二氧化碳人工生物转化

二氧化碳(carbon dioxide, CO₂)资源化利用是全球可持续发展面临的巨大挑战。自然界生物固碳绿色环保,但能效低、速度慢,难以满足工业生产需求;物理化学固碳效率高,但能耗高、产品单一,如何结合生物、物理与化学技术优势,以二氧化碳为原料进行生物转化利用是当前迫切需要解决的科技难题。本文结合中国科学院天津工业生物技术研究所建所10年来的发展,综述了人工固碳元件、途径与系统的设计与构建等前沿基础领域取得的重要进展,特别是首次实现二氧化碳人工合成淀粉,并对建立二氧化碳人工生物转化技术体系进行了展望。相关进展与展望为助力实现“碳达峰、碳中和”目标提供了新思路。     

洱海螺旋鱼腥藻生长生理特性的初步研究

近年来,洱海正处于中营养水平向富营养湖泊的过渡阶段,蓝藻水华也频繁发生。本文作者在洱海大规模水华暴发期间,分离、纯化了水华优势种螺旋鱼腥藻,并对其生长生理特性进行了初步研究,以期为探讨洱海鱼腥藻水华发生的环境影响因素提供基础的参考资料。实验结果表明,氮含量1.5mmol/L、磷含量12µmol/L、光照强度30E/ m·s、pH值8－10及温度25℃时,螺旋鱼腥藻生长状况最好,生物量及相对生长速率较高。不同氮、磷浓度下的氮磷代谢活性表明：氮浓度在0－0.36mmol/L时,硝酸还原酶活性随着氮浓度的增加而增强;氮浓度在0.36－6 mmol/L时,酶活性由其生长状况决定,生长越好,酶活性越高。碱性磷酸酶受磷影响较大,随着磷浓度的增加其活性逐渐减弱,磷充足时,氮对其活性并无显著影响。此外,洱海螺旋鱼腥藻可在低的氮、磷浓度下生长,这与其氮磷代谢活性的调节作用有关。     

南方红壤旱坡地花生植株对施用氮肥的响应

选用多年夏花生-冬蔬菜种植制度下的典型红壤旱坡地,通过田间试验,研究了5种氮肥水平下花生根系的形态特征、固氮能力、植株生物量以及荚果产量。结果表明:不同氮肥施用量对花生植株生物量及荚果产量影响均不显著(P=0.091);而不同处理的土壤固氮酶活性与氮肥施用量间呈极显著的负相关(R2=0.88,P=0.005);单株花生根系总长度、总表面积、总分叉数及根尖条数均随氮肥施用量的增加而减小,且与单株花生根瘤生物量呈极显著(P<0.001)正相关。     

微生物介导铁还原耦合氨氧化过程的研究进展

铁的氧化还原过程可以显著影响环境中次生矿物的形成、养分转化和污染物的归趋。作为厌氧环境中新发现的铁循环过程,铁氨氧化过程对自然和农田生态系统中氨氧化的贡献可达10%以上,对环境保护和农业生产具有深远的意义。文章主要从发展历程、相关微生物、反应机制、影响因素和环境意义等方面综述了铁氨氧化过程。在此过程中,Acidimicrobiaceaesp.A6和异化铁还原菌(DIRB)是驱动铁氨氧化过程的关键微生物,环境pH、Fe(Ⅲ)的浓度和种类、碳源和Mn(Ⅳ)氧化物是重要环境影响因子。铁氨氧化过程可能由微生物独立驱动完成,也可能由微生物-化学耦合作用驱动完成。从环境意义看,铁氨氧化过程对减少温室气体排放、固定重金属等方面具有积极影响,但也会导致氮素流失等负面环境效应。后续的研究可以从纯化微生物、拓展研究方法等方面着手,进一步提升铁氨氧化过程的研究广度和深度。     

以人胎盘来源干细胞为种子细胞构建组织工程软骨

通过胰酶消化法分离培养人胎盘来源干细胞（human placenta-derived stem cells,hPDSCs）,对其生物学性状进行检测,在一定条件下使其向软骨细胞诱导分化;将hPDSCs和制备的胶原海绵支架材料复合体外构建组织工程软骨组织,移植到裸鼠体内后观察其形成软骨组织的能力,为以hPDSCs作为种子细胞进行组织工程软骨组织的构建提供理论基础.研究发现hPDSCs具有间充质干细胞性状和良好的增殖能力,能连续培养30代以上保持未分化状态;将hPDSCs培养于软骨细胞诱导培养基中,可以分化形成具有生物学功能的软骨细胞.将hPDSCs与胶原海绵支架材料在诱导培养基中复合,7天后可以观察到有软骨样结构形成,Ⅱ型胶原表达阳性;裸鼠体内移植实验证实,hPDSCs与胶原海绵复合后可以在体内形成软骨组织,组织学观察软骨陷窝形成,并且Ⅱ型胶原阳性表达.研究结果表明hPDSCs具有向软骨细胞分化的潜能,与胶原海绵支架材料复合后可以构建形成具有生物学功能的软骨组织,为临床工作中软骨缺损的修复治疗提供了新的治疗策略,具有广阔的临床应用前景。     

川西北泡沙参种群根系生长动态及其与环境因素关系研究

对川西北地区泡沙参种群根系生物量累积和形态发育过程及其与环境因素的关系进行了研究.结果表明,泡沙参种群根系生物量累积一般规律符合Logistic增长过程.较高的泡沙参根系生物量累积和形态发育时期可以持续到15～17年生以后,根系采收直径应在1.7cm以上.动物啃食、人为采挖、土壤、气候等环境条件与不同海拔各种群的根系生物量累积等有着密切联系,中海拔地区(2800～3300m)人为干扰少,土壤和水热条件适宜,根系生物量和形态发育达到较高水平,适合高产栽培.而低海拔和高海拔地区的不利环境条件限制了泡沙参根系生长.在进行野生资源保护利用以及人工栽培泡沙参时应充分考虑环境因素,努力减少放牧、采挖等人为破坏,有条件的地区应实行分区禁牧、禁采挖,为泡沙参种群恢复和药材品质提高创造条件.     

肠道微生物菌群分型的研究进展

人体肠道内存在着处于动态平衡中的复杂微生物群体,包含1000多种细菌和古生菌等共生微生物。它们广泛参与人体的营养、代谢和免疫等生理过程,是影响健康最重要的因素之一。同一个体不同胃肠道部位的微生物群落组成显著不同,而在不同个体的肠道微生物群落组成也存在很大差异。肠道微生物群落结构受到饮食习惯、药物干预以及生活环境等因素影响,形成了不同个体间菌群组成的差异。通过菌群测序分析和群体分型,可以将不同个体的肠道微生物群落组成分为拟杆菌、普氏菌和瘤胃球菌三种肠型。确定肠道微生物群落结构的分型,将复杂的肠道微生物系统模式化,有利于对大样本肠道微生物菌群进行分析,更好地指导相关疾病的诊断和治疗。本文综述了肠道微生物的分型和相关影响因素的进展。     

再论寒武纪大爆发与动物树成型

显动宙(也译为显生宙)创新大爆发导致了动物门类的幕式出现,并非"瞬间"或"同时发生".狭义寒武纪大爆发代表三胚层动物的首次大辐射,包括2大幕(不宜定义为"序幕"和"主幕"):第一幕为"小壳幕",规模较大.基本完成了原口动物亚界中触手担轮类和蜕皮类两大谱系的轮廓构建;第二幕以澄江动物群为代表,它既延续并扩展了前期海绵类、双胚层动物和原口动物的兴旺,更诞生了后口动物亚界完整的"5+1类群":即全部五大现生类群(棘皮类、半索类、头索类、尾索类、脊椎类)的原始代表和"遗失了"的古虫动物门.至此,随着多数动物门类的陆续面世,大爆发宣告基本终结.该爆发的前奏即"埃迪卡拉幕","试验性"地创造了各种成功的和不成功的基础动物和原口动物的少数先驱.寒武纪爆发与其前奏之间并无实质性间断,可合称为显动宙早期创新大爆发,它导致了整棵动物形态树的框架成型.     

光驱动二氧化碳转化系统的构建、优化与应用

利用光能驱动二氧化碳(carbon dioxide, CO₂)还原生产化学品对于缓解环境压力、解决能源危机具有重要意义。光捕获、光电转化和CO₂固定等作为影响光合作用效率的关键因素,同时也制约着CO₂的资源化利用效率。为了解决上述问题,本文从生物化学与代谢工程相结合的角度,系统总结了光驱动杂合系统的构建、优化与应用,并从酶杂合系统、生物杂合系统以及杂合系统应用3个方面分析了光驱动CO₂还原合成化学品的最新研究进展。在酶杂合系统方面,采用的策略主要有提升酶催化活性、增强酶稳定性等;在生物杂合系统方面,采用的方法主要包括增强生物捕光能力、优化还原力供应以及改善能量再生等;在杂合系统应用方面,主要阐述了光驱动CO₂还原生产一碳含能化合物、生物燃料以及生物食品等。最后,从纳米材料(包括有机材料和无机材料)和生物催化剂(包括酶和微生物)两个方面,展望了人工光合系统的进一步发展方向。     

血清NSE、SCCA及CEA在肺癌早期诊断和预后预测中的应用价值研究

目的:研究血清神经元特异性烯醇化酶(NSE)、鳞状细胞癌抗原(SCCA)及癌胚抗原(CEA)在肺癌早期诊断和预后预测中的应用价值。方法:选择我院2013年1月~2017年1月收治的110例肺癌患者(肺癌组)及同期96例肺部良性疾病患者(肺良性病组)和85例门诊健康体检者(对照组)。比较各组血清NSE、SCCA及CEA水平,采用受试者工作特征(ROC)曲线分析以上指标对肺癌的诊断价值。结果:肺癌组血清NSE、SCCA、CEA水平高于肺良性病组及对照组,肺良性病组血清NSE、SCCA、CEA水平高于对照组(P<0.05)。肺癌Ⅲ+Ⅳ组血清NSE、SCCA及CEA水平高于Ⅰ+Ⅱ组(P<0.05)。小细胞肺癌组血清NSE水平高于鳞癌组、腺癌组,鳞癌组血清SCCA水平高于腺癌组及小细胞肺癌组,腺癌组血清CEA水平高于鳞癌组及小细胞肺癌组(P<0.05)。NSE<16.0μg/L者平均无疾病进展生存期(PFS)长于NSE≥16.0μg/L,SCCA<1.5μg/L者平均PFS长于SCCA≥1.5μg/L,CEA<5.0μg/L平均PFS长于CEA≥5.0μg/L(P<0.05)。NSE、SCCA和CEA及三者联合诊断肺癌的ROC曲线下面积分别为0.880、0.651、0.830及0.937,NSE+SCCA+CEA联合诊断的曲线下面积高于单个指标单独诊断(P<0.05)。结论:血清NSE、SCCA及CEA对肺癌的诊断有重要的参考价值,且有利于肺癌的分期、分型及预后评价。