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。     

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。     

皖南休宁新元古界-下寒武统沉积岩的有机碳同位素记录

皖南休宁县蓝田地区震旦系皮园村组和下寒武统荷塘组主要由硅质岩和黑色页岩组成。皮园村组硅质岩的分析结果表明:δ13Corg分析值落在-36.39‰—-31.45‰范围之内,而且从该剖面的底部到顶部呈现出逐步下降的趋势,可能归之于大气和海洋中O2/CO2比值上升,生物氧化作用增强所致;有机碳(TOC)含量<1%,有机氮(TON)含量<1‰,两者均处于蓝田地区埃迪卡拉系—下寒武统地层的最低值,证明晚震旦世时期该地区海洋生物产量比前期(蓝田期)海洋产量显著下降,可能归之于海水加深,不利于海洋生物的繁殖。荷塘组黑色页岩的δ13Corg分析值落在-33‰—-31‰范围之内,TOC和TON含量与皮园村组比较有大幅度提高,尤其黑色页岩下段TOC含量达到13.85%,证明早寒武世海洋生物得到了大发展。由于新元古代冰期后海洋藻类的大量涌现和早寒武世海洋生物得到大发展,生物光合作用产生大量的O2,导致大气和海水中O2/CO2比值进一步升高,可能是引发“寒武纪生物大爆发”的重要因素。     

内蒙古温带典型草原羊尿斑块土壤化学特性变化

在内蒙古冷蒿小禾草草原1989年围封禁牧地,研究了天然羊尿尿斑土壤化学特性的变化规律,结果表明,土壤pH值于施尿后第2天达到最大值,以后呈下降趋势,58天后pH值基本稳定在6．5左右且低于对照区水平,施尿区土壤可溶性有机碳含量的变化趋势与pH值的变化基本一致,两者存在显著的正相关关系(P<0．01)．施尿后土壤总可溶性磷含量显著提高(P<0．05),第2天达到最大值(35．1mg·L^-1)。总可溶性磷各组分钼酸反应磷、可溶性有机磷和可溶性缩合磷百分比均存在两个明显的变化阶段,钼酸反应磷和可溶性有机磷与可溶性缩合磷存在显著的负相关关系(P<0．05)．施尿区土壤NH4^+-N在第2天达到最大值。以后呈下降趋势;NO3-N含量14天后开始显著增加,并于第21天达到最大值,其变化呈现明显的“双峰型”特征,并较NH4^+-N存在显著的时滞现象;施尿后土壤可溶性有机氮含量显著增加,并表现为“双峰型”变化特征。     

非NMDA受体参与双相呼气和吸气神经元电活动的调节

在新生大鼠延髓脑片上同步记录舌下神经根和双相呼气神经元／吸气神经元单位的放电活动,并在灌流的改良Kredbs液中先后加以非NMDA受体的激动剂KA和拮抗剂DNQX,观察对神经元单位放电的影响,以进一步探讨非NMDA受体在对双相呼气神经元之间交互兴奋和吸气神经元兴奋性突触输入中的作用,结果表明,使用非NMDA受体激动剂KA以后,双相呼气神经元的放电频率和蜂频率都明显增大,吸气神经元中期放电的频率和非NMDA受体激动剂KA以后,双相呼气神经元的放电频率和峰频率都明显增大,吸气神经元中期放电的频率和峰频率也显著增大,而早期和晚期放电的频率无明显改变,用相应拮抗剂以后,上述效应明显被抑制,结果提示,非NMDA受体参与了双相呼气神经元之间的交互兴奋作用,并且也介导了吸气神经元的兴奋性突触输入／     

植物叶片衰老机理的几种假说

关于植物叶片衰老已有很多工作,对于衰老的机理提出了许多假说。本文汇总、介绍了其中几种主要假说。     

红壤丘陵区土地利用方式变更后土壤有机碳动态变化的模拟

采用双组分模型模拟土地利用方式变更后土壤有机碳储量的变化,并用一些调查和监测数据进行了初步验证．此双组分模型将土壤有机碳分为新形成有机碳和原有有机碳两个组分．每个组分有机碳的形成转化用一级动力学方程描述．本文用此模型对亚热带土壤开垦利用为马尾松林地、湿地松林地、柑桔园和牧草地４种方式１０年来土壤有机碳储量的变化过程进行了模拟,初步结果表明,模拟值与实测值拟合较好．可见,此方法适于用来模拟不同土壤类型下土地利用系统变更初期的土壤有机碳储量动态变化过程．     

草地生态系统碳循环及其对全球变化的响应Ⅰ.碳循环的分室模型,碳输 …

概述了草地生态系统碳素循环的一般特征,介绍了一个草地碳循环的分室模型;对世界草地生态系统的碳贮量和碳输入量的有关数据进行了归纳整理,并初步讨论了草地生态系统在全球碳循环中的作用。     

武夷山自然保护区不同海拔甜槠天然林土壤有机碳变化特征及影响因素

为揭示中亚热带常绿阔叶林建群种--甜槠天然林不同海拔土壤有机碳含量垂直分布差异及影响机制，以武夷山自然保护区甜槠天然林单一植被类型为研究对象，在其集中分布的5个海拔梯度（540、700、850、1022、1200 m）范围内设置固定样地，测定每个海拔梯度不同深度土层土壤因子（土壤全氮、全磷、土壤pH值、容重、土壤有机质、粉粒、砂粒、粘粒）、气候因子（土壤温度）、植被因子（细根生物量）及土壤有机碳含量等指标，分析了土壤有机碳沿海拔及垂直土层分布特征，并在主成分分析基础上构建了基于主控因子的线性回归模型。结果表明：（1）同一海拔高度，土壤有机碳含量在土壤垂直剖面分布具有明显的"表聚性"现象；同一土层深度，随着海拔升高，土壤有机碳含量逐渐增加，但增幅随土层深度增加而减小，高海拔地区有助于土壤有机碳的固存；（2）不同土层土壤有机碳含量与海拔、土壤全氮、土壤含水量、土壤粉粒呈极显著正相关（P<0.01），与土壤温度、土壤容重、土壤粘粒、砂粒呈极显著负相关（P<0.01）；土壤细根生物量、土壤有机质与土壤有机碳含量在土壤表层（0-10、10-20 cm）呈极显著（P<0.01）或显著正相关（P<0.05）；土壤pH值、土壤砂粒与土壤有机碳含量在20-30 cm土层呈显著负相关（P<0.05），但与其他土层关系不显著（P>0.05）；海拔因素是影响土壤有机碳含量分布的主要因素，其次为土壤因素，植被因素主要影响土壤表层有机碳含量分布。（3）海拔因素能通过影响与土壤有机碳形成和转化的因子及改变土壤有机碳的累积和分解速率，对土壤有机碳的分布产生影响。（4）多元线性回归模型拟合R²高于一元线性回归模型拟合R²，能解释土壤有机碳含量变异的82.1%-98.1%。由此可见，不同环境因子组合可以更好的解释不同土层土壤有机碳含量随海拔梯度的变异。     

氢火焰气相色谱仪内标法测定反式脂肪酸的条件的建立及验证

目的:研究氢火焰气相色谱仪(GC112A)内标法测定反式脂肪酸的实验室最佳条件。方法:采用气相色谱内标-标准曲线法,通过测定反式脂肪酸标准品工作液的标准曲线、重现性和分离度来确定和验证GC112A的最佳色谱条件。结果:实验室最佳色谱条件:毛细管柱,PC-88(100 m×0.25 mm×0.2μm);进样口温度:260℃;载气:高纯N2,压力220 k Pa,流速41.0 m L/min;检测器(FID)温度:290℃,氢气压力100 k Pa,流速21.0 m L/min;空气压力160 k Pa,流速215.0 m L/min;检测器(FID)灵敏度:1010;手动进样,进样量:1.0μL。结论:该方法避免了外标法(国标方法)的国产仪器局限性和操作者人工进样的不确定性,具有受仪器参数变化的影响较小的特点,适合在基层食品检验机构推广。