实现CO2资源化的微生物途径

本刊（2007，34（2）：372）报道了微生物利用CO2生产蛋白质，这里介绍CO2的资源化。CO2是主要温室气体之一，除了CH4、NOx及其它气体之外，CO2大约占温室效应气体的60％。控制CO2之害，除了公交等系统的减排之外，必须强化生物途径，加强这方面的研究开发。     

有关微生物固定CO2技术及其应用探索

本文首先介绍了固定CO2的意义及方法,然后分析了微生物固定CO2技术流程,接下来阐述了微生物种群及生物反应器类型,最后重点讨论了微生物固定CO2的应用(以微型藻类在CO2吸收与资源化中的应用为例),以期为同行提供有益借鉴与参考。     

油藏环境中CO_2生物固定与转化及资源化利用

利用微生物将油藏环境中的CO2原位转化为甲烷,在完成封存的同时实现CO2生物固定与转化,进一步提高油气采收率,延长油田开发寿命,是当前研究的前沿课题。综述了CO2封存对油藏环境的影响、油藏环境CO2生物固定与转化的菌群结构与功能、转化反应热力学与动力学等方面的最新研究进展,讨论了油藏环境CO2生物固定与转化的途径及资源化利用的潜力,提出了该领域进一步的研究方向。     

海洋微藻的商业开发以及应用前景

微型藻类,简称微藻,是指那些在显微镜下才能辨别其形态的微小藻类,有2万多种,且是水体生态系统中的主要初级生产者,与陆地微生物相比,微藻具有如下特点：（1）微藻具有叶绿素等光合器官,是非常有效的生物系统,能十分有效地利用太阳能通过光合作用将H2O、CO2和无机盐转化为有机化合物。同时因其固定CO2可以减少温室效应;（2）微藻的繁殖一般是简单的分裂式繁殖,     

碳酸酐酶的生理功能、多样性及其在CO2捕集中的应用

碳酸酐酶（carbonic anhydrase）作为一种活性中心含有锌离子的金属酶,能够可逆催化CO2生成碳酸氢盐的水合反应,该反应在生物体内承担着多样的生理学功能,具有高度的生物学意义。除广泛存在于真核生物以外,该酶在淡水、海水、嗜常温、嗜热、厌氧、好氧、致病、产酸、自养、异养等多种原核微生物中也有广泛的分布,并参与光合作用、呼吸作用和以CO2作为底物的反应,维持生理pH以及离子转运等生理过程。近年来,随着温室效应的日益加剧．生物固定CO2作为该酶的一种全新应用引起了研究者的广泛关注。回顾了碳酸酐酶作为催化剂参与CO2固定过程的历史、现状和最新发现,同时展望了未来应用的趋势。     

光催化微生物耦合固碳研究进展

CO2作为主要的温室气体之一,它的大量排放是引起全球变暖等环境问题的主要因素.同时,CO2也是大气中储量丰富、可再生的碳源,可以用于含碳燃料及化工产品的生产.因此,实现CO2的捕集及转化是缓解全球环境和能源危机的重要途径.受自然界光合作用的启发,国内外研究者将半导体材料的高光电转换效率和微生物全细胞代谢途径的高选择性有...     

非光合固碳微生物菌群最佳组合氮源的正交实验分析

与光合微生物相比,非光合微生物固定CO2具有不用光照,可昼夜持续的优点.氮源是影响微生物固碳效率的重要因素.本研究围绕非光合固碳微生物培养中的氮源进行单因素实验,并在此基础上设计正交交互实验以确定最优的氮源组合.结果表明,实验中采用的三种无机氮对微生物固碳效率均有提升,其中( NH4)2SO4约在浓度为8g/L时达到最大值,NaNO3约在浓度为5 g/L时达到最大值而NaNO2约在浓度为5 g/L时达到最大值.根据单因素实验的结果设计L27(313)的正交交互实验表,得到不同氮源组合影响固碳效率的主次顺序:NaNO3和(NH4)2SO4是影响微生物固定CO2的主要因素,其余依次为NaNO3和(NH4)2SO4的交互作用,(NH4)2SO4和NaNO2的交互作用以及NaNO2等.同时三种氮源的最优组合为(NH4)2SO4浓度9 g/L,NaNO3浓度5 g/L和NaNO2浓度8 g/L,并得到三种因素影响的直观图.     

微生物核糖体工程研究进展

摘要：微生物获得特定类型的抗性突变,不仅反映了其核糖体或RNA多聚酶上相关靶位点结构的改变,也对突变菌株次级代谢产物（抗生素等）的生物合成能力产生深刻影响,因此筛选抗性突变株可作为微生物推理选育的途径之一。“核糖体工程”是利用微生物的各类抗性突变为筛选标记,高效获得次生代谢产物合成能力提高的突变株的推理育种新方法。本文综述了微生物“核糖体工程”的概念、各类突变的作用机理,并着重介绍组合抗性突变在提高出发菌株次级代谢产物产量方面的应用。     

微藻固定燃烧烟气中CO2 的研究进展

空气中CO2浓度升高导致的气候变暖问题已经成为全球性的环境、科学、政治、经济问题。近年来,对可用于直接固定工业废气尤其是燃烧烟气中CO2的捕捉和封存 (CCS) 技术进行了广泛的研究。在这些技术中,微藻生物固定CO2是一种具有大规模应用前景和经济上可行的CCS技术。以下从藻种的筛选、烟气条件对微藻固定CO2的影响、高效光生物反应器的开发和微藻产物的利用等方面对微藻生物固定烟气中CO2的现状和发展以及作者所在实验室在这一领域的研究情况进行了分析和总结,最后对其技术前景进行了展望,以期对微藻固定燃烧烟气中CO     

微生物脂肪酶的共价键固定化

以N-羟基琥珀酰亚胺为活性官能团、丙烯酸为单体制备了一种含酯基的新型聚合物载体.利用微生物脂肪酶中的氨基易于氨解活化载体中的酯基生成酰胺的特点固定微生物脂肪酶,HPLC 和FT-IR 表征说明微生物脂肪酶与载体以共价键方式结合.探讨了微生物脂肪酶的最佳固定条件,固定脂肪酶酶活为游离酶活的75%,与游离酶相比,最适温度提高5℃(45℃),最适pH 值提高0.5(7.5);5 次使用后仍具有75.7% 的相对活力.     

微生物在镉污染土壤修复中的应用及其作用机理

土壤中镉（Cd）含量的超标导致了土壤生态系统的恶性发展,微生物作为土壤中的常见组分之一在缓解土壤镉污染中展现出巨大潜力。本文总结了微生物、微生物-植物和微生物-生物炭在镉污染土壤修复中的应用并阐述了相关的作用机理。芽孢杆菌（Bacillus）、不动杆菌（Acinetobacter）、荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescence）、丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）等微生物可以通过吸附、矿化、沉淀、溶解等方式改变镉的生物有效性,从而达到缓解镉污染的目的。pH值、温度、微生物生物量、镉初始浓度以及时间等对微生物降低镉的生物有效性方面有着显著的影响。假单胞菌、伯克霍尔德菌（Burkholderia）、黄杆菌（flavobacterium）等微生物可以通过促生、活化等作用促进超富集植物对Cd²⁺的吸收。生物炭作为一种土壤改良剂,其独有的理化性质可以作为微生物的庇护所。微生物-生物炭联合使用与单用生物炭相比可以进一步促进镉的残渣态的增加,降低土壤中有效态的比例。     

异养微生物固定CO2的合成生物学研究进展

人类活动造成大气二氧化碳（CO₂）浓度不断升高,使当今世界面临着气候变化的重大危机。微生物CO₂固定为实现地球“碳中和”提供了一条有前景的绿色发展路线。与自养微生物相比,异养微生物具有更快的生长速度和更先进的遗传工具,但是其固定CO₂的能力还很有限。近年来,基于合成生物学技术强化异养微生物CO₂固定受到诸多关注,主要包括优化能量供给、改造羧化途径以及基于异养微生物间接固定CO₂。本综述将围绕上述3个方面重点讨论异养微生物CO₂固定的研究进展,为将来更好地利用微生物CO₂固定技术实现“碳达峰、碳中和”提供参考。     

全球大气CO2浓度升高对土壤微生物的影响

全球大气CO2浓度升高对土壤微生物生态系统的影响已引起广泛关注。本文从土壤微生物群落结构、微生物区系、土壤呼吸、微生物生物量以及土壤酶活性方面对大气高浓度CO2的响应进行了综述。由于提供高浓度CO2的实验系统、所选植物材料以及土壤特性等的不同,大气CO2浓度升高对土壤微生物群落结构、微生物区系、土壤呼吸、微生物生物量以及土壤酶活性的影响并未得出一致结论。但高浓度CO2对土壤微生物生态系统的影响是存在的。     

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....     

微生物-生物技术提高石油产率

石油的紧缺是未来一大趋势。多途径开发替代能源（或洁净新能源）也是必然趋势。现阶段如何确保石油品质，提高其采取率？是石油科学工作者、微生物一生物科学工作者关注的重要课题。微生物技术大有应用潜力，其中微生物生产的多糖用于石油开采早已为科技工作者所关注，如细菌生产的黄胞胶（Xanthan gum）作为石油开采的乳化剂，这种胞外杂多糖（酸性多糖）已于上世纪60年代末已实现工业化生产，     

生物工程强化微生物电合成转化CO_2的研究进展

微生物电合成(Microbial electrosynthesis,MES)可直接利用电能驱动微生物还原固定CO_2合成多碳化合物,为可再生新能源转化、精细化学品制备和生态环境保护提供新机遇。但是,微生物吸收胞外电极电子速率慢、产物合成效率低和产品品位不高,限制了MES实现工业化应用。在概述阴极电活性微生物吸收胞外电子的分子机制的基础上,重点综述近5年应用生物工程的理论和技术强化MES用于CO_2转化的策略与研究进展,包括改造和调控胞外电子传递通路和胞内代谢途径以及定向构建有限微生物混合培养菌群三方面,阐明了生物工程可有效突破MES中电子传递慢和可用代谢途径相对单一等瓶颈。针对目前生物工程在改进MES所面临的主要问题,从胞外电子传递机理研究、基因工具箱开发、组学技术与现代分析技术联用等角度展望了今后的研究方向。     

中国温泉微生物物种多样性及其酶活性研究进展

微生物作为生物群体的重要组成成员,其生长受外界物化条件(如温度、盐度、pH等)影响较大。温泉作为极端水生环境之一,属于相对稳定且较为特殊的生态系统,使生长于其中的微生物可能具有适应高温等特殊生境的独特生存生理机制,具体表现为微生物物种及其活性次级代谢产物呈现出一定的多样性与新颖性。本文从菌株物种多样性分析及其酶活性研究方面,综述了近5年来国内温泉微生物相关研究进展,以期为温泉等极端环境微生物资源开发与保护提供参考。     

微生物燃料电池中阳极产电微生物的研究进展

微生物燃料电池（MFC）是利用阳极产电微生物为催化剂降解有机废物直接将化学能转化为电能的装置。在MFC系统中,产电微生物是影响产电性能的核心要素之一。介绍了MFC中产电微生物的最新研究现状,详细讨论了产电微生物的种类、产电机理和产电能力．为产电微生物的富集、驯化、改造和多种菌种优化组合提供思路。     

利用生物固定土壤重金属的机理及在农产品安全中的应用

生物固定技术是土壤重金属污染防治和保障农产品安全的有效手段。目前利用生物固定土壤中的重金属主要有三种途径：①利用土壤微生物固定重金属;②利用植物根分泌物固定重金属;③利用植物一微生物联合固定重金属。本文阐述了生物固定技术在解决土壤重金属危害中的重要意义及利用土壤微生物和植物根分泌物固定重金属的机理,提出了农作物选育及改良、高效微生物菌剂的选育及应用等具体措施以保障农产品安全。     

微生物成因的碳酸盐矿物研究进展

微生物诱导碳酸盐类矿物沉淀是地质微生物学的研究热点之一.微生物主要通过其代谢活动促进细胞周围微环境pH值及水体[CO32-]的升高,最终表现为碳酸盐类矿物饱和指数的增加.此外,微生物及其分泌的胞外聚合物可作为碳酸盐晶核的成核位点,为碳酸盐矿物晶体的生长进一步提供有利条件.微生物成因与纯化学成因的碳酸盐类矿物相比具有不同的矿物特征(如形貌、微量元素含量及碳同位素等).深入了解微生物诱导碳酸钙沉淀的行为对理解地质时期微生物活动及其在二氧化碳的地质封存中的潜在应用具有指导意义.本文综述了微生物诱导碳酸盐矿物沉淀的机理、代谢过程,总结了该领域的最新进展,探讨了生物成因以及化学成因碳酸盐矿物的区别,最后指出了该项研究在微生物岩以及CO2地质封存上的一些可能的拓展方向.