转基因技术与生物能源

随着传统化石能源的日益枯竭、环境污染的日益加重,世界各国都在积极寻求发展可再生能源。生物能源,尤其是包括生物乙醇和生物柴油在内的生物燃料,因其原料的可再生性和燃料使用的环境友好性,     

2013生物能源专刊序言

生物能源作为可再生能源,可以替代部分石化能源,有望缓解能源供给中对石油的依赖程度.本期专刊结合第6届国际生物能源会议,包括综述和研究报告两部分,报道了我国生物能源专家学者在燃料乙醇、生物柴油、微生物油脂、生物燃料标准、航空生物燃料等领域的最新研究进展.     

生物能源专刊序言

发展生物能源是减轻经济和社会发展对不可再生矿物质能源依赖程度,实现CO2减排的有效措施。本期专刊包括综述报告和研究论文两部分,涉及燃料乙醇、生物柴油、生物燃气、生物氢能、微生物燃料电池和微生物电解池等主要生物能源产品和系统,比较全面地分析其基础研究、关键技术开发和产业发展现状,讨论了存在的问题和挑战,展望了发展的前景。     

生物燃料用酶专利现状与分析

随着石油资源的日益枯竭和环境污染的日益严重,生物能源的研发引起了全球各界的广泛重视。生物能源包括燃料乙醇（玉米乙醇和纤维素乙醇）、生物柴油、生物制氢、生物发电、沼气等,     

我国生物能源发展应用及商业化障碍

生物能源是一种绿色可再生能源,可缓解石化能源短缺危机和环境污染,在巴西、欧美已经得到广泛应用。我国生物能源还处于发展阶段,有燃料乙醇的生产但需要国家补贴,食用油每年大量进口,非食用油类植物种植加工尚无大规模形成。我国生物能源主要面临的问题是:与人争粮食,与粮食争地。我国生物能源主要发展方向是:利用第三代生物能源技术开发林业下脚料,农业秸秆、粪,以及在荒漠,水域,边缘性地区栽种油料植物,水藻,第三代生物能源技术没有大规模在我国实现,需加大研发力度和政策支持。     

生物燃料乙醇发展现状、问题与政策建议

生物燃料乙醇是可再生能源的重要组成部分,在替代能源、改善环境,促进农业产业化,实现农业增效、农民增收等方面具有重要作用。目前,我国生物燃料乙醇产业发展还处于起步阶段,其发展尚面临诸多困难和问题。需要坚持非粮为主,鼓励原料多元化;坚持市场化运作,敞开收购生物燃料乙醇;利用好国内国外两个市场、两种资源;制定并实施生物燃料乙醇发展规划;加强生物燃料技术研发和产业体系建设;加强部门之间配合,创造良好的市场环境。     

《生物工程学报》2013年“生物能源”专刊征稿公告

我国是当前世界第二大石油消耗和进口国,对石油的需求正以惊人的速度增长。由于石油储量有限,可再生能源,如燃料乙醇和生物柴油等生物能源的应用,有望减少能源需求对石油的依赖程度。     

《生物工程学报》2013年“生物能源”专刊征稿公告

我国是当前世界第二大石油消耗和进口国,对石油的需求正以惊人的速度增长。由于石油储量有限,可再生能源,如燃料乙醇和生物柴油等生物能源的应用,有望减少能源需求对石油的依赖程度。生物能源可从可再生的原材料生产,因此可作为理想的石油资源的补充。为总结交流世界各地生物燃料开发利用的成果,更好地服务于企业、高校及研究单位,并为政府决策提供建议。由清华大学主办     

《生物工程学报》2013年“生物能源”专刊征稿公告

我国是当前世界第二大石油消耗和进口国,对石油的需求正以惊人的速度增长。由于石油储量有限,可再生能源,如燃料乙醇和生物柴油等生物能源的应用,有望减少能源需求对石油的依赖程度。生物能源可从可再生的原材料生产,因此可作为理想的石油资源的补充。为总结交流世界各地生物燃料开发利用的成果,更好地服务于企业、高校及研究单位,并为政府决策提供建议。由清华大学主办的第6届国际生物能源会议(World Bioenergy Symposium,简称WBS)将于2012年9月13～14日在     

微生物在生物能源生产中的应用(英文)

生物可再生能源是最有前景的石油替代品之一.生物能源的生产原料包括:植物、有机废弃物和微生物.微生物在生物能源生产上有着广泛的应用,利用微生物制备的主要生物能源包括:生物柴油、生物乙醇、生物甲烷等.某些微生物如微藻和真菌可以生产大量油脂,这些油脂可以转化为生物柴油;有些微生物如酵母可以将糖类、淀粉以及纤维素转化为燃料乙醇,添加乙醇的汽油或柴油燃烧排放明显降低;还有些厌氧微生物可以将有机废弃物转化为甲烷,可用做家用燃气、车用燃气或发电.除此之外微生物还具有在生产能源的同时治理环境污染的优势.总之研究开发微生物在生物能源生产中的应用有利于世界可持续发展.     

一种强力霉素诱导型白念珠菌基因敲除与筛选标记再循环工具包（英文）

【目的】在白念珠菌中建立一个快捷方便经济的基因敲除与筛选标记再循环的DNA操作系统。【方法】通过ExoIII介导的不依赖于连接酶的克隆策略,在异源筛选标记基因CmLEU2、CdHIS1和CdARG4基因的两侧分别插入了loxP位点,成为筛选标记基因盒扩增的模板。全基因合成了经过白念珠菌密码子优化的rTetR元件,并组装成Tet-on启动子。将密码子优化的重组酶Cre基因置于该启动子控制下。然后将他们插入筛选标记基因CdHIS1和CdARG4的CDS区域,形成筛选标记基因再循环载体。【结果】构建了3个用于白念珠菌基因敲除的侧翼含有loxP位点的筛选标记基因载体,以及2个含有Tet-on启动子控制的Cre酶的载体用于筛选标记基因的再循环。【结论】成功构建了一个白念珠菌中可诱导的基因敲除和筛选标记再循环的载体系统并成功应用于多个基因缺失株构建。这个系统有助于快速构建白念珠菌的单基因和多基因敲除菌株。     

Energy crop and biotechnology for biofuel production

Selection of energy crops is the first priority for large-scale biofuel production in China.As a major topic, it was extensively discussed in the Second International Symposium on Bioenergy and Biotechnology, held from October 16-19(th), 2010 in Huazhong Agricultural University(HZAU), Wuhan, China, with more than one hundred registered participants(Figure 1).     

杜氏盐藻β-酮酯酰-ACP合酶(DsKASⅡ)基因的分离及功能分析

酮脂酰-ACP合成酶Ⅱ(KASⅡ)是催化棕榈酸(16∶0-ACP)延伸为硬脂酸(18∶0-ACP)的关键酶,其活性强弱决定着18碳脂肪酸含量的高低。本文以杜氏盐藻(Dunaliella salina)为试材,分离鉴定杜氏盐藻DsKASⅡ基因编码序列,采用生物信息学工具解析DsKASⅡ酶蛋白的亚细胞定位、高级结构、理化性质及系统发育等特性。检测氮胁迫下的DsKASⅡ表达量,以及藻细胞脂肪酸、叶绿素和β-胡萝卜素的含量。结果表明,DsKASⅡ编码的酶蛋白长度为476 aa,pI为6. 99,含叶绿体靶向肽和较多亲水区。二级结构主要由α-螺旋(22. 48%),β-片层(22. 06%)和无规则卷曲(55. 46%)组成。三级结构预测表明该蛋白整体呈紧密的心形结构,活性酶蛋白为同源二聚体。系统发育分析表明,DsKASⅡ氨基酸序列与莱茵衣藻CrKASⅡ同源性达99%,可能二者有着共同的进化祖先。qRT-PCR揭示,与正常培养的杜氏盐藻相比,DsKASⅡ在氮胁迫条件下的表达量明显上调,第3天时的表达量比正常培养的高4. 5倍。氮胁迫下藻细胞总油脂、油酸(C18∶1)和类胡萝卜素含量显著提高,然而棕榈酸(C16∶0)和叶绿素的含量明显降低。这表明,氮胁迫诱导杜氏盐藻DsKASⅡ基因上调表达,将更多的棕榈酸催化为硬脂酸,进而提高了单不饱和油酸的富集以及类胡萝卜素的积累。本研究为后续进一步解析杜氏盐藻氮胁迫条件下,油脂与胡萝卜素合成积累及藻细胞响应胁迫机制和优质富油藻种培育提供了科学参考。     

一株小麦赤霉病拮抗菌的筛选鉴定及防治效果分析

自小麦赤霉病发病田块土壤中,分离得到1株小麦赤霉病高效拮抗菌株。通过形态特征、生理生化特性和16S rDNA序列比对分析,将这株拮抗菌株鉴定为奇异变形杆菌(proteus mirabilis)。P. mirabilis DY05发酵液和无细胞上清均可显著抑制禾谷镰刀菌菌丝体生长(抑制率分别为79.50%和51.25%)和分生孢子萌发(抑制率均为100%),减少呕吐毒素产生(分别减少84.32%和82.82%)。田间赤霉病防治试验结果显示,接种DY05,可降低发病率52.13%,同时病情指数降低48.74%,显示出较好的防治效果。促生生理活性评价试验结果显示,菌株DY05可以产生铁载体和IAA,并具有溶磷作用和ACC脱氨酶活性,具有很好的促生长潜力。盆栽试验结果表明,菌株DY05对小麦植株生长具有显著的促进作用。与对照组相比,菌株DY05处理可以显著增加小麦幼苗茎高、根长、鲜重和干重,其中茎高、根长、鲜重和干重分别提高了22.21%、26.41%、44.77%和26.53%。分离得到的拮抗菌株DY05具有拮抗病原真菌和促进植物生长的双重功能,为开发禾谷镰刀菌生物防治制剂提供了菌种材料。     

The US Department of Energy Great Lakes Bioenergy Research Center: Midwestern Biomass as a Resource for Renewable Fuels

The Great Lakes Bioenergy Research Center is one of three Bioenergy Research Centers establish by the US Department of Energy and the only one based at an academic institution. The Center’s mission is to perform basic and applied science to enable economically and environmentally sustainable production of liquid fuels derived from biomass. The research is focused on converting plant biomass into soluble sugars and the sugars into fuels. A large group focused on sustainability informs and guides the applied research to ensure that new technology will provide the required environmental benefits.     

Marginal lands for bioenergy in China; an outlook in status,potential and management

Energy consumption and CO₂ emissions have been increasing continuously over the past few decades in China and there is a pressing need to replace the fossil fuel‐based economy with an efficient low‐carbon system, tailor‐made to future requirements. China is starting an energy transition with the aim of building an energy system for the future. China has made tremendous progress in increasing the amount of renewable energy and reducing the cost of renewable energy over the last 20 years. According to the 14th 5 year plan, China aims to incorporate 20% of renewable energy to the primary energy mix and attain 27% reduction in CO₂ emissions. Bioenergy crops constitute a significant proportion of biomass‐based bioenergy and have recently been promoted by the Chinese Government to help overcome food and fuel conflict. Steps are being taken to promote bioenergy crops on marginal lands in China, and various regions across the country with soil marginality have been evaluated for bioenergy crop cultivation. The present paper reviews the status of bioenergy in China and the potential status of marginal lands from different regions of China. It also elaborates on some of the policies, subsidies and incentives allocated by the Chinese Government for the promotion of biomass‐based energy. Land management and plant improvement strategies were discussed, which are effective in making marginal lands suitable for bioenergy crop cultivation. Managing planting strategies, intercropping and crop rotation are effective management practices used in China for the utilization of marginal lands. A national investigation is desirable for creating an inventory of technical and economic potential of biomass feedstocks that could be planted on marginal lands. This would assist with highlighting the pros and cons of using marginal lands for bioenergy production and effective policy making.     

Direct capture and conversion of CO2 from air by growing a cyanobacterial consortium at pH up to 11.2

Bioenergy with carbon capture and storage (BECCS) is recognized as a potential negative emission technology, needed to keep global warming within safe limits. With current technologies, large-scale implementation of BECCS would compromise food production. Bioenergy derived from phototrophic microorganisms, with direct capture of CO₂ from air, could overcome this challenge and become a sustainable way to realize BECCS. Here we present an alkaline capture and conversion system that combines high atmospheric CO₂ transfer rates with high and robust phototrophic biomass productivity (15.2 ± 1.0 g/m ²/d). The system is based on a cyanobacterial consortium, that grows at high alkalinity (0.5 mol/L) and a pH swing between 10.4 and 11.2 during growth and harvest cycles.     

2015生物能源专刊序言

生物能源领域的研究和产业开发在近年得到了快速发展,呈现出系统性和多元性的趋势。2014年10月17–19日,第四届生物质能源技术国际会议-暨第八届国际生物能源会议(ICBT/WBS 2014)在长沙市举行。本次会议由中国可再生能源学会生物质能专业委员会、生物质能源产业技术创新战略联盟、欧洲生物质能产业协会、美国化学工程师学会和联合国开发计划署主办,由湖南省林业科学院和清华大学中国-巴西气候变化与能源技术创新研究中心承办。在会议优秀论文基础上,结合征稿出版了"生物能源"专刊。本专刊以综述和研究论文的形式介绍了国内在生物能源及相关领域的最新研究成果,包括生物质资源分析、预处理、燃料和化学品制备、副产品利用和策略研究等。     

Bioenergy sensing in the brain

Bioenergy homeostasis constitutes one of the most crucial foundations upon which other cellular and organismal processes may be executed. AMP-activated protein kinase (AMPK) has been shown to be the key player in the regulation of energy metabolism, and thus is becoming the focus of research on obesity, diabetes and other metabolic disorders. However, its role in the brain, the most energy-consuming organ in our body, has only recently been studied and appreciated. Widely expressed in the brain, AMPK activity is tightly coupled to the energy status at both neuronal and whole-body levels. Importantly, AMPK signaling is intimately implicated in multiple aspects of brain development and function including neuronal proliferation, migration, morphogenesis and synaptic communication, as well as in pathological conditions such as neuronal cell death, energy depletion and neurodegenerative disorders.