相关的适应状态，尽管其接触低光照水平。
可使生物突变(例如使用诱变)来产生一种或多种生物的突变形式。可根据一种或多种性质筛选突变的形式。在一些情况下，多个突变生物(例如藻类或硅藻的悬液)可比其它等同的野生型生物具有更高透明度和更高的生长速率。
附图简要说明
图1显示了一些实施方式中光合细胞的示范性饱和反应。
图2A和2B显示了示范性的多个光合细胞光强度的改变。
图3A显示了示范性悬液。
图3B是示意图，显示经多个细胞(例如悬液内)的光强随深度的示范性改变。
图4是示意图，显示了一些实施方式中透明度提高的效应。
图5显示了一些实施方式中两种光合速率反应的示意性比较。
图6显示了一些实施方式中光损失随着光强函数而变化的示意性比较。
图7显示了一些实施方式中光化学反应的示意性比较。
图8显示了一些实施方式中透明度随着细胞密度而变化的示意性比较。
图9显示了一些实施方式中改变和未改变细胞的转变阈值的示意性比较。
图10显示了一些实施方式中最大光合速率的示意性比较。
图11显示了示范性方法。
图12A、12B和12C显示了野生型(标为WT)和突变的(标为979)样品在生长1天后的实验结果。
图13A、13B和13C显示了野生型(标为WT)和突变的(标为979)样品在生长2天后的实验结果。
图14A、14B和14C显示了野生型(标为WT)和突变的(标为979)样品在生长4天后的实验结果。
图15A、15B和15C显示了野生型(标为WT)和突变的(标为979)样品在生长7天后的实验结果。
图16显示了野生型(标为WT)和突变的(标为979)样品中光照与细胞密度的比较。
图17显示了野生型(标为WT)和突变的(标为979)样品中测定的Ek与细胞密度的比较。
图18显示了野生型(标为WT)和突变的(标为979)样品中测定的Pmax与细胞密度的比较。
发明详述
许多生物包含进行光合作用的细胞、细胞器、膜等。可改变光合细胞，以改变(例如增加或减少)其对光的透明度。细胞的改变包括细胞突变，可包括在细胞上进行PCR诱变、转座子诱变、定点诱变、定向诱变、随机诱变、插入诱变、靶向诱变等。
可通过改变光捕获天线(LHA)的大小改变透明度。在一些情况下，可通过改变与光系统II(PSII)有关的LHA提高透明度。第一细胞透明度下降可导致通过第一细胞的光量大于通过第二细胞的光量。如果被第一细胞消散的一部分光没有通过第一细胞，则第二细胞可加以有效利用。
多个透明度提高的细胞可能比类似的透明度下降的(例如天然的)多个细胞具有更高的总光化学效力。可通过减少被吸收、散射、转化、或被非光合反应消耗的入射光总量来提高光合细胞群的光捕获效力。在一些情况下，更透明的细胞群的总或整体生长速率可与较不透明的细胞群的生长速率相等或更高。在一些情况下，更透明的细胞较不容易被破坏，特别是在明亮光照条件下。更透明的细胞更能适应改变的光照条件(例如从低光照条件移到高光照条件下)。
光合细胞群捕获光的效力可提高转化成化学键的入射能的量。光捕获效力的提高可体现为产生生物质所需的入射能量的减少，这可体现为产生生物质衍生产品所需能量的同时减少，例如生物化学物质、生物燃料、乙醇、酯、烷烃、营养物、食物、补充物、和/或其它衍生自光合生物的产品。
许多光合细胞利用入射光进行光合作用的能力是有限的。可有效利用低强度光(例如基本转化成化学能，或与量子或生理学限度所允许的一样有效转化)。更高强度的光可能会使得生物的光合能力“过载”，导致入射光的相当部分不能为光合作用所用。这些未被使用的光可被吸收，产生热，破坏生物，或还可被“浪费”。在一些情况下，高强度光会破坏细胞，导致光合效力下降，生长速度减慢，或甚至使细胞死亡。
图1显示了一些实施方式中一个光合细胞的示范性饱和反应。图1显示了示意性反应100，描述了光合速率110随着光强120而变化。光合速率110可代表或由以下表示：光合产率、光合效率、电子传输速率、脂类产率、生物质产率、氧生产、CO2隔离等。光合速率110可与光系统I和/或II生产相关。在一些情况下，光合速率110可代表与PSII相关的电子传输速率。
反应100可包括基本“线性”的模式130和饱和模式140。阈值150可分隔线性模式130和饱和模式140。阈值150可宽可窄，可凭经验与模式之间的切换相关。阈值150在多种光合生物-乔木、禾本科植物、玉米、甘蔗、藻类、硅藻、根茎等例如柳枝稷(黍(Panicum))、大网茅草(例如芒草(Miscanthus))等之间可以是不同的。对于一些藻类(例如微绿球藻(Nannochloropsis))，阈值150可以接近200μmol量子/m2-秒。在一些情况下，可限定相对“最大”光合速率Pmax152。阈值150可与光强，例如Ek154相关，其可表示实现最佳光合速率的光照水平。
线性模式130可与一定区域的光强相关，其中光合速率110与光强120近似线性相关。线性模式130可鉴定为“光限制性”模式，其中光合产率表观上被可得的光限制，而不是被细胞本身限制。一些情况下，可用线性模式130的斜率132鉴定生物。对于一些生物，光合速率对强度反应的斜率132与光系统II光化学的量子场有关。斜率132可用一个或多个量度确定(例如参与的O2摩尔数/入射量子数，转化成生物质的CO2质量/输入能量等)。
饱和模式140的特征可以是一定的光合速率，其低于根据线性模式130中的反应外推(至更高的强度)估计的速率。例如，在强度162下观察到的光合速率160可低于外推的光合速率164(基于从线性模式130使用例如斜率132外推)。在饱和模式140中接受一定强度(例如强度162)的生物与线性模式130中的生物相比可使用较少百分数的入射光进行光合。这类接触可超过生物的光合能力，导致相对较大量的光不被光合作用利用。这类接触的特征可以是产率损失170，其可能与实际光合速率和根据较低强度(例如在光限制性模式中)的产率反应预期的光合速率之间的差异相关。
可让光合细胞接触各种各样的光强。一些情况下，一种生物可具有一些接触强光的细胞，而另一些细胞接触弱光。在一些情况下，单细胞或单细胞生物(例如藻类、硅藻等)可接触一定范围的光强。例如，水中的藻类可从表面(光强处)循环到光微弱的表面下一定深度。一些实施方式包括使接触邻近(或小于)阈值150的生物数量最大化。
图2A和2B说明了对于示范性的多个光合细胞的光强改变。图2A显示了乔木200，其中一些细胞210接触强光，而其它细胞220接触弱光。在一些情况下，细胞210可能至少部分遮蔽细胞220。示范性生物包括杉木、松树、白杨和其它植物。
图2B显示了细胞接触不同光强的光合生物群。作物230可包括一种或多种植物，其中一些细胞240接触较强光，而其它细胞250接触较弱光。示范性作物230包括玉米、燕麦、小麦、大麦、水稻、甘蔗、甜菜、竹、棕榈、麻风树、各种禾本科植物，例如大网茅草、盐生植物(例如米草属(Spartina)、盐角草属(Salicornia)等)和/或其它植物。
图3A显示了示范性悬液。在该示例中，示范性池塘300有边和底部，有足够深度能容纳深度为320的悬液310。悬液310的特征是“面朝”光源的表面。在图3A中，悬液310的顶面朝向以一定入射方向入射的光330(例如日光)。悬液310的接触面(例如顶面)的特征是面积340。悬液310可包含液体350和悬浮相360。
液体350可包括水介质，例如水、海水、淡水、稍带咸味的水、生长培养基等。悬浮相360可包括悬浮的光合生物，例如藻类、硅藻等。示范性藻类可包括微绿球藻属的成员。示范性硅藻可包括下列属的成员：舟形藻属(Navicula)、月形藻属(Amphora)、海链藻属(Thallasiosira)、角毛藻属(Chaetoceros)、菱形藻属(Nitzschia)、小环藻属(Cyclotella)、骨条藻属(Skeletonema)、褐指藻属(Phaeodactylum)、曲壳藻属(Achnanthes)、圆筛藻属(Coscinodiscus)、细柱藻属(Cylindrotheca)、拟菱形藻属(Pseudo-Nitzschia)、海线藻属(Thalassionema)、菱板藻属(Hantzschia)、桥弯藻属(Cymbella)、和/或Psammodictyon属。液体350可包括水性液体，例如水、海水、合成海水、微咸水、生长培养基等。
图3B是示意图，显示经多个细胞(例如悬液内)的光强随深度的示范性改变。图3B显示了一组条件下光强120和深度320之间的关系370。例如关系370可代表在特定入射光强下，对于具有确定组成的液体内一定浓度的某种生物，在悬液310内不同深度下测定的光强。第一强度380可能与较浅的深度382(例如在顶面上或附近)有关，可能是较强的光照条件。第二强度390可能是在较深的深度392下较弱的光强度。
悬液内的光强可与入射光强成比例。例如，在热带的晴天正午，第一强度380可能对应于饱和模式140下的强度(图1)(例如图1的强度162)，而第二强度390可对应于一些生物中的“光限制”模式，例如强度130(图1)。在不太晴朗的日子(例如多云天气)，第一强度380可对应与阈值150(图1)或甚至线性模式130相关的强度，而第二强度390可对应于若更低则不会发生光合作用的光水平。在一些情况下，第二强度390可对应于较暗的“修复”强度，此时光合细胞修复自身损伤。在特定的日子和时间，一些细胞可能会“过度接触”光，一些细胞可能与光“接触不足”，而一些细胞可能会接受最佳光量(例如在阈值150处或附近的强度)。
许多光合生物适应或顺应不同光照条件。在一些情况下，处于弱光强下相当时间(例如数小时或数天)的细胞可适应这些弱光条件，且可提高其对光的灵敏度。处于高强度(例如晴天的强度380)下的细胞可适应强光条件，且可降低其对光的灵敏度。在一些情况下，可通过调节一种或多种光捕获天线(LHA)来调节灵敏度。可调节紫黄质-叶绿素a蛋白(VCP)来调整灵敏度。
已适应弱光条件的细胞可能具有“敏化”LHA。使这样的“敏化”细胞接触亮光可使LHA饱和或“过载”，可能导致相当部分的入射亮光不能用于光合。在一些情况下，亮光可能导致非光化学淬灭(NPQ)量增加和/或NPQ对光合吸收的比例增加。在一些情况下，高强度可能损伤适应弱强度的细胞。
适应强光的细胞可能不如适应弱光的细胞所收集的弱光多。在一些情况下，响应强光细胞可能减少光捕获天线的“收获”，并导致相对较大部分的光通过细胞而不被天线吸收。在一些情况下，LHA灵敏度的下降可能体现为与具有标准LHA(例如野生型)的细胞的特征性斜率相比，斜率132减小(图1)。
接近入射光源(例如在树或悬液顶部)的细胞可吸收一些入射光，而一部分入射光可通过细胞到达最近细胞之下或其后的“被遮蔽”的细胞。通过第一细胞的光可被第二细胞吸收。在一些实施方式中，减少单个细胞吸收的光量，或更具体的，通过使经非光合途径(例如NPQ)吸收的光量最小化，可提高多个光合细胞的总效率。在一些实施方式中，对多个细胞进行工程改造，降低LHA灵敏度从而提高透明度。通过使经非光合机制(例如NPQ，光作为热散逸，离子化，损伤等)的光散射和/或吸收最小化，未用于第一细胞光合作用的光可通过第一细胞，为第二细胞所用。
在一些情况下，单个细胞捕获光的能力降低可提高细胞群的总效率。光捕获效率的降低导致更多光传播通过细胞，从而增加其它细胞可获得的光。LHA效率的降低可体现为细胞(和/或多个这类细胞)透明度的增加。
图4是示意图，显示了一些实施方式中提高透明度的效果。图4显示了测定的光强120中的两种变化随着两种悬液中的深度410而变化，且可以通过测定悬液不同深度下(或与面对光的表面的距离)的光强来测定。第一生物WT420可以是天然、野生型或其它未改变的生物。第二生物PGM 430可以包括改变的透明度，在一些情况下，其特征可以是与WT420相比透明度提高。PGM430细胞的悬液可减弱的光比WT420细胞的对应悬液少，如图4所示。
在一些实施方式中，可通过减少LHA的尺寸和/或数量提高透明度。在一些情况下，可通过减少细胞中的叶绿素量(例如与一种或多种LHA相关的叶绿素量)提高透明度。在一些情况下，可通过减少光系统I相关器官中的叶绿素量提高透明度。在一些情况下，可通过减少光系统II(PSII)相关器官中的叶绿素量提高透明度。在一些情况下，可通过减少与LHA结合/或在其内的类胡萝卜素(例如紫黄质)量提高透明度。
图5显示了一些实施方式中两种光合速率反应的示意性比较。图5是光合速率110随着入射光强120变化的示意图。在一些实施方式中，光合速率110与光系统II电子传输速率相关。图5比较了两种生物，野生型WT420和改造生物PGM430的反应。在一些实施方式中，在一种或多种光强下，PGM430可比WT420实现更高光合速率110。在一些情况下，PGM430比WT420具有更高的最大光合速率。PGM 430可具有以斜率532为特征的线性模式，其低于WT420的对应斜率522。在一些情况下，PGM430具有的阈值550比WT420的对应阈值560高。在高光强下(例如在阈值540以上)，PGM 430具有的斜率高于WT420。在一些特定高光强下，WT420的光合速率会随着强度增加而下降，而PGM430在这些强度下的光合速率没有下降如此多，或甚至完全不下降。
图6显示了一些实施方式中光损失随着光强函数变化的示意性比较。光损失600定义为入射到一个细胞上不为光合作用使用的光量。光损失600可与各种散逸机制，例如NPQ，光转化成热，光诱导离子化等有关。在一些实施方式中，特定是在高光强下，未改变的生物WT420可能比改变的生物PGM430损失或散逸更多光。
图7显示了一些实施方式中光化学反应的示意性比较。光化学反应700可包括诸如光系统I电子传递速率的反应。在一些实施方式中，WT420和PGM430可能具有相似的光化学反应700。在一些情况下，WT420和PGM430可显示相似的第一光化学反应(例如PS I电子传递速率)，而具有不同的第二光化学反应(例如PS II电子传递速率)。
在一些实施方式中，PGM430可显示与WT420不同的光化学反应700(例如更高的斜率和/或更高的最大值)。在一些情况下，这种差异可能随时间增加(例如接触时间，生长时间，复制等)。这种差异可能随光照强度改变。
图8显示了一些实施方式中透明度随着细胞密度变化的示意性比较。可测定透明度800，作为入射光强、深度、细胞密度(例如细胞数/液体体积)等的函数。可用具有确定程长和光强的装置测定透明度。可通过测定悬液内一个或多个点的光强随着入射强度的变化，测定透明度。可用细胞密度测定值(例如在一定体积内进行的细胞计数)区分影响透明度的因子(例如细胞透明度对细胞数)。在一些情况下，细胞密度810可包括与细胞复制相关的反应(例如新细胞生长)和/或适应光条件(例如细胞密度)。在一些情况下，细胞密度810可包括与适应光的细胞相关的反应(例如高细胞密度和对应的平均强度降低可引起LHA器官的适应)。
在一种或多种细胞密度810下，改变的生物PGM430与未改变的生物WT420相比具有提高的透明度。提高的透明度可体现为，与未改变生物的悬液内等价的测定值(例如在相等细胞密度下)相比，在改变生物的悬液中一个点处测定的光强提高。
图9显示了一些实施方式中改变和未改变细胞传播阈值的示意性转换。图9示意性比较了改变的生物PGM430反应与未改变生物WT420的反应。图9中显示了作为阈值150的示范性转换，虽然可能也使用了其它转换(例如Ek)。在一些情况下，转换可以用最佳光合生产率的光照水平确定。在一些情况下，提高的细胞密度可能与细胞生长有关。
图10显示了一些实施方式中最大光合速率的示意性比较。图10示意性比较了改变的生物PGM430反应与未改变生物WT420的反应。在该实施例中，显示Pmax 152的提取值随着细胞密度810而变化。
图11显示了示范性方法。在步骤1110中选择一种起始(例如天然或野生型)生物。在步骤1120中，使生物突变(例如使用诱变)来产生一种或多种突变生物。在步骤1130中可比较所述生物的一种或多种性质，其中包括筛选一种或多种突变的生物。筛选包括使用荧光活化细胞筛拣以基于一些光学性质选择细胞。一些实施方式包括基于表型的筛选。在一些情况下，可改变特定的基因序列(例如可将减少光捕获天线效力的基因序列引入生物)。
要筛选和比较的性质可包括透明度、阈值、Pmax、PSII性质、PSI性质、NPQ等。在一些情况下，性质可包括光学性质，可以包括能迅速筛选和/或测定的性质。在一些情况下，可用快速可筛选性质(例如透明度)筛选生物。还可进一步筛选所选亚组需要更长评估时间的性质(例如生长速率)。
在任选步骤1140中，可比较生长速率。可在步骤1150中选择一种或多种突变的生物。在一些情况下，所选生物比野生型等价物具有更高的生长速率，还可具有某些将其与野生型生物相区分的性质(例如步骤1130中所测定的)。所选突变生物可具有提高的透明度、更高的PSII ETR、较低NPQ、更浅的颜色、不同荧光谱和/或强度等。
在一些实施方式，可对细胞进行诱变，并培养突变的细胞。可选择与天然细胞相比透明度提高的突变细胞。在一些情况下，可进一步根据生长速率(例如选择具有最高生长速率的培养物)筛选透明度提高的细胞。在一些情况下，选择在高光照条件和高细胞密度下具有高生长速率的培养物。
实施例1
用ICR-191随机诱变
对微绿球藻(Nannochloropsis sp.)(例如海洋微绿球藻(NannochloropsisOceanica))进行突变并测定其性质。
ICR-191制成0.1N过滤灭菌的HCl中浓度为1mg/ml的储液。细胞生长到对数期中期，稀释到106细胞/ml。在20ml稀释的培养液中加入40μl ICR-191储液。将烧瓶置于摇床上，以50μmol量子m-2 s-1照明。培养7天后，用生长培养基洗涤细胞两次，再铺到琼脂平板上。在板上生长3-4周后，选择相对浅绿色的菌落，重悬浮在培养液中，然后重新铺在新鲜琼脂平板上。
光合作用的荧光和光学显微镜分析
用Dual-PAM(Walz，Effeltrich，德国)在培养物生长温度下记录脉冲调幅(PAM)荧光。用Dual-PAM中内建的红色LED对样品进行可见光照明。在全部测定之前，样品在样品室中暗适应最少10分钟。任何给定光化学发光下PSII的实际光化学效力计算成Fm’-Fs/Fm’。相对PSII ETR计算成PSII的实际光化学效力和光化学发光的乘积。NPQ计算成Fm-Fm’/Fm’。除了PSII ETR外，同时测量PSI ETR。任何给定光化学发光下的PSI光化学效力计算成1-(Y(ND)+Y(NA))。然后PSI ETR计算成Y(I)和光化学发光的乘积。
图12A、12B和12C显示了生长1日后野生型(标为WT)和突变(标为979)样品的实验结果。图12A显示了作为发光函数的PSII电子传递速率(ETR)数据。图12B显示了作为发光函数的NPQ数据。图12C显示了作为发光函数的PSI ETR。
图13A、13B和13C显示了生长2日后野生型(标为WT)和突变(标为979)样品的实验结果。图13A显示了作为发光函数的PSII电子传递速率(ETR)数据。图13B显示了作为发光函数的NPQ数据。图13C显示了作为发光函数的PSI ETR。
图14A、14B和14C显示了生长4日后野生型(标为WT)和突变(标为979)样品的实验结果。图14A显示了作为发光函数的PSII电子传递速率(ETR)数据。图14B显示了作为发光函数的NPQ数据。图14C显示了作为发光函数的PSI ETR。
图15A、15B和15C显示了生长7日后野生型(标为WT)和突变(标为979)样品的实验结果。图15A显示了作为发光函数的PSII电子传递速率(ETR)数据。图15B显示了作为发光函数的NPQ数据。图15C显示了作为发光函数的PSI ETR。
图16显示了野生型(标为WT)和突变的(标为979)样品中光照对细胞密度的比较。在该实施例中，“发光”一般描述了给定入射强度下悬液内一定点测得的光强。在不同生长时间长度下测定样品，一般对应于图12-15中所示的天数。突变的样品979在给定细胞密度下与野生型样品WT相比获得更强的测定光强(更高发光)。
图17显示了野生型(标为WT)和突变的(标为979)样品中测定的Ek与细胞密度的比较。在该实施例中，用图12-15的PSII ETR结果估计Ek。突变样品979在给定细胞密度下一般显示更高的Ek。
图18显示了野生型(标为WT)和突变的(标为979)样品中测定的Pmax与细胞密度的比较。在该实施例中，Pmax是最大表观光合速率，用图12-15的PSII ETR结果估算。突变样品979在给定细胞密度下一般显示更高的Pmax。
一些实施方式包括感应各种参数(例如光强、浓度、深度、光合速率、澄清度、pH、质量、等电常数、透明度、浊度、时间、日期和其它特征)的传感器。仪器可监测各种传感器，可用自动控制(螺线管、风动、压电等)驱动系统。一些实施方式包括与处理器和内存相连的计算机可读存储介质。可由处理器执行储存在计算机可读存储介质内的可执行指令，完成本文所述的各种方法。传感器和致动器可与处理器相连，从而输入和接受与各种方法相关的指令。一些指令通过提供输入的耦合传感器和接受指令调节参数的耦合致动器提供了各种参数的闭路控制。一些实施方式包括材料。可由糖类、脂类、和/或其它根据不同实施方式从细胞和方法衍生的生物质合成生物燃料。
上述描述是说明性而不是限制性的。本领域的技术人员阅读了本说明书后将明白本发明的许多变化。因此，本发明的范围不应参照以上的说明决定，而应参照所附权利要求及其等同物的全部范围决定。

Claims (27)

1.一种筛选光合生物的方法，所述方法包括：
选择第一种具有第一透明度的光合生物，所述第一透明度与通过第一光合生物的光传播有关；
对第一光合生物进行诱变，产生一或多种第二光合生物；
测定第二透明度，所述第二透明度与通过至少一种所述第二光合生物的光传播有关；和
选择一种或多种第二透明度高于第一透明度的所述第二光合生物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
测定第一光合生物的第一生长速率；
测定至少一种第二光合生物的第二生长速率；和
选择一种或多种第二光合生物，所述第二光合生物具有大于第一生长速率的第二生长速率。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，至少一种具有大于第一生长速率的第二生长速率的第二光合生物具有比第一透明度高的第二透明度。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，一种或多种生长速率包括总生物质量的测量值。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，一种或多种生长速率包括脂质生产的测量值。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光合生物包括任何作物、禾本科植物、乔木、根茎、硅藻、蓝细菌、和藻类。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光合生物包括藻类。
8.如权利要求1所述的方法，第一光合生物包括微绿球藻属的成员。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述透明度用可见光模式测定。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光合生物的颜色是第一种绿色，至少一种所选第二光合生物比第一种绿色浅。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一种所选的第二光合生物比第一光合生物的光捕获天线效力低。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一种第二光合生物比第一光合生物在第一照射下具有更高的PSII电子传递速率。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一照射与第一光合生物的饱和模式有关。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一种第二光合生物在第一照射下与非光化学淬灭相关值比第一光合生物小。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一种第二光合生物比第一光合生物的照射阈值高。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一种第二光合生物比第一光合生物的最大光合速率高。
17.一种提高光合生物光捕获效率的方法，所述方法包括：
选择第一光合生物；
对第一光合生物进行诱变，产生一或多种第二光合生物；
测定与第一光合生物的光捕获器官相关的第一灵敏度；
测定与至少一种第二光合生物的光捕获器官相关的第二灵敏度；和
选择第二光合生物，其中第二灵敏度低于第一灵敏度。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一光合生物包括藻类。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述藻类包括微绿球藻属的成员。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述灵敏度包括适应改变光水平的能力，且第二光合生物比第一光合生物适应改变光水平的能力低。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述第一和第二灵敏度之间的差异随着照射强度的降低而增加。
22.多个遗传改变的光合细胞，所述细胞具有：
比基本相当的多个未遗传改变的光合细胞更高的透明度；和
比基本相当的多个未遗传改变的光合细胞更高的综合生长率。
23.如权利要求22所述的多个细胞，其特征在于，所述细胞是同一生物的一部分。
24.如权利要求23所述的多个细胞，其特征在于，所述生物包括任何作物、乔木和禾本科植物。
25.如权利要求22所述的多个细胞，其特征在于，所述细胞包括藻类细胞。
26.如权利要求22所述的多个细胞，其特征在于，所述细胞包括硅藻。
27.如权利要求22所述的多个细胞，其特征在于，所述细胞包括蓝细菌。
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