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,     

从光合微生物中索取生物石油

石油是不可再生能源系统的化石燃料之一,由复杂的碳氢化合物组成,以各烷烃为主体成分的混合物,也含有小量非烃化学成分所构成的混合物即所谓原油,由生物生成的烃类化合物燃料可算是“生物石油”或“石油替代物”。利用某些光合微生物包括光合细菌和某些单胞藻类行光合作用将CO2     

六六六异构体对绿藻光合放氧的影响(简报)

溶氧量是水体环境质量的重量指标。水体溶解氧的主要来源是水生植物(包括各种藻类)的光合作用。水体污染物环境毒理的内容之一是对水生植物光合放氧的影响。关于六六六对藻类的影响,研究工作集中于林丹(γ-六六六含量大于99％的制剂)对藻类生长的影响方面。在六六六对藻类光合作用的影响上,只研究过对CO_2固定的影响,结论是否定的,即无影响。本工作研究六六六四种异构体对两种绿藻光合放氧的影响。     

光合微生物混菌体系的应用和研究进展

光合微生物与其他异养微生物混菌共培养是近年来的研究热点,该体系弥补了光合微生物纯培养时易染菌、不稳定等缺陷,在污水处理、土壤改善、生物降解有害物质、生产高附加值产物方面拥有广阔的应用前景。文中通过系统总结天然和人工光合微生物混菌体系的研究进展,探究人工构建的光驱动混菌体系的基础理论和应用前景,为进一步利用合成生物学等前沿技术理性改造基于光合微生物的混菌培养系统提供科学依据。     

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。     

水华杀藻微生物的分离与分子生物学鉴定

正除藻方法一般分为工程物理方法、化学药剂法和生物方法三大类。作为庞大的富营养化湖泊的藻类控制技术,利用工程物理方法和化学药剂法显然是行不通的,对环境友好的生物控藻技术受到越来越多的关注,国内外许多富营养化湖泊水华的控藻技术的研究热点转向生物控藻技术。在利用生物控藻上,目前主要有三个方面,一是以鱼类控制藻类的生长;二是以水生高等植物控制水体富营养盐及藻类; 三是以微生物来控制藻类的生长。其中由于微生物易于繁殖的特点,使得微生物控藻是生物控藻里最有前途的一种控藻方式。这些杀藻微生物主要包括细菌(溶藻细菌)、病毒 (噬藻体)、原生动物、真菌和放线菌等五类。国内外对杀藻微生物的分离和鉴定有一些报道,但都不够系统和全面, 本文以本实验室的工作为基础,较全面、系统地介绍前三类水华杀藻微生物的分离与纯化及其分子生物学鉴定方法。       

光合作用的光反应（四）

四、光合电子传递与光合磷酸化 　　在本文的第一到第三部分已分别阐明执行光反应的光合色素，它们对光能的吸收和传递，两个光系统和氧的释放，最后这部分将通过光合电子传递与光合磷酸化，进一步阐明光能转化为化学能的过程。 　　光系统Ⅱ和Ⅰ之间的电子传递 　　光合作用中两个光系统虽有各自功能，光系统Ⅱ产生强的氧化剂并与氧的释放有关，而光系统Ⅰ与形成高还原能力的物质有关。然而只有它们协同作用才能共同完成把光能转化为化学能，为 CO2的固定和还原提供能量 ATP和还能能力 NADPH。两个光系统之所以能紧密联系在一起，是因…     

光合放氢与氢气能源

光合作用所吸收的日光能,首先贮存于ATP和NADPH_2两种称为同化力之中,然后除了用于CO_2还原外,在某些光合生物中还可用于还原H_2O或有机物分子中,并以分子态氢的形式释放出来,后者就是某些植物(主要是藻类)和细菌的光合放氢作用。现在已知,几乎所有的光合细菌都可以放氢,50%以上的藻类在一定条件下也可以放氢。如蓝绿藻既能进行光合固氮,又能进行光合放氢。这不仅说明了光     

我刊副主编李寅研究员课题组在大肠杆菌中实现碳浓缩固碳

<正>将CO2转化为燃料或化学品,是实现CO2的资源化利用、缓解资源能源短缺和温室效应的一种途径。经遗传改造的蓝细菌或者藻类等光合自养微生物,可以将CO2转化为包括乙醇、丁醇、丙酮、异丁醛、乳酸等在内的数十种化学品,但由于自养生物生长速度慢,将CO2通过生物方法转化为这些化学品的效率还比较低。     

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.     

含藻人工多细胞体系的构建及其在废水处理中的应用

含藻人工多细胞体系研究是合成生物学的重要研究内容之一。微藻利用光能,通过光合作用在人工多细胞体系中发挥光能转换的作用。本文综述了含藻人工多细胞体系的构建、形成机制及其在废水处理中的应用。共培养是研究藻-菌相互作用的有效手段,而复杂的生物群落构建还需要进一步的完善。目前已经建立的人工光合多细胞系统包括高效藻类塘、海藻酸盐固定化、藻菌絮体、颗粒污泥和生物膜等。通过高通量测序等手段,可以从上至下地了解体系内微藻和微生物的动态变化。光合人工多细胞体系已经用于废水中有机污染物、抗生素等有害污染物以及重金属脱除。光合人工多细胞体系适配才能形成高效、稳定的系统,可以充分利用代谢互补和代谢协同,并逐步构建结构精准的多细胞体系。本文也展望了含藻人工多细胞体系存在的问题和可能的解决途径。     

综合生物塘中的藻类研究Ⅰ

本文报告了综合生物塘系统(SBP System)中有关藻类的部分研究结果。湖北省黄州市的城镇综合污水对藻类未显示毒性,且有刺激生长作用,但高浓度的污水可诱化出极少数畸形细胞,表明污水中可能存在诱变活性。进水的藻类生长潜力很高,和人工对照培养基相当。藻菌塘的光合生产与水温关系密切,低和高水温条件下的水柱生产率分别为1.8—4.1gO_2/m~2·d和7—10gO_2/m~2·d。水柱代谢的层化现象明显。藻类生物量(鲜重,mg/L)和 COD(mg/L)之比值为1:0.21±0.02。     

溶藻微生物净化富营养化水体的作用

湖泊富营养化导致的水华藻类频繁暴发已成为当今世界性的环境问题,溶藻微生物作为生物法防治有害藻类水华具有广泛的研究前景,通过查阅文献对微生物控制有害藻类水华进行概述,并探讨进一步的研究趋势和应用前景,以期对微生物溶藻方面的研究及开发应用有一定的参考价值。     

蔗糖输入对凡纳滨对虾养殖系统真核微生物群落的影响

利用18S rRNA基因高通量测序, 研究蔗糖输入条件下凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖系统中水体与絮团的真核微生物群落组成及其相互作用关系。结果表明, 输入蔗糖能显著改变对虾养殖系统中真核微生物群落组成, 促进水体中纤毛虫和轮虫的生长, 对水体绿藻的过度生长有一定抑制作用。Mantel分析发现, 在第28天时, 蔗糖添加以及系统中的溶解氧、亚硝酸盐和磷酸盐对真核微生物群落结构变异有显著影响。利用共线性网络分析表明碳氮比的增加可以增强水体和絮团中不等鞭毛类、纤毛虫和轮虫的相互作用, 对养殖体系中藻类的过度繁殖具有一定的抑制作用。研究揭示了在蔗糖输入条件下凡纳滨对虾养殖系统中真核微生物群落的演替规律及絮团和水体微生物相互作用特征, 为生物絮团技术持续稳定的应用于对虾养殖系统提供理论支持。     

光系统Ⅱ的结构与功能以及光合膜对环境因素的响应机制

光合膜是地球上捕获、转换和利用太阳能的关键场所,光合膜的活动所提供的能源、粮食及氧气,是人类世界赖以生存的基础。经过35亿年的进化,光合膜已经进化成了一个高度精密的结构,色素分子高密度结合并合理排列,具有高精度的能级耦联网络和高效率的能量传递系统,这使得光合膜成为自然界中能够最高效地吸收和传递太阳能、并能在常温常压下高效地将太阳能转换成化学能和还原势的色素蛋白复合体体系。由于这一特性,光合膜被认为是最有潜力的固定太阳能的新材料,并为研究新型光电转换器件提供了新思路和新理论。因此,长期以来,光合膜的结构-功能关系研究及其功能模拟,特别是执行固定和转化太阳能第一步的光系统Ⅱ,在新能源的利用中吸引了大量的研究力量,取得了突飞猛进的进展。本文总结了近年来关于光系统Ⅱ的结构与功能,以及光合膜对环境的感应和功能调节机制等方面的研究进展。     

污水净化湿地模拟系统中的细菌和藻类的生态分布研究

以湿地土壤－微生物模拟系统为基础,研究了细菌和灌类关不同处理单元中的生态分布和种类变化。随着系统中微生物的净化作用,污水中污染物浓度下降,污染负荷降低,细菌和藻类的种类和数量也发生相应的变化。系统中,藻类种类由耐污种类向喜清种类过渡,显示了藻类是良好的水质评价和监测的指示生物。细菌总量降低,第４单元中的细菌总量比第１单元要低２个数量 级。Ｍａｒｇａｌｅｆ多样性指数逐渐升高,第１单元为０．３８,第２     

生物结皮光合作用对光温水的响应及其对结皮空间分布格局的解译——以黄土丘陵区为例

生物结皮是具有生命活性的地表覆被物,在黄土丘陵半干旱区广泛发育。迄今有关该区不同类型生物结皮的光合、呼吸作用潜力及其影响因素还不清楚。通过野外调查采样,利用室内半开放光合测定系统,测定了黄土丘陵区典型的藻类(3年生)、藓类(土生扭口藓)生物结皮(13年生)光合及呼吸作用过程对水分、温度及光照等环境因子的响应,在此基础上,解释了不同类型生物结皮空间分布格局的内在原因。结果表明:(1)在适合的光温水条件下,生物结皮的光合及呼吸作用强度取决于生物组成,研究区藓结皮的光合及呼吸作用速率显著高于藻结皮;(2)水分是生物结皮光合、呼吸作用的关键影响因子,只有当水分含量达到一定水平,才有光合及呼吸的可能。黄土丘陵区藓类及藻类生物结皮光合作用最适水分条件分别为80%-100%和40%-80%田间持水量。(3)藓类及藻类生物结皮光合作用光补偿点PAR均低于10μmol.m-2.s-1,光饱和点PAR分别为1000和800μmol.m-2.s-1,研究中2类生物结皮均未出现光抑制现象。(4)温度显著影响生物结皮的光合及呼吸作用,研究区藓类及藻类生物结皮的最适光合温度分别为20-25℃和25-30℃。(5)生物结皮光合作用对含水量及温度的响应可以解释结皮的空间分布特征。藻类植物光合作用的最适含水量较低而最适温度较高,因此在失水较快的阳坡及开阔地面上依然可以大面积发育;而藓类植物光合作用对水分条件要求较高,因此在水分条件较好的阴坡、低洼地才易演替至藓结皮阶段。     

微生物产氢机理的研究进展

微生物可以利用工业废弃物产生氢气,其产氢机理可以分成两种:光合产氢和发酵产氢。前者利用光能,后者利用代谢过程中产生的电子,分解有机物产氢。氢酶是产氢过程中的关键酶,催化氢的氧化或质子的还原。氢酶主要有[NiFe]氢酶和[Fe]氢酶两种,具有不同的结构,但催化机理是相似的。本文主要综述产氢微生物的种类、微生物产氢代谢途径和关键酶催化机理,并展望微生物产氢研究的发展方向。     

水华鱼腥藻生长与光合作用对大气CO2浓度升高的响应

 为了探讨大气CO2浓度升高对水华藻类的影响,利用水华鱼腥藻(Anabena flos_aquae)作为实验材料,研究了大气CO2浓度加倍对其生长和光合作用的影响,结果显示大气CO2浓度升高导致水华鱼腥藻的生物量、光饱和光合速率、光合效率和光系统II的光化学效率（Fv/Fm）明显提高,但对暗呼吸速率和光饱和点没有明显影响。CO2加倍条件下藻细胞光合作用对无机碳的亲和力降低,表明其利用HCO-3的能力受到抑制。     

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。