香港城市大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院 王文雄 & 楊能課題組
低生物量生產(chǎn)率和長期光合效率極大地限制了微藻生物燃料的生產(chǎn)。在此,提出了一種基于具有聚集誘導(dǎo)發(fā)射(AIE)特性的生物相容性胞外聚合物(EPS)探針來選擇具有高光合能力的高生長、抗逆性藻株的新策略。具體來說,合成了AIE活性EPS探針,用于在不同藻類生長階段原位長期監(jiān)測(cè)EPS生產(chǎn)力。通過結(jié)合基于AIE的熒光技術(shù),藻類細(xì)胞根據(jù)其葉綠素和EPS信號(hào)分為四個(gè)不同的種群。對(duì)分選的藻類細(xì)胞的機(jī)制研究表明,它們具有顯著的抗逆性,并且細(xì)胞分裂、生物聚合物生產(chǎn)和光合作用相關(guān)基因表達(dá)水平高。分選和傳代培養(yǎng)的藻類細(xì)胞始終表現(xiàn)出相對(duì)較高的生長率和光合能力,導(dǎo)致藻類生物量產(chǎn)量、葉綠素和脂質(zhì)增加(1.2至1.8倍)。這項(xiàng)研究可能開辟促進(jìn)基于微藻的生物燃料生產(chǎn)的新策略。
原文鏈接:Bioprospecting of Chlamydomonas reinhardtii for boosting biofuel-related products production based on novel aggregation-induced emission active extracellular polymeric substances nanoprobe
The post ?基于新型聚集誘導(dǎo)發(fā)射活性胞外聚合物納米探針對(duì)萊茵衣藻進(jìn)行生物勘探以促進(jìn)生物燃料相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn) first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>馬來西亞思特雅大學(xué)生物技術(shù)系 Michelle Yee Mun Teo課題組
雨生紅球藻 (Haematococcus pluvialis) 是蝦青素的重要天然來源,影響著制藥和保健品行業(yè)。然而,從雨生紅球藻中生產(chǎn)蝦青素受到培養(yǎng)周期長和細(xì)胞壁厚等因素的限制。最近的研究探索了不同的策略,如優(yōu)化培養(yǎng)條件,以提高蝦青素的生物合成。本綜述論文旨在總結(jié)最近在雨生紅球藻蝦青素生物合成的代謝和基因工程方面取得的進(jìn)展,全面分析了雨生紅球藻蝦青素生物合成途徑中涉及的分子成分和機(jī)制,揭示影響其生物合成的特定基因。研究了許多代謝方法,包括操縱光照強(qiáng)度、鹽度、營養(yǎng)缺乏和溫度,以提高微藻的生物量和蝦青素積累。近來,有研究者對(duì)基因工程策略進(jìn)行了研究,通過操縱特定基因 (如 bkt、CrtR-b 和 pds) 來提高蝦青素產(chǎn)量。然而,由于蝦青素的酯化機(jī)制以及次生β-類胡蘿卜素從葉綠體到細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制,基因工程的局限性仍不明確。這種認(rèn)識(shí)上的不足給通過基因工程最大限度地生產(chǎn)蝦青素帶來了挑戰(zhàn)。本綜述還通過對(duì)遺傳學(xué)、新陳代謝和生物技術(shù)策略之間復(fù)雜的相互作用進(jìn)行整體分析,為最大限度地提高蝦青素產(chǎn)量提供了基因工程的最新見解和未來研究方向。
原文鏈接: Genetic engineering of Haematococcus pluvialis microalgae for the enhancement of astaxanthin production: A review
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與普通的藍(lán)藻相比,鞭毛藻需要較低的溫度,并且它在春季和秋大量繁殖。鞭毛藻爆發(fā)還會(huì)導(dǎo)致一些水生生物死亡。然而,淡水鞭毛藻的分類和實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)技術(shù)仍面臨挑戰(zhàn),對(duì)其研究仍然缺乏。本研究揭示了太陽能/氯氣對(duì)典型鞭毛藻褐皮藻的去除效果及機(jī)理。單獨(dú)模擬太陽能對(duì)去除藻類的影響可以忽略不計(jì),以及單獨(dú)氯氣對(duì)去除藻類的影響也很小。然而,太陽能/氯具有更好的去除效果,其肩長還原因子和kmax增強(qiáng)因子分別為2.80和3.8,表明太陽能/氯比單獨(dú)使用太陽能和氯具有更短的潛伏期和更快的失活速率。隨著氯用量的增加,藻類的去除率逐漸提高,但隨著細(xì)胞密度的增加,藻類的去除率下降。當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度提高到30°C時(shí),除藻效率顯著提高,因?yàn)樵摐囟炔贿m多甲藻的生存。由太陽/氯產(chǎn)生氯和羥基自由基(?OH)對(duì)細(xì)胞膜的傷害造成細(xì)胞膜完整性下降,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)活性氧增加,抑制光合作用和抗氧化系統(tǒng)。由于嚴(yán)重的細(xì)胞損傷或囊腫形成,在氯或太陽能/氯系統(tǒng)中均未觀察到細(xì)胞再生。此外,自然太陽輻射與模擬太陽輻射具有相同的增強(qiáng)作用。然而,與119介質(zhì)相比,太陽能/氯在真實(shí)水中的藻類去除效率降低,主要是由于真實(shí)水基質(zhì)中的本底物質(zhì)消耗了氧化劑或充當(dāng)遮光劑。
原文鏈接:Emergency control of dinoflagellate bloom in freshwater with chlorine enhanced by solar radiation: Efficiency and mechanism
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當(dāng)使用厭氧消化物培養(yǎng)微藻時(shí),不恰當(dāng)?shù)臏缇呗詴?huì)抑制微藻的生長。本研究旨在科學(xué)地選擇一種低成本的厭氧消化物消毒預(yù)處理方法,用于大規(guī)模微藻培養(yǎng)。在這項(xiàng)工作中,采用了三種不同的方法對(duì)城市厭氧沼液進(jìn)行消毒,包括高壓滅菌、紫外線或 NaClO 處理。然后在稀釋的沼液中培養(yǎng)四尾柵藻 (Scenedesmus quadricauda),以同時(shí)生產(chǎn)脂質(zhì)和去除營養(yǎng)物質(zhì)。結(jié)果表明,NaClO處理后,由于游離氯的殘留,四尾柵藻的生長受到抑制。15 min的紫外線照射有效地減輕了微生物污染,增加了營養(yǎng)物的有效性,增強(qiáng)了微藻光合作用的電子傳遞。培養(yǎng)6天后,紫外線組的微藻生物量濃度為 1.09 g/L,與高壓滅菌組(1.15 g/L)相當(dāng),并且營養(yǎng)物去除效率很高,COD去除率為93.30%,NH4+-N去除率為92.56%,TN去除率為85.82%,TP去除率為95.12%。此外,四尾柵藻在紫外線組的培養(yǎng)系統(tǒng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì),擊敗了本地微生物。在細(xì)菌和藻類的協(xié)同去除污染物中,兼性厭氧菌Comamonadaceae和好氧菌Moraxellaceae發(fā)揮了重要作用,而不是嚴(yán)格的厭氧菌Paludibacteraceae和Bacteroidetes_vadinHA17。細(xì)菌對(duì)氮和磷的潛在競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致紫外線組的脂肪含量最高(48.19%)。因此,本研究建議在大規(guī)模微藻培養(yǎng)中使用15 min的紫外線處理厭氧消化物。
原文鏈接:Improved microalgae growth and lipid production in anaerobic digestate with ultraviolet radiation pretreatment
The post 紫外線輻射預(yù)處理厭氧消化物可改善微藻的生長和脂質(zhì)生成 first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>硅藻和植物一樣,通過光合作用將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物質(zhì)。它們含有葉綠素等光合色素,利用光能把二氧化碳和水合成糖類等有機(jī)物,并釋放出氧氣。在這個(gè)過程中,大量的二氧化碳從大氣中被吸收進(jìn)入硅藻體內(nèi),成為全球碳固定的重要環(huán)節(jié)。據(jù)研究,海洋中的硅藻每年通過光合作用固定的碳量可達(dá)數(shù)十億噸之多。當(dāng)硅藻死亡后,它們的有機(jī)物質(zhì)會(huì)向海洋深處沉降。這個(gè)過程被稱為生物泵。一部分有機(jī)碳在沉降過程中被分解重新釋放二氧化碳回到水體中,但仍有相當(dāng)一部分有機(jī)碳能夠到達(dá)深海并被長期儲(chǔ)存起來。這種生物泵作用將表層海水中吸收的二氧化碳有效地轉(zhuǎn)移到深海,從而減少了大氣中二氧化碳的含量。而且,硅藻的硅質(zhì)細(xì)胞壁在沉降過程中相對(duì)較重,能夠加速其下沉速度,進(jìn)一步增強(qiáng)了生物泵的效率。
硅藻的碳固定是一種自然的生物過程,不需要額外的能源輸入,與一些人工碳捕獲技術(shù)相比,成本更低且效率較高。它們?cè)谌虻乃蛑袕V泛存在,可以大規(guī)模地對(duì)碳排放進(jìn)行處理。
除了處理碳排放,硅藻還是水生生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。它們?yōu)楸姸嗟母∮蝿?dòng)物提供食物來源,維持了食物鏈的穩(wěn)定。同時(shí),硅藻的大量繁殖可以影響水體的光學(xué)性質(zhì)、溫度等物理性質(zhì),對(duì)局部氣候和生態(tài)環(huán)境有著深遠(yuǎn)的調(diào)節(jié)作用。減少對(duì)海洋、湖泊等水域的污染,保護(hù)硅藻的生存環(huán)境是至關(guān)重要的。嚴(yán)格控制工業(yè)廢水、生活污水的排放,避免過度捕撈和破壞水生生態(tài)系統(tǒng),可以保障硅藻的正常生長和繁殖,使其持續(xù)發(fā)揮碳固定的功能。
深入研究硅藻的生長特性和碳固定機(jī)制,通過實(shí)驗(yàn)室模擬和實(shí)地觀測(cè)相結(jié)合的方式,找到促進(jìn)硅藻生長的最佳條件。例如,可以探索不同的營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)、光照強(qiáng)度和水溫等因素對(duì)硅藻光合作用和生物泵作用的影響,從而有可能通過適當(dāng)?shù)娜藶楦深A(yù)來增強(qiáng)其碳處理能力。
硅藻作為一種天然的碳排放處理 “工具”,有著巨大的潛力。保護(hù)和利用好硅藻資源,深入研究其在碳循環(huán)中的作用機(jī)制并加以合理引導(dǎo),將為全球應(yīng)對(duì)氣候變化和減少碳排放提供一個(gè)極具前景的方向。雖然目前還有很多研究和實(shí)踐工作需要開展,但硅藻已經(jīng)為我們打開了一扇通往更可持續(xù)的碳排放處理之路的大門。
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微藻多糖因其在預(yù)防和調(diào)節(jié)氧化損傷方面的潛在價(jià)值而備受關(guān)注。本研究旨在揭示調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激的機(jī)制,以及從三種微藻中提取的多糖在產(chǎn)量、結(jié)構(gòu)和作用上的差異:Golenkinia sp.多糖(GPS)、小球藻(Chlorella sorokiniana)多糖(CPS)和鹽生螺旋藻(Spirulina subsalsa)多糖(SPS)。采用相同的提取方法,GPS、CPS和SPS都是由小分子組分組成的雜多糖:?jiǎn)翁侵饕砂肴樘牵℅al)組成。其中,SPS的小分子組分比例較高,Gal的比例也較高,因此其產(chǎn)量和抗氧化活性最高。GPS、CPS和SPS在體外均表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化活性,對(duì)氧化應(yīng)激有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力,其中SPS的抗氧化活性略高。從基因表達(dá)分析來看,Nrf2-ARE信號(hào)通路是GPS、CPS和SPS調(diào)節(jié)細(xì)胞氧化應(yīng)激的重要途徑。這項(xiàng)研究為進(jìn)一步研究微藻多糖的利用和產(chǎn)品開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。
原文鏈接:Extraction, structural characterization, and antioxidant activity of polysaccharides from three microalgae
The post 三種微藻多糖的提取、結(jié)構(gòu)表征和抗氧化活性 first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>隱秘小環(huán)藻屬于硅藻門、中心綱、圓篩藻目、圓篩藻科、小環(huán)藻屬。作為硅藻家族的重要成員,它在海洋生態(tài)系統(tǒng)中扮演著獨(dú)特的角色。
從形態(tài)特征上看,隱秘小環(huán)藻通常呈圓盤狀,細(xì)胞個(gè)體微小但結(jié)構(gòu)精巧。其細(xì)胞壁富含硅質(zhì),這種硅質(zhì)化的細(xì)胞壁賦予了它獨(dú)特的形態(tài)和一定的機(jī)械強(qiáng)度。細(xì)胞壁上具有精美的花紋,這些花紋不僅是分類學(xué)上的重要依據(jù),也在一定程度上影響著其生理功能。在光學(xué)顯微鏡下觀察,可以清晰地看到其對(duì)稱而規(guī)則的形態(tài),宛如一件件精美的微觀藝術(shù)品。
隱秘小環(huán)藻廣泛分布于全球海洋環(huán)境中,無論是近海海域還是大洋區(qū)域,都有它們的蹤跡。它們對(duì)環(huán)境有一定的適應(yīng)性,在不同的溫度、鹽度和光照條件下都能生存。在海洋生態(tài)系統(tǒng)中,隱秘小環(huán)藻是初級(jí)生產(chǎn)者的重要組成部分,通過光合作用,將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,并利用海水中的營養(yǎng)物質(zhì)合成有機(jī)物質(zhì),為整個(gè)海洋食物鏈提供了基礎(chǔ)的能量和物質(zhì)來源。
而近期,相關(guān)的研究中發(fā)現(xiàn)了隱秘小環(huán)藻更為驚人的一面 —— 在脂質(zhì)生物合成方面有著巨大潛力。當(dāng)處于特定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下,這種硅藻能夠高效地啟動(dòng)脂質(zhì)合成過程。與其他已知的生物合成體系相比,隱秘小環(huán)藻在脂質(zhì)合成效率上表現(xiàn)突出。它可以在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi),將大量的底物轉(zhuǎn)化為脂質(zhì),其脂質(zhì)積累的速度之快,為大規(guī)模生產(chǎn)提供了可能性。
從應(yīng)用前景來看,這種脂質(zhì)生物合成潛力具有深遠(yuǎn)意義。在能源領(lǐng)域,隨著全球?qū)稍偕茉吹男枨笈c日俱增,生物燃料成為了重要的發(fā)展方向。隱秘小環(huán)藻所合成的脂質(zhì)可以成為生產(chǎn)高質(zhì)量生物柴油的優(yōu)質(zhì)原料。通過先進(jìn)的轉(zhuǎn)化技術(shù),這些脂質(zhì)能夠被加工成清潔、可再生的能源,有效緩解傳統(tǒng)化石燃料帶來的能源壓力和環(huán)境問題。
不僅如此,在食品、化妝品等行業(yè),從隱秘小環(huán)藻中提取的脂質(zhì)也有著廣闊的應(yīng)用前景。在食品工業(yè)中,其脂質(zhì)可以作為健康的油脂來源,富含不飽和脂肪酸等營養(yǎng)成分;在化妝品領(lǐng)域,這些脂質(zhì)可以用于制造高品質(zhì)的護(hù)膚品,為肌膚提供滋潤和保濕效果,滿足消費(fèi)者對(duì)于天然、綠色產(chǎn)品的追求。
此外,對(duì)于環(huán)境保護(hù)而言,推廣隱秘小環(huán)藻脂質(zhì)生物合成的利用,有助于減少對(duì)傳統(tǒng)能源開采過程中對(duì)環(huán)境的破壞,同時(shí),這種可持續(xù)的生產(chǎn)模式也符合全球環(huán)保理念的發(fā)展趨勢(shì)。
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原文鏈接:Chlamydomonas reinhardtii cellular compartments and their contribution to intracellular calcium signalling
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原文鏈接:Colonial Microcystis’ biomass affects its shift to diatom aggregates under aeration mixing
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