微藻生物技术在碳中和的应用与展望

碳中和是指CO2"零排放",在一段时间内通过节能减排、增加碳汇等途径,抵消各类活动所产生的CO2的排放.微藻是含有叶绿素a的原生生物,可以利用太阳能通过浓缩机制(CCM)进行光合作用高效固定CO2、通过异养同化作用转化固定有机碳.微藻生物质可转化为生物燃料、生物材料及生物肥料等,实现对传统化石燃料、塑料及化肥等的替代....     

新疆尉犁县荒漠微藻的分离及其生物学特性分析

采用十倍稀释法对新疆尉犁县周边干旱-荒漠土壤进行荒漠微藻的分离纯化,并以18SrDNA作为分子标记进行分子系统学鉴定,对其中5株微藻生物学特性进行观察及生化成分含量的测定,为极端环境微藻资源的开发应用以及进一步探讨塔克拉玛干干旱-荒漠地区地质和生态环境演变史提供参考。结果表明:(1)共分离选出23株微藻,且分别属于绿囊藻属、马尔瓦尼亚属、小球藻属、原生管藻属和衣藻属等5个属,其中属于绿囊藻属的藻种最多(14株),占总分离藻种的60.87%。(2)5株微藻(每个属选1株)的生长曲线均呈典型的\"S\"形,最适生长温度为25~35℃。(3)成分分析结果显示,除XLD-M-4以外,其他4株微藻(XLD-B-4、XLD-B-6、XLD-B-9和XLDM-5等)的总蛋白含量均高于对照组CC-127,即分别等于CC-127的1.57、2.13、1.07和1.21倍;脂肪酸含量基本以不饱和脂肪酸为主,其中18碳不饱和脂肪酸(亚油酸/异硬脂酸)含量最高达44.88%,其次是16碳饱和脂肪酸(13-甲基正十五烷酸),为37.88%。     

面向碳中和的微藻适应性实验室进化研究进展

微藻生物技术是实现碳达峰和碳中和的潜在途径之一。目前,微藻存在固碳效率低、光合转化效率低以及活性组分含量低等关键问题,需要通过合成生物学等生物技术手段构建新的藻株,并依据微藻固碳和代谢的特点,构筑减碳或负碳的新技术路线。适应性实验室进化（ALE）在提高微藻对二氧化碳固定,强化废水处理和改善代谢表型等方面均取得了一定进展,已获得了耐受高浓度二氧化碳和其他环境压力的进化藻株。但是,微藻ALE的效率还有待提高,基于固碳、光合和活性组分生物合成的合成生物学元件挖掘的研究还比较少。为克服以上问题,亟需改变微藻ALE的策略,结合高通量ALE装置的应用,缩短进化时间;在已有进化株的基础上,深入挖掘耐受基因、光合和活性组分生物合成的元件,为微藻基因改造打下基础;借鉴其他微生物ALE的已有经验,深刻理解微藻实验室适应性进化的动态过程,探索ALE的基本规律。最后对ALE应对微藻碳中和挑战的可能途径进行了展望。     

微藻生物固碳技术在“双碳”目标中的应用前景

微藻生长速度快、CO₂固定效率高,每生产1 t微藻生物质可固定1.83 t CO₂。同时,微藻还可将固定的CO₂转化为油脂、蛋白质、多糖、色素和不饱和脂肪酸等物质,能够实现CO₂的高值化利用。因此,微藻生物固碳技术在CO₂捕集和利用方面具有极大的发展潜能。本文首先阐述了高效固定CO₂藻株的选育、提高微藻生物固定CO₂的培养策略、微藻处理烟道气化合物技术、微藻高效培养光生物反应器的开发及新兴技术助力微藻碳减排等内容,再结合现阶段微藻生物固碳技术所面临的挑战,展望了微藻生物固定CO₂在“双碳”目标中的应用前景,以期为利用微藻高效固定CO₂、高值化利用CO₂提供参考,从而加速“双碳”目标的实现。     

岩溶区水生生态系统微藻的生物碳泵效应

微藻在水生生态系统的碳固定中扮演重要角色。本文综述了岩溶区水生生态系统生物碳泵的提出、岩溶区微藻生物碳泵作用、影响微藻固碳的主要环境因素以及岩溶区微藻固碳的研究进展,并提出了亟待解决的关键科学问题,为深入研究岩溶区水生生态系统微藻固碳能力及生物碳泵机制、科学认识岩溶生态系统的碳汇潜力、丰富和完善岩溶碳循环理论提供参考。     

基于文献计量学的微藻生物技术发展趋势

微藻作为一类单细胞光合生物,具有光能利用率高、生长速度快、生物活性成分和储能物质含量高等特点,在食品、饲料、生物能源、碳减排和废水处理等领域具有广阔的应用前景。本文系统查阅了近年来国内外微藻领域发表的相关文献和专利,藉此对微藻生物技术领域的研究进展及存在问题进行了梳理和分析,并对我国微藻生物技术的科技布局、重要成果及发展瓶颈进行了概述,最后对微藻生物技术的发展趋势予以展望。     

微藻光驱固碳合成技术的发展现状与未来展望

发展CO₂的高效资源化利用技术可同时缓解迫切的环境和能源压力,是实现“双碳”目标的重要途径。微藻是重要的光合固碳微生物,是生物圈初级生产力的主要来源,也是研究光合作用的重要模式体系。近年来,微藻又被视为极具潜力的新型微生物光合平台,具有将太阳能和CO₂直接转化为各种生物基产品的潜力,该生产模式被称为光驱固碳合成技术,可以同时起到固碳减排和绿色合成的效果,是有望助力“双碳”战略目标实现的新型生物制造技术路线。微藻光驱固碳合成技术本质上是通过微藻光合代谢网络重塑实现CO₂的资源化利用,对该方面本文系统总结了“拆盲盒”“挤海绵”“动刀子”3种基本开发模式的研究进展、重要突破和代表性应用示范。而微藻光合代谢网络的深度重塑,又有效扩展了基于微藻光驱固碳合成过程的技术应用场景,在这一方面,本文着重总结微藻生物技术与生物医学、生物光伏、生物航天技术等新型应用场景和技术领域的交叉融合。最后,还针对微藻光驱固碳合成技术在应用中面临的挑战,提出应该重点从合成生物学工具箱开发、高效光合平台开发、规模化培养防污染和防逃逸策略开发等几个环节进行攻...     

荒漠草原典型植物群落土壤活性有机碳组分特征及其与酶活性的关系

以宁夏荒漠草原典型植物柠条(Caragana korshinskii)、沙蒿(Artemisia ordosica)、短花针茅(Stipa breviflora)和蒙古冰草(Agropyron mongolicum)群落为研究对象,分析不同植物群落不同土层深度(0~5、5~10和10~15cm)土壤活性有机碳组分土壤微生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)和易氧化有机碳(EOC)特征及其与土壤酶(蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶)活性之间的关系。结果表明:(1)4种典型植物群落土壤SOC、MBC、EOC含量均随土层深度的增加而减少,且表层(0~5cm)土壤显著高于亚表层(5~10cm)和深层(10~15cm)土壤(P0.05),而土壤DOC含量随土层深度的增加呈先增加后减少的趋势。在同一土层深度,灌木(柠条和沙蒿)群落土壤活性有机碳组分含量高于禾本科植物(短花针茅和蒙古冰草)。(2)4种典型植物群落土壤酶(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶)活性整体上随土层深度的增加而降低,局部土层深度表现出波动性;同一土层不同植被群落土壤酶活性未表现出一定的变化规律。(3)4种典型群落土壤活性有机碳各组分除DOC外,其余均与SOC呈显著正相关关系,与土壤酶活性、微生物量熵以及有机碳活度具有一定的相关关系,表明土壤活性有机碳不仅依赖于总有机碳,也与土壤酶活性密切相关。     

LED光质调控微藻生长及目标产物积累的研究进展

光是影响微藻光自养生长的最重要因素.LED光质在调控微藻生长及目标产物积累方面的巨大优势已经引起了诸多研究者及相关企业的高度重视.基于LED光质调控技术开发的微藻培养工艺有望革新现有生产技术,促进微藻产业的快速发展.为此,本文阐述了微藻可吸收利用的光谱范围及光受体、不同LED光质对微藻生长及目标产物积累的影响、基于LE...     

微藻碳酸酐酶的特性及其环境调控

本文概述微藻碳酸酐酶的性质、种类、分布、分离纯化和环境调控的研究进展,并对未来有关微藻碳酸酐酶研究中需要探讨的问题作了展望。     

适于沙漠地下水培养的耐碳酸氢钠产油微藻

<正>能源危机是全世界面临的共同问题,采用可再生能源替代化石能源是出路之一。生物柴油作为一种清洁可再生能源备受瞩目[1—3]。目前,生物柴油主要以大豆和油菜、油棕和麻风树等油料植物以及动物油脂、废餐饮油等作为原料。但是动物油脂、废餐饮油原料有限,而油料植物生产油脂存在占地面积大、生产周期长等缺点,不宜作为未来生物柴油的主要来源。相比之下,产油微藻具有生长周期短、单位面积产量高等优点[4],被认为是生物柴油     

6种微藻对氯霉素和硫酸新霉素敏感性研究

目的:探讨3种真眼点藻(点状魏氏藻(Visderia punctata)、波氏真眼点藻(Eustigmatos polyphem)、魏氏真眼点藻(Eustigmatos vischeri))和3种绿藻(栅藻(Scnedesmus sp.)、斜生栅藻(Scenedesmus obliqulis)、爪哇栅藻(Scenedesmus jaoaensis))对2种抗生素的敏感性.方法:采用藻液细胞计数法和藻细胞固体平板培养法研究了氯霉素和硫酸新霉素对6种微藻生长的影响.结果:液体培养,3种绿藻对氯霉素敏感性均高于硫酸新霉素,10μg·mL-1氯霉素即可明显抑制3种绿藻的生长(P＜0.05),而硫酸新霉素在浓度为200 μg·mL-1时才显示出明显抑制作用:3种真眼点藻对2种抗生素都不敏感.固体培养,除波氏真眼点藻外,其它5种微藻对氯霉素的致死浓度均为50μg·mL-1;波氏真眼点藻、栅藻、斜生栅藻和爪哇栅藻对硫酸新霉素的致死浓度分别为100 μg·mL-1、200μg· mL-1、50μg·mL-1和50μg·mL-1.结论:氯霉素可作为选育6种微藻抗性突变株的筛选剂.     

微藻高效基因枪转化方法的建立

基因枪法是外源基因导入微藻细胞的重要手段。然而,发展至今,微藻细胞基因枪转化效率一直偏低（10~50个转化子/μg DNA）,高价低效的转化方法阻碍了基于高通量转化子的基因功能分析。为了提高基因枪的转化效率,本研究以三角褐指藻为材料,从抗生素选择培养基的改良,微载体的选择、制备、包埋、点膜和轰击参数的优化,以及受体细胞的处理等方面进行了系统研究。结果显示,采用50%海水盐度f/2培养基可以提高博来霉素的效价,f/2固体培养基中2216E营养物质的加入能缩短1/3的平板筛选时间。微载体制备应选择对金（钨）粉没有吸附作用的离心管,制备量/管应少于3.5 mg。微载体轰击量每次大约为0.75 mg,过量将会造成一个轰击死亡圈,过少将导致轰击成本上升。当轰击间距A为6.35 mm,间距B为11 mm,间距C为6 cm时,可以获得最多的转化细胞。109个受体细胞铺成较厚的多细胞层能显著提高转化效率。经过上述优化与改进,本研究将现有文献报道的转化效率提高了4.7~30倍,达到295 ± 60个转化子/μg DNA。该方法除适用于三角褐指藻外,也可广泛应用于其他微藻（杜氏盐藻、小球藻）的基因枪转化研究,可以为微藻基因工程研究提供快速,高效和可靠的操作技术。     

植物四倍体抗性及其机理研究进展

植物四倍体是重要的育种资源,其创制和抗性研究受到越来越多的关注。针对植物四倍体的抗性研究,国内外学者开展了大量的工作。本文对近年来四倍体与二倍体植物的抗性（抗寒、抗旱、抗热、抗盐、抗病等）差异进行了总结,并从植物组织细胞结构、生理、分子应答和表观遗传组修饰等方面对其抗性机理进行了探讨。     

产乳酸凝结芽胞杆菌N001的抗逆性研究

目的研究前期经初筛的产乳酸凝结芽胞杆菌N001芽胞的抗逆性。方法在模拟饲料制粒条件下和动物消化道内逆境条件下的存活能力,测定N001芽胞的抗热、抗酸、耐胆盐性能和对抗生素的敏感性。结果凝结芽胞杆菌N001芽胞具有很强的耐高温、耐酸、耐胆盐能力;同时N001芽胞对营养体敏感的抗生素也有良好的耐受性。结论凝结芽胞杆菌N001芽胞具有很强的抗逆性,可以作为益生菌制剂的良好菌种。     

生长素与植物逆境胁迫关系的研究进展

生长素(IAA)是一种重要的植物激素,与植物的逆境胁迫反应关系密切。综述近年来国内外对生长素与植物逆境胁迫关系研究的一些最新进展,重点分析生长素和生长素响应基因及其相关转录因子在植物响应盐害、干旱、低温等胁迫中的反应。     

产生物柴油微藻培养研究进展

石油的大量使用会导致能源枯竭和温室气体（CO2）排放的增加。为了实现经济和环境的和谐发展,必须使用可再生能源代替石油。可再生能源使用后不会造成温室气体排放的增加。生物柴油是一种理想的可再生能源, 能满足以上要求,所以近年来得到迅速发展。微藻是一种主要利用太阳能固定 CO2,生成制备生物柴油所需油脂的藻类。因此以微藻油脂为原料转化成的生物柴油是石油理想的替代品。简要介绍了产油微藻的种类和微藻油脂的合成,较详细地阐述了微藻自养培养、异养培养、生物反应器、工程微藻的最新研究进展,并初步展望了微藻产油研究的未来发展方向。