1.一种光合生产丁醇的方法，其包括：使转基因设计者植物或植物细胞在液体培养基中生长，其中所述植物或植物细胞是经基因工程改造以表达一组酶，所述酶作用于卡尔文循环的中间产物并将所述中间产物转化为丁醇；和从所述液体培养基回收丁醇。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物是水生植物。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述水生植物选自由以下组成的组：水
下 水 草 (submersed aquatic herbs)( 黑 藻 (Hydrilla verticillata)、水 蕴 草(Elodeadensa)、杉叶藻(Hippuris vulgaris)、气泡草(Aponogeton Boivinianus)、硬叶浪草(Aponogeton Rigidifolius)、大卷浪草(Aponogeton Longiplumulosus)、牛顿草(Didiplis Diandra)、新加坡莫丝(Vesicularia Dubyana)、小柳(Hygrophilia Augustifolia)、珍珠金线(Micranthemum Umbrosum)、大艾克草(Eichhornia Azurea)、美洲三白草(Saururus Cernuus)、舌头椒草(Cryptocoryne Lingua)、北极杉百叶草(Hydrotriche Hottoniiflora EustralisStellata)、红 苦 草 (Vallisneria Rubra)、柳叶水蓑衣(Hygrophila Salicifolia)、泰国水剑(Cyperus Helferi)、培茜椒草(Cryptocoryne Petchii)、美洲苦草(Vallisneria americana)、托塔苦草(Vallisneria Torta)、北极杉(HydrotricheHottoniiflora)、黑乐草(Crassula Helmsii)、石龙尾(Limnophila Sessiliflora)、穿叶眼子菜(Potamogeton Perfoliatus)、红松尾(Rotala Wallichii)、贝克椒草(Cryptocoryne Becketii)、无尾水筛(Blyxa Aubertii)、水罗兰(HygrophilaDifformmis))、浮萍(duckweeds)(紫萍(Spirodela polyrrhiza)、无根萍(Wolffiaglobosa)、品藻(Lemna trisulca)、卵叶青萍(Lemna gibba)、青萍(Lemnaminor)、紫 萍(Landoltia punctata))、水 芙 蓉(water cabbage/Pistia stratiotes)、毛 茛(buttercups/Ranunculus)、菱角(water caltrop)(四角菱(Trapa natans)和乌菱(Trapa bicornis))、睡莲(water lily)(齿叶睡莲(Nymphaea lotus)、睡莲科(Nymphaeaceae)和 莲 科 (Nelumbonaceae))、水 葫 芦 (waterhyacinth/Eichhornia crassipe)、黑木蕨 (Bolbitis heudelotii)、水 盾 草(Cabombasp.)、海 藻(seagrasses)(小 竹 叶(Heteranthera Zosterifolia)、波喜荡草科(Posidoniaceae)、大叶藻科(Zosteraceae)、水鳖科(Hydrocharitaceae)和丝粉藻科(Cymodoceaceae))和藻类。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述藻类选自由以下组成的组：绿藻、红藻、褐藻、蓝绿藻(生氧光细菌(oxyphotobacteria)，包括蓝藻(cyanobacteria)和原绿球藻(oxychlorobacteria))、硅藻、海洋藻、淡水藻、耐冷藻株、耐热藻株、天线色素缺陷型突变株、耐丁醇藻株和其组合。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述藻类选自由以下组成的组：莱茵衣藻
(Chlamydomonas reinhardtii)、亚心形扁藻(Platymonas subcordiformis)、小球藻(Chlorella fusca)、耐热性小球藻(Chlorella sorokiniana)、寻常小球藻(Chlorella vulgaris)、椭圆小球藻(′Chlorella′ellipsoidea)、小球藻(Chlorellaspp.)、杜氏盐藻(Dunaliella salina)、韦氏杜氏藻(Dunaliella viridis)、巴氏杜氏藻(Dunaliella bardowil)、雨生血球藻(Haematococcus pluvialis)、Parachlorella kessleri、琼枝(Betaphycus gelatinum)、皱波角叉菜(Chondruscrispus)、原始红藻(Cyanidioschyzon merolae)、Cyanidium caldarium、Galdieriasulphuraria、匐 枝 凝 花 菜 (Gelidiella acerosa)、张氏江蓠(Gracilaria changii)、长心卡帕藻(Kappaphycus alvarezii)、Porphyra miniata、Ostreococcus tauri、条斑紫菜(Porphyra yezoensis)、紫球藻(Porphyridium sp.)、掌状红皮藻(Palmaria palmata)、江蓠(Gracilaria spp.)、球等鞭金藻(Isochrysisgalbana)、卡帕藻(Kappaphycus spp.)、海带(Laminaria japonica)、海带(Laminaria spp.)、礁膜(Monostroma spp.)、微拟球藻(Nannochloropsisoculata)、紫菜(Porphyra spp.)、紫球藻(Porphyridium spp.)、裙带菜(Undariapinnatifida)、石莼(Ulva lactuca)、石莼(Ulva spp.)、裙带菜(Undaria spp.)、三角褐指藻(Phaeodactylum Tricornutum)、舟形藻(Navicula saprophila)、寇氏隐甲藻(Crypthecodinium cohnii)、筒柱藻(Cylindrotheca fusiformis)、隐秘小环藻(Cyclotella cryptica)、纤细眼虫(Euglena gracilis)、前沟藻(Amphidinium sp.)、单细胞双鞭毛藻(Symbiodinium microadriaticum)、巨 藻 (Macrocystis pyrifera)、布 朗 纤 维 藻 (Ankistrodesmus braunii)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和其组合。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述藻类是莱茵衣藻。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述藻类选自由单细胞藻类、多细胞藻类和海藻组成的组。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述海藻选自由以下组成的组：青海苔(Ulva latissima)(海白菜(sea lettuce))、褐藻(Ascophyllum nodosum)、刺松藻(Codium fragile)、墨角藻(Fucus vesiculosus)、细齿麒麟菜(Eucheumadenticulatum)、细江蓠(Gracilaria gracilis)、水 网 藻(Hydrodictyonreticulatum)、海 带 (Laminaria japonica)、裙带菜(Undaria pinntifida)、昆布(Saccharina japonica)、条斑紫菜(Porphyra yezoensis)和紫菜(Porphyratenera)。
9.根据权利要求4所述的方法，其中所述蓝绿藻(生氧光细菌，包括蓝藻和原绿球藻)选自由以下组成的组：细长嗜热聚球藻(Thermosynechococcuselongatus)BP-1、发菜(Nostoc sp.)PCC 7120、细长聚球藻(Synechococcuselongatus)PCC 6301、聚球藻(Syncechococcus sp.)PCC 7942株、聚球藻PCC7002株、集胞藻(Syncechocystis sp.)PCC
6803株、海洋原绿球藻(Prochlorococcus marinus)MED4、海洋原绿球藻MIT 9313、海洋原绿球藻NATL1A、原绿球藻(Prochlorococcus)SS120、钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)(钝顶节旋藻(Arthrospira platensis))、太平洋螺旋藻(Spirulina pacifica)、巨大鞘丝藻(Lyngbya majuscule)、鱼腥藻(Anabaena sp.)、集胞藻(Synechocystis sp.)、细长聚球藻(Synechococcus elongates)、聚球藻(MC-A)、束毛藻(Trichodesmium sp.)、胞内植生藻(Richelia intracellularis)、聚球藻WH7803、聚球藻WH8102、念珠藻(Nostoc punctiforme)、聚球藻PCC 7943株、集胞藻(Synechocyitis)PCC 6714藻蓝蛋白缺陷型突变株PD-1、蓝杆菌(Cyanothece)51142株、蓝杆菌CCY0110、丰裕颤藻(Oscillatoria limosa)、巨大鞘丝藻(Lyngbya majuscula)、藓生束藻(Symploca muscorum)、无类囊体蓝藻(Gloeobacter violaceus)、原绿藻(Prochloron didemni)、荷兰原绿丝蓝细菌(Prochlorothrix hollandica)、聚球藻(MC-A)、束毛藻、胞内植生藻、海洋原绿球藻、原绿球藻SS120、聚球藻WH8102、巨大鞘丝藻、藓生束藻、Synechococcus bigranulatus、嗜冷颤藻(cryophilic Oscillatoria sp.)、席藻(Phormidium sp.)、发菜-1、墙壁眉藻(Calothrix parietina)、嗜热Synechococcus bigranulatus、灰蓝聚球藻(Synechococcus lividus)、嗜热层理鞭枝藻(Mastigocladus laminosus)、佛氏拟绿胶蓝细菌(Chlorogloeopsisfritschii)PCC 6912、瓦氏聚球藻(Synechococcus vulcanus)、聚球藻MA4株、聚球藻MA19株和细长嗜热聚球藻。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物细胞是水生植物组织或细胞培养物。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物细胞是非水生植物组织或细胞培养物。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述非水生植物组织或细胞培养物选自由以下组成的组：木苹果(Feronia limonia)的幼苗组织培养物、玉米植物(Zeamays)的叶绿素愈伤组织培养物、菊科(Asteraceae)和茄科(Solanaceae)物种的绿色根培养物、甘蔗茎杆薄壁组织的组织培养物、小立碗藓(Physcomitrella patens)的组织培养物、大豆植物(Glycine max)的光合细胞悬浮培养物、绿色普通烟草(Nicotiana tabacum L.)细胞的光自养和光混合营养培养物、针晶粟草(Gisekia pharnaceoides)(C4植物)的细胞悬浮培养物，和鲍威尔苋(Amaranthus powellii Wats.)、毛曼陀罗(Datura innoxiaMill.)、陆地棉(Gossypium hirsutum L.)和普通烟草(Nicotiana tabacum)x心叶烟(Nicotiana glutinosa L.)融合杂交体的光合悬浮培养细胞系。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述一组酶是由磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶、+
丙酮酸激酶、丙酮酸-铁氧还蛋白氧化还原酶(或丙酮酸-NADP 氧化还原酶)、硫解酶、
3-羟基丁酰辅酶A脱氢酶、巴豆酸酶、丁酰辅酶A脱氢酶、丁醛脱氢酶、丁醇脱氢酶和其组合组成。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述丁醛脱氢酶和丁醇脱氢酶可利用NADPH，或NADPH和NADH。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述一组酶是由甘油醛-3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶、丙酮酸激酶、丙酮酸-铁氧还蛋白氧化还原酶(或+
丙酮酸-NADP 氧化还原酶)、硫解酶、3-羟基丁酰辅酶A脱氢酶、巴豆酸酶、丁酰辅酶A脱氢酶、丁醛脱氢酶、丁醇脱氢酶和其组合组成。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述一组酶是由醛缩酶、磷酸丙糖异构酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶、丙酮酸激酶、丙酮+
酸-NADP 氧化还原酶(或丙酮酸-铁氧还蛋白氧化还原酶)、硫解酶、3-羟基丁酰辅酶A脱氢酶、巴豆酸酶、丁酰辅酶A脱氢酶、丁醛脱氢酶、丁醇脱氢酶和其组合组成。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述一组酶是由磷酸果糖激酶、醛缩酶、磷酸丙糖异构酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶、丙酮酸+
激酶、丙酮酸-NADP 氧化还原酶(或丙酮酸-铁氧还蛋白氧化还原酶)、硫解酶、3-羟基丁酰辅酶A脱氢酶、巴豆酸酶、丁酰辅酶A脱氢酶、丁醛脱氢酶、丁醇脱氢酶和其组合组成。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述一组酶是由淀粉酶、淀粉磷酸化酶、己糖激酶、磷酸葡萄糖变位酶、磷酸葡萄糖异构酶、磷酸果糖激酶、醛缩酶、磷酸丙糖异构酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶、丙酮酸激酶、丙酮+
酸-NADP 氧化还原酶(或丙酮酸-铁氧还蛋白氧化还原酶)、硫解酶、3-羟基丁酰辅酶A脱氢酶、巴豆酸酶、丁酰辅酶A脱氢酶、丁醛脱氢酶、丁醇脱氢酶和其组合组成。
19.根据权利要求1所述的方法，其中所述一组酶是经基因工程改造以插入宿主光合生物体的叶绿体中。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述一组酶插入所述叶绿体中是由基质信号肽引导。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述信号肽选自由以下组成的组：氢化酶转运肽序列(HydA1和HydA2)、铁氧还蛋白转运肽序列(Frx1)、硫氧还蛋白m转运肽序列(Trx2)、谷氨酰胺合成酶转运肽序列(Gs2)、LhcII转运肽序列、PSII-T转运肽序列(PsbT)、PSII-S转运肽序列(PsbS)、PSII-W转运肽序列(PsbW)、CF0CF1亚基-γ转运肽序列(AtpC)、CF0CF1亚基-δ转运肽序列(AtpD)、CF0CF1亚基-II转运肽序列(AtpG)、光系统I(PSI)转运肽序列、Rubisco SSU转运肽序列和其组合。
22.根据权利要求20所述的方法，其中所述信号肽是选自由以下组成的组的蛋白质的转运肽序列：Hyd1转运肽(序列：msalvlkpca avsirgsscr arqvapraplaastvrvala tleaparrlg nvacaa，SEQ ID NO：54)、RbcS2转运肽(maaviakssvsaavarpars svrpmaalkp avkaapvaap aqanq，SEQ ID NO：55)、铁氧还蛋白转运肽(mamamrs，SEQ ID NO：56)、和CF0CF1亚基-δ转运肽(mlaaksiagp rafkasavraapkagrrtvv vma，SEQ ID NO：57)和其组合。
23.根据权利要求1所述的方法，其中所述酶的表达由诱导型启动子控制。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述启动子可由厌氧生活诱导。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述启动子是氢化酶启动子。
26.根据权利要求23所述的方法，其中所述启动子可通过操纵设计者生物体培养基中的硝酸盐相对于铵的浓度来诱导。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述启动子是硝酸还原酶启动子。
28.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物或植物细胞是经基因工程改造以便还含有编码至少一种促进NADPH/NADH转化以增强丁醇光生物生产的酶的DNA构建体。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述酶是NADPH磷酸酶或NAD激酶或其组合。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述酶的表达是由诱导型启动子控制，且在表达后，所述酶插入叶绿体的基质区域。
+
31.根据权利要求28所述的方法，其中所述酶是NAD 依赖性甘油醛-3-磷酸脱氢酶。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述NADPH/NADH转化是通过两步机制实现：
i)使用卡尔文循环的甘油醛-3-磷酸脱氢酶的步骤，其利用NADPH将1，3-二磷酸甘油酸还原为甘油醛-3-磷酸；和
+
ii)使用所述NAD 依赖性甘油醛-3-磷酸脱氢酶的步骤，其在将甘油醛-3-磷酸氧化为1，3-二磷酸甘油酸中产生NADH。
33.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物或植物细胞经基因工程改造以还使淀粉合成活性失活。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述淀粉合成活性失活包括抑制淀粉合成酶、葡萄糖-1-磷酸腺苷酰转移酶、磷酸葡萄糖异构酶或磷酸葡萄糖变位酶的表达或活性。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述失活包括引入DNA构建体，其编码和诱导性地表达干扰iRNA分子。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述iRNA分子选自由淀粉合成酶iRNA、葡萄糖-1-磷酸-腺苷酰转移酶iRNA、磷酸葡萄糖异构酶iRNA、磷酸葡萄糖变位酶iRNA和其组合组成的组。
37.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物或植物细胞经基因工程改造以诱导性地表达另一组设计者酶，其促进叶绿体基质区域中的淀粉降解和糖酵解。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述另一组设计者酶包括淀粉酶、淀粉磷酸化酶、己糖激酶、磷酸葡萄糖变位酶、磷酸葡萄糖异构酶、磷酸果糖激酶、醛缩酶、磷酸丙糖异构酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶、丙酮酸激酶和其组合。
39.一种核酸构建体，其从5’到3’包含诱导型启动子、编码基质信号肽的核苷酸序列和编码光合丁醇生产途径酶的核苷酸序列。
40.根据权利要求39所述的构建体，其中所述酶选自由以下组成的组：磷酸果糖激酶、醛缩酶、磷酸丙糖异构酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸变位酶、烯+
醇化酶、丙酮酸激酶、丙酮酸-NADP 氧化还原酶(或丙酮酸-铁氧还蛋白氧化还原酶)、硫解酶、3-羟基丁酰辅酶A脱氢酶、巴豆酸酶、丁酰辅酶A脱氢酶、丁醛脱氢酶、丁醇脱氢酶和其组合。
41.一种核酸构建体，其从5’到3’包含诱导型启动子、编码基质信号肽的核苷酸序列和编码至少一种促进NADPH/NADH转化的酶的核苷酸序列。
+
42.根据权利要求41所述的构建体，其中所述酶是NADPH磷酸酶或NAD激酶或NAD 依赖性甘油醛-3-磷酸脱氢酶或其组合。
43.一种核酸构建体，其从5’到3’包含诱导型启动子和编码抑制淀粉合成酶表达的干扰RNA分子的核苷酸序列。
44.根据权利要求43所述的构建体，其中所述淀粉合成酶选自由淀粉合成酶、葡萄糖-1-磷酸(G-1-P)腺苷酰转移酶、磷酸葡萄糖变位酶和磷酸己糖异构酶组成的组。
45.一种核酸构建体，其从5’到3’包含诱导型启动子、编码基质信号肽的核苷酸序列和编码促进淀粉降解和糖酵解的酶的核苷酸序列。
46.根据权利要求45所述的构建体，其中所述酶选自由以下组成的组：淀粉酶、淀粉磷酸化酶、己糖激酶、磷酸葡萄糖变位酶、磷酸葡萄糖异构酶、磷酸果糖激酶、醛缩酶、磷酸丙糖异构酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶、丙酮酸激酶和其组合。
47.根据权利要求39、41、43或45中任一项权利要求所述的构建体，其中所述启动子选自由以下组成的组：氢化酶启动子[HydA1(Hyd1)和HydA2，登记号：AJ308413、AF289201、AY090770]、Cyc6基因启动子、Cpx1基因启动子、热休克蛋白启动子HSP70A、CabII-1基因(登记号M24072)启动子、Ca1基因(登记号P20507)启动子、Ca2基因(登记号P24258)启动子、硝酸还原酶(Nia1)启动子、亚硝酸还原酶基因(nirA)启动子、双向氢化酶基因hox启动子、光反应性和热反应性groE启动子、Rubisco操纵子rbcL启动子、金属(锌)诱导型smt启动子、铁反应性idiA启动子、氧化还原反应性crhR启动子、热休克基因hsp16.6启动子、小分子热休克蛋白(Hsp)启动子、CO2反应性碳酸酐酶基因启动子、绿光/红光反应性cpcB2A2启动子、UV光反应性lexA、recA和ruvB启动子、硝酸还原酶基因(narB)启动子和其组合。
48.根据权利要求39、41、43或45中任一项权利要求所述的构建体，其中所述信号肽是选自由以下组成的组的蛋白质的转运肽序列：氢化酶载脂蛋白、铁氧还蛋白载脂蛋白(Frx1)、硫氧还蛋白m载脂蛋白(Trx2)、谷氨酰胺合成酶载脂蛋白(Gs2)、LhcII载脂蛋白、PSII-T载脂蛋白(PsbT)、PSII-S载脂蛋白(PsbS)、PSII-W载脂蛋白(PsbW)、CF0CF1亚基-γ载脂蛋白(AtpC)、CF0CF1亚基-δ载脂蛋白(AtpD)、CF0CF1亚基-II载脂蛋白(AtpG)、光系统I(PSI)载脂蛋白、Rubisco SSU载脂蛋白和其组合。
49.一种可用于光合生产丁醇的转基因植物或植物细胞，其包含根据权利要求39、41、
43或45中任一项权利要求所述的核酸构建体。
50.一种可用于光合生产丁醇的转基因植物或植物细胞，其经基因工程改造以在叶绿体中诱导性地表达磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶、丙酮酸激酶、丙酮酸-铁氧还蛋白氧化还+
原酶(或丙酮酸-NADP 氧化还原酶)、硫解酶、3-羟基丁酰辅酶A脱氢酶、巴豆酸酶、丁酰辅酶A脱氢酶、丁醛脱氢酶和丁醇脱氢酶。
51.根据权利要求50所述的转基因植物或植物细胞，其还在叶绿体中诱导性地表达甘油醛-3-磷酸脱氢酶和磷酸甘油酸激酶。
52.根据权利要求51所述的转基因植物或植物细胞，其还在叶绿体中诱导性地表达醛缩酶和磷酸丙糖异构酶。
53.根据权利要求52所述的转基因植物或植物细胞，其还在叶绿体中诱导性地表达磷酸果糖激酶。
54.根据权利要求53所述的转基因植物或植物细胞，其还在叶绿体中诱导性地表达淀粉酶、淀粉磷酸化酶、己糖激酶、磷酸葡萄糖变位酶、磷酸葡萄糖异构酶。
55.根据权利要求49-54中任一项权利要求所述的转基因植物或植物细胞，其还在叶绿体中诱导性地表达以下至少一种：NADPH磷酸酶；NAD激酶；抑制磷酸葡萄糖异构酶(G-P-异构酶)或磷酸葡萄糖变位酶表达的干扰RNA分子；或促进淀粉降解和糖酵解的由以下组成的一组酶的一部分或全部：淀粉酶、淀粉磷酸化酶、己糖激酶、磷酸葡萄糖变位酶、磷酸葡萄糖异构酶、磷酸果糖激酶、醛缩酶、磷酸丙糖异构酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶、丙酮酸激酶和其组合。
56.根据权利要求49-55中任一项权利要求所述的转基因植物，其中所述植物是藻类。
57.根据权利要求49-55中任一项权利要求所述的转基因植物，其中所述设计者丁醇生产途径酶不仅在叶绿体中，而且也在细胞质中表达和分布。
58.根据权利要求57所述的转基因植物，其中所述设计者丁醇生产途径酶在细胞质中的所述表达通过在丁醇生产途径基因设计中省略叶绿体靶向序列实现。
59.根据权利要求49-55中任一项权利要求所述的转基因植物，其中所述植物是蓝绿藻(蓝藻或原绿球藻)。
60.根据权利要求59所述的转基因植物，其中所述设计者丁醇生产途径酶通过在丁醇生产途径基因设计中省略叶绿体靶向序列而全部在细胞质中表达。
61.一种光合生产丁醇的方法，所述方法包括以下步骤：
a)使转基因设计者植物、藻类、蓝绿藻或植物细胞在包含水的液体培养基中生长，其中所述转基因设计者植物、藻类、蓝绿藻或植物细胞包含用于至少一种设计者丁醇生产途径的至少一种外源转基因；
b)诱导所述转基因设计者植物、藻类、蓝绿藻或植物细胞以产生被诱导转基因生物体，其使所述至少一种转基因被激活以赋予至少一种设计者丁醇生产途径；和
c)提供二氧化碳和光能，借此被诱导的转基因设计者植物、藻类、蓝绿藻或植物细胞将二氧化碳、水和光能转化为某些中间产物，最终转化为丁醇和氧。
62.根据权利要求61所述的方法，其中所述转基因设计者生物体使用CO2作为主要碳源进行光自养生长。
63.根据权利要求61所述的方法，其中转基因设计者生物体使用选自由以下组成的组的有机底物进行光异养或光混合营养生长：蔗糖、葡萄糖、乙酸盐、丁醇、甲醇、丙醇、丁醇、丙酮、淀粉、半纤维素、纤维素、脂质、蛋白质、有机酸、生物质材料和其组合。
64.根据权利要求61所述的方法，其中步骤a)中具有氢化酶启动子控制型设计者基因的设计者生物体的生长是在有氧环境下进行。
65.根据权利要求61所述的方法，其中步骤a)中具有硝酸还原酶启动子控制型设计者基因的设计者生物体的生长是在有氧环境下在铵而不是硝酸盐形式的氮肥存在下进行。
66.根据权利要求61所述的方法，其中步骤a)中具有硝酸还原酶启动子控制型设计者基因的设计者生物体的生长是在厌氧环境下在铵而不是硝酸盐形式的氮肥存在下进行。
67.根据权利要求61所述的方法，其中步骤b)中具有氢化酶启动子控制型设计者基因的设计者生物体的诱导是在无O2的厌氧环境下进行。
68.根据权利要求61所述的方法，其中步骤b)中具有硝酸还原酶启动子控制型设计者基因的设计者生物体的诱导是在有氧环境下通过添加硝酸盐形式的氮肥进行。
69.根据权利要求61所述的方法，其中步骤b)中具有硝酸还原酶启动子控制型设计者基因的设计者生物体的诱导是在厌氧环境下通过添加硝酸盐形式的氮肥进行。
70.根据权利要求61所述的方法，其中所提供的CO2的来源是来自燃烧化石燃料和/或燃烧生物质的工业设施的烟气CO2。
71.根据权利要求61所述的方法，其中来自燃烧化石燃料和/或燃烧生物质的工业设施的烟气CO2流通过管道引入生物反应器中。
72.根据权利要求61所述的方法，其中所提供的CO2的来源是来自环境和大气的空气CO2。
73.根据权利要求61所述的方法，其中所提供的CO2的其它来源选自由气态CO2、溶解CO2、碳酸氢盐和碳酸盐组成的组。
74.根据权利要求70所述的方法，其中产生CO2供应的所述燃烧化石燃料和/或燃烧生物质的工业设施选自由以下组成的组：燃煤电厂、炼钢铁工业、水泥厂、炼油设施、化肥厂、燃烧生物质和/或化石燃料的生物燃料蒸馏/分离设施、生物质热解工艺、烟囱、发酵生物反应器、生物燃料精炼设施和其组合。
75.根据权利要求61所述的方法，其进一步包括以下步骤：
d)通过膜过滤与丁醇收集技术的组合从环境收集丁醇；
e)收集用过的从被诱导转基因生物体转化而来的转基因设计者生物体；
f)重复权利要求61的步骤a)到c)和步骤d)和e)，以用于连续的光生物丁醇生产。
76.根据权利要求75所述的方法，其进一步包括收集也可由被诱导的转基因设计者生物体利用所述设计者丁醇生产途径生产的中间产物的步骤。
77.根据权利要求76所述的方法，其中可利用所述设计者途径从CO2和H2O光生物生产的所述中间产物选自由以下组成的组：丁醛、丁酰辅酶A、巴豆酰辅酶A、3-羟基丁酰辅酶A、乙酰乙酰辅酶A、乙酰辅酶A、丙酮酸、磷酸烯醇丙酮酸、2-磷酸甘油酸、1，3-二磷酸甘油酸、甘油醛-3-磷酸、二羟基丙酮磷酸、果糖-1，6-二磷酸、果糖-6-磷酸、6-磷酸葡萄糖、葡萄糖、葡萄糖-1-磷酸和其组合。
78.根据权利要求77所述的方法，其中所述中间产物的生产可通过关闭催化设计者途径中所述中间产物的消耗的设计者酶活性来选择性地增强。
79.根据权利要求77所述的方法，其中所述中间产物的生产可通过使用设计者生物体来增强，其中编码催化所述中间产物的消耗的酶的设计者基因从设计者途径中选择性地省略。
80.一种用于生物燃料的生物安全防护型光合生产的方法，其包括：使细胞分裂可控型转基因设计者植物或植物细胞在液体培养基中生长，其中所述植物或植物细胞经基因工程改造以含有设计者生物安全机制并表达一组设计者生物燃料生产途径酶，所述酶作用于卡尔文循环的中间产物并将所述中间产物转化为生物燃料；和从所述液体培养基回收生物燃料。
81.根据权利要求80所述的方法，其中所述植物是水生植物。
82.根据权利要求81所述的方法，其中所述水生植物选自由以下组成的组：水下水草(黑藻、水蕴草、杉叶藻、气泡草、硬叶浪草、大卷浪草、牛顿草、新加坡莫丝、小柳、珍珠金线、大艾克草、美洲三白草、舌头椒草、北极杉百叶草、红苦草、柳叶水蓑衣、泰国水剑、培茜椒草、美洲苦草、托塔苦草、北极杉、黑乐草、石龙尾、穿叶眼子菜、红松尾、贝克椒草、无尾水筛、水罗兰)、浮萍(紫萍、无根萍、品藻、卵叶青萍、青萍、紫萍)、水芙蓉、毛茛、菱角(四角菱和乌菱)、睡莲(齿叶睡莲、睡莲科和莲科)、水葫芦、黑木蕨、水盾草、海藻(小竹叶、波喜荡草科、大叶藻科、水鳖科和丝粉藻科)和藻类。
83.根据权利要求82所述的方法，其中所述藻类选自由以下组成的组：绿藻、红藻、褐藻、蓝绿藻(生氧光细菌，包括蓝藻和原绿球藻)、硅藻、海洋藻、淡水藻、耐冷藻株、耐热藻株、天线色素缺陷型突变株、耐丁醇藻株和其组合。
84.根据权利要求82所述的方法，其中所述藻类选自由以下组成的组：莱茵衣藻、亚心形扁藻、小球藻、耐热性小球藻、寻常小球藻、椭圆小球藻、小球藻、杜氏盐藻、韦氏杜氏藻、巴氏杜氏藻、雨生血球藻、Parachlorella kessleri、琼枝、皱波角叉菜、原始红藻、Cyanidium caldarium、Galdieria sulphuraria、匐枝凝花菜、张氏江蓠、长心卡帕藻、Porphyra miniata、Ostreococcus tauri、条斑紫菜、紫球藻、掌状红皮藻、江蓠、球等鞭金藻、卡帕藻、海带、海带、礁膜、微拟球藻、紫菜、紫球藻、裙带菜、石莼、石莼、裙带菜、三角褐指藻、舟形藻、寇氏隐甲藻、筒柱藻、隐秘小环藻、纤细眼虫、前沟藻、单细胞双鞭毛藻、巨藻、布朗纤维藻、斜生栅藻和其组合。
85.根据权利要求82所述的方法，其中所述藻类是莱茵衣藻。
86.根据权利要求82所述的方法，其中所述藻类选自由单细胞藻类、多细胞藻类和海藻组成的组。
87.根据权利要求86所述的方法，其中所述海藻选自由以下组成的组：青海苔(海白菜)、褐藻、刺松藻、墨角藻、细齿麒麟菜、细江蓠、水网藻、海带、裙带菜、昆布、条斑紫菜和紫菜。
88.根据权利要求83所述的方法，其中所述蓝绿藻(生氧光细菌，包括蓝藻和原绿球藻)选自由以下组成的组：细长嗜热聚球藻BP-1、发菜PCC 7120、细长聚球藻PCC 6301、聚球藻PCC 7942株、聚球藻PCC 7002株、集胞藻PCC 6803株、海洋原绿球藻MED4、海洋原绿球藻MIT 9313、海洋原绿球藻NATL1A、原绿球藻SS120、钝顶螺旋藻(钝顶节旋藻)、太平洋螺旋藻、巨大鞘丝藻、鱼腥藻、集胞藻、细长聚球藻、聚球藻(MC-A)、束毛藻、胞内植生藻、聚球藻WH7803、聚球藻WH8102、念珠藻、聚球藻PCC 7943株、集胞藻PCC 6714藻蓝蛋白缺陷型突变株PD-1、蓝杆菌51142株、蓝杆菌CCY0110、丰裕颤藻、巨大鞘丝藻、藓生束藻、无类囊体蓝藻、原绿藻、荷兰原绿丝蓝细菌、聚球藻(MC-A)、束毛藻、胞内植生藻、海洋原绿球藻、原绿球藻SS120、聚球藻WH8102、巨大鞘丝藻、藓生束藻、Synechococcus bigranulatus、嗜冷颤藻、席藻、发菜-1、墙壁眉藻、嗜热Synechococcus bigranulatus、灰蓝聚球藻、嗜热层理鞭枝藻、佛氏拟绿胶蓝细菌PCC 6912、瓦氏聚球藻、聚球藻MA4株、聚球藻MA19株和细长嗜热聚球藻。
89.根据权利要求80所述的方法，其中所述植物细胞是水生植物组织或细胞培养物。
90.根据权利要求80所述的方法，其中所述植物细胞是非水生植物组织或细胞培养物。
91.根据权利要求90所述的方法，其中所述非水生植物组织或细胞培养物选自由以下组成的组：木苹果的幼苗组织培养物、玉米植物的叶绿素愈伤组织培养物、菊科和茄科物种的绿色根培养物、甘蔗茎杆薄壁组织的组织培养物、小立碗藓的组织培养物、大豆植物的光合细胞悬浮培养物、绿色普通烟草细胞的光自养和光混合营养培养物、针晶粟草(C4植物)的细胞悬浮培养物，和鲍威尔苋、毛曼陀罗、陆地棉和普通烟草x心叶烟融合杂交体的光合悬浮培养细胞系。
92.根据权利要求80所述的方法，其中所述设计者生物安全机制包括可在某些特定诱导条件下诱导的设计者质子通道基因。
93.根据权利要求92所述的方法，其中所述设计者质子通道基因是在某些特定诱导条件下诱导性地表达，以将设计者质子通道插入细胞质膜并保持光合类囊体膜完好。
94.根据权利要求93所述的方法，其中设计者质子通道在细胞质膜中的所述插入破坏横跨细胞质膜的质子梯度，从而使任何细胞分裂和杂交能力永久丧失以帮助确保生物安全。
95.根据权利要求92所述的方法，其中所述设计者质子通道基因包括诱导型启动子、质子通道编码序列和转录与翻译终止子。
96.根据权利要求95所述的方法，其中所述质子通道编码序列是蜂毒肽编码序列。
97.根据权利要求95所述的方法，其中所述诱导型启动子是硝酸还原酶Nia1启动子。
98.根据权利要求80所述的方法，其中所述设计者生物安全机制包括可在某些特定诱导条件下诱导的设计者细胞分裂周期iRNA基因。
99.根据权利要求98所述的方法，其中所述设计者细胞分裂周期iRNA基因在某些特定诱导条件下诱导性地表达，以永久抑制细胞分裂周期并保持细胞处于G1期或G0状态以帮助确保生物安全。
100.根据权利要求80所述的方法，其中所述设计者生物安全机制是通过使用高CO2需求突变株作为宿主生物体而赋予，所述宿主生物体是供设计者生物燃料生产途径基因转化之用，以便产生所述设计者细胞分裂可控型光合生物体。
101.根据权利要求100所述的方法，其中所述高CO2需求突变株选自由以下组成的组：
莱茵衣藻碳酸酐酶缺陷型突变株12-1C(CC-1219 cal mt-)、莱茵衣藻cia3突变株、聚球藻PCC 7942株的高CO2需求突变株M3、集胞藻PCC 6803的羧酶体缺陷型细胞和其组合。
102.根据权利要求100所述的方法，其中所述设计者生物燃料生产途径基因选自由以下组成的组：设计者丁醇生产途径基因、设计者乙醇生产途径基因、生物油生产基因、生物氢生产基因和其组合。
103.根据权利要求80所述的方法，其中所述设计者生物燃料生产途径酶选自由以下组成的组：设计者乙醇生产途径酶、设计者丁醇生产途径酶和其组合。
104.根据权利要求80所述的方法，其中所述设计者生物燃料生产途径酶选自由以下组成的组：淀粉酶、淀粉磷酸化酶、己糖激酶、磷酸葡萄糖变位酶、磷酸葡萄糖异构酶、磷酸果糖激酶、醛缩酶、磷酸丙糖异构酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸+
变位酶、烯醇化酶、丙酮酸激酶、丙酮酸脱羧酶、醇脱氢酶、丙酮酸-NADP 氧化还原酶(或丙酮酸-铁氧还蛋白氧化还原酶)、硫解酶、3-羟基丁酰辅酶A脱氢酶、巴豆酸酶、丁酰辅酶A脱氢酶、丁醛脱氢酶、丁醇脱氢酶和其组合。
105.根据权利要求80所述的方法，其中所述设计者生物安全机制和所述生物燃料生产途径酶的表达是通过使用诱导型启动子控制。
106.根据权利要求80所述的方法，其中所述诱导型启动子选自由以下组成的组：氢化酶启动子[HydA1(Hyd1)和HydA2，登记号：AJ308413、AF289201、AY090770]、Cyc6基因启动子、Cpx1基因启动子、热休克蛋白启动子HSP70A、CabII-1基因(登记号M24072)启动子、Ca1基因(登记号P20507)启动子、Ca2基因(登记号P24258)启动子、硝酸还原酶(Nia1)启动子、亚硝酸还原酶基因(nirA)启动子、双向氢化酶基因hox启动子、光反应性和热反应性groE启动子、Rubisco操纵子rbcL启动子、金属(锌)诱导型smt启动子、铁反应性idiA启动子、氧化还原反应性crhR启动子、热休克基因hsp16.6启动子、小分子热休克蛋白(Hsp)启动子、CO2反应性碳酸酐酶基因启动子、绿光/红光反应性cpcB2A2启动子、UV光反应性lexA、recA和ruvB启动子、硝酸还原酶基因(narB)启动子和其组合。
107.一种光合生产生物燃料的方法，所述方法包括以下步骤：
a)使细胞分裂可控型转基因设计者植物、藻类、蓝绿藻(生氧光细菌)或植物细胞在包含水的液体培养基中生长，其中所述转基因设计者植物、藻类、蓝绿藻或植物细胞包含用于至少一种设计者生物燃料生产途径的至少一种外源转基因；
b)诱导所述转基因设计者植物、藻类、蓝绿藻或植物细胞以产生被诱导转基因生物体，其使得所述至少一种转基因被激活以赋予至少一种设计者生物燃料生产途径；和c)提供二氧化碳和光能，借此被诱导的转基因设计者植物、藻类、蓝绿藻或植物细胞将二氧化碳、水和光能转化为某些中间产物，最终转化为生物燃料(例如乙醇和/或丁醇)和氧。
108.根据权利要求107所述的方法，其中所述细胞分裂可控型转基因设计者生物体使用CO2作为主要碳源进行光自养生长。
109.根据权利要求107所述的方法，其中细胞分裂可控型转基因设计者生物体使用选自由以下组成的组的有机底物进行光异养或光混合营养生长：蔗糖、葡萄糖、乙酸盐、甲醇、丙醇、丁醇、丙酮、淀粉、半纤维素、纤维素、脂质、蛋白质、有机酸、生物质材料和其组合。
110.根据权利要求107所述的方法，其中步骤a)中具有氢化酶启动子控制型设计者基因的细胞分裂可控型设计者生物体的生长是在有氧环境下进行。
111.根据权利要求107所述的方法，其中步骤a)中具有硝酸还原酶启动子控制型设计者基因的细胞分裂可控型设计者生物体的生长是在有氧环境下在铵而不是硝酸盐形式的氮肥存在下进行。
112.根据权利要求107所述的方法，其中步骤a)中具有硝酸还原酶启动子控制型设计者基因的细胞分裂可控型设计者生物体的生长是在厌氧环境下在铵而不是硝酸盐形式的氮肥存在下进行。
113.根据权利要求107所述的方法，其中步骤b)中具有氢化酶启动子控制型设计者基因的细胞分裂可控型设计者生物体的诱导是在无O2的厌氧环境下进行。
114.根据权利要求107所述的方法，其中步骤b)中具有硝酸还原酶启动子控制型设计者基因的设计者生物体的诱导是在有氧环境下通过添加硝酸盐形式的氮肥进行。
115.根据权利要求107所述的方法，其中步骤b)中具有硝酸还原酶启动子控制型设计者基因的设计者生物体的诱导是在厌氧环境下通过添加硝酸盐形式的氮肥进行。
116.根据权利要求107所述的方法，其中所提供的CO2的来源是来自燃烧化石燃料和/或生物质的工业设施的烟气CO2。
117.根据权利要求107所述的方法，其中来自燃烧化石燃料和/或生物质的工业设施的烟气CO2流通过管道引入生物反应器中。
118.根据权利要求107所述的方法，其中所提供的CO2的来源是来自环境和大气的空气CO2。
119.根据权利要求107所述的方法，其中所提供的CO2的其它来源选自由气态CO2、溶解CO2、碳酸氢盐和碳酸盐组成的组。
120.根据权利要求119所述的方法，其中产生CO2供应的所述燃烧化石燃料和/或生物质的工业设施选自由以下组成的组：燃煤电厂、炼钢铁工业、水泥厂、炼油设施、化肥厂、生物质燃烧和/或化石燃料燃烧生物燃料蒸馏/分离设施、生物质热解工艺、烟囱、发酵生物反应器、生物燃料精炼设施和其组合。
121.根据权利要求107所述的方法，其进一步包括以下步骤：
d)通过膜过滤与生物燃料收集技术的组合从环境收集生物燃料；
e)收集用过的从被诱导转基因生物体转化而来的转基因设计者生物体；
f)使用所述细胞分裂可控型设计者生物体，重复权利要求107的步骤a)到c)和步骤d)和e)，以用于生物燃料的连续的生物安全防护型光生物生产。
122.根据权利要求121所述的方法，其进一步包括收集也可由被诱导转基因设计者生物体利用所述设计者丁醇生产途径生产的中间产物的步骤。
123.根据权利要求122所述的方法，其中可利用所述设计者途径从CO2和H2O光生物生产的所述中间产物选自由以下组成的组：乙醛、丁醛、丁酰辅酶A、巴豆酰辅酶A、3-羟基丁酰辅酶A、乙酰乙酰辅酶A、乙酰辅酶A、丙酮酸、磷酸烯醇丙酮酸、2-磷酸甘油酸、1，3-二磷酸甘油酸、甘油醛-3-磷酸、二羟基丙酮磷酸、果糖-1，6-二磷酸、果糖-6-磷酸、6-磷酸葡萄糖、葡萄糖、葡萄糖-1-磷酸和其组合。