天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 楊俊紅課題組
基于微藻的固體生物燃料為高效、低成本地利用微藻提供了一種有前景的選擇。本工作從微藻的培養(yǎng)到利用的完整碳循環(huán)視角出發(fā)，研究了微藻固體燃料從生產(chǎn)到燃燒的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外，還對(duì)微藻固體燃料的物理性質(zhì)、生產(chǎn)過程中的能耗和燃燒特性的最新研究進(jìn)行了總結(jié)。結(jié)果表明，微藻被視為生產(chǎn)固體燃料的一種有前景的原料，是一個(gè)廣受關(guān)注的研究課題。目前，微藻與其他生物質(zhì)的共造粒和共燃被認(rèn)為是利用微藻基固體燃料最具競(jìng)爭(zhēng)力的方式。添加約10-30 %的微藻，可使原造粒工藝能耗降低約24-28 %，同時(shí)可顯著提高固體燃料的密度、耐久性和熱值。更重要的是，由于微藻脂質(zhì)含量高，添加微藻可有效改善煤、污泥和典型生物質(zhì)燃料的燃燒性能，并對(duì)燃燒過程產(chǎn)生積極影響。最后，討論了基于微藻的固體生物質(zhì)原料的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，包括物種多樣性對(duì)藻類固體燃料的影響、進(jìn)一步的工業(yè)應(yīng)用探索以及與現(xiàn)有微藻產(chǎn)業(yè)鏈的可能整合途徑。
原文鏈接：New insights into the carbon neutrality of microalgae from culture to utilization: A critical review on the algae-based solid biofuels
杜氏鹽藻隸屬綠藻門，是大自然的 “極限運(yùn)動(dòng)健將”。它安家于鹽湖、鹽田等高鹽度水域，這些地方鹽度常接近飽和，普通生物望而卻步，強(qiáng)烈的日曬、劇烈的水溫波動(dòng)以及高鹽堿度共同構(gòu)筑起殘酷生存挑戰(zhàn)，而杜氏鹽藻卻怡然自得。其細(xì)胞有著精妙的滲透壓調(diào)節(jié)機(jī)制，恰似一臺(tái)臺(tái)精密微型泵，高效平衡細(xì)胞內(nèi)外鹽分濃度，確保在鹽分超高的 “鹵水世界” 維持正常生理活動(dòng)，頑強(qiáng)繁衍不息。
從外觀審視，杜氏鹽藻獨(dú)具魅力。顯微鏡下，它們呈橢圓或梨形，藻體通身翠綠，那是葉綠素含量豐富的外在彰顯。在鹽田鹵水蕩漾中，密集的杜氏鹽藻匯聚，常將水面暈染成大片夢(mèng)幻般的淡綠色 “藻華”，與周邊荒蕪鹽灘構(gòu)成鮮明反差，成為死寂之地一抹靈動(dòng)亮色。
杜氏鹽藻的價(jià)值在現(xiàn)代科技深挖下愈發(fā)凸顯。于水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，它堪稱 “魔法餌料”。鹵蟲是魚蝦幼苗優(yōu)質(zhì)開口食，而杜氏鹽藻恰是鹵蟲鐘愛的 “美食”，以鹽藻投喂鹵蟲，能助其茁壯成長(zhǎng)，進(jìn)而為水產(chǎn)幼苗提供充足鮮活口糧，提升幼苗抗病力與成活率，為漁業(yè)豐收筑牢根基。在觀賞魚圈子，杜氏鹽藻也大放異彩，適量投放藻液于魚缸，既能通過光合作用為水體補(bǔ)氧、吸附雜質(zhì)凈化水質(zhì)，又能為魚兒補(bǔ)充類胡蘿卜素等營(yíng)養(yǎng)，讓觀賞魚色澤明艷動(dòng)人，仿若水中精靈。
更令人驚嘆的是杜氏鹽藻在健康產(chǎn)業(yè)的潛力。它是天然 β- 胡蘿卜素 “生產(chǎn)大戶”，積累量遠(yuǎn)超多數(shù)生物。β- 胡蘿卜素作為強(qiáng)效抗氧化劑，是人體維生素 A 源，在護(hù)眼、增強(qiáng)免疫力、抵御自由基損傷上表現(xiàn)卓越。如今，杜氏鹽藻提取物已現(xiàn)身諸多保健品、功能性食品，為人們?nèi)粘１＝￠_辟天然新徑，抵御慢病侵襲。
當(dāng)下，全球科研團(tuán)隊(duì)圍繞杜氏鹽藻工程化養(yǎng)殖、基因編輯改良、活性物質(zhì)高效提取工藝深耕不輟，力求突破量產(chǎn)瓶頸、拓展應(yīng)用邊界；產(chǎn)業(yè)界也嗅得商機(jī)，加大投資，從養(yǎng)殖基地興建到終端產(chǎn)品研發(fā)，一條綠色、高科技產(chǎn)業(yè)鏈雛形漸顯。
杜氏鹽藻這顆隱匿于極端水域的明珠正熠熠生輝，它從荒蕪鹽澤邁向繁華都市，從實(shí)驗(yàn)室試管嵌入生活日常，未來必將在生態(tài)修復(fù)、食品營(yíng)養(yǎng)、醫(yī)藥保健等多元版圖持續(xù)發(fā)力，改寫人與自然相處范式，書寫更多傳奇。
The post 神奇的杜氏鹽藻：極端環(huán)境下的寶藏微生物 first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>阿根廷圣達(dá)菲羅薩里奧國(guó)立大學(xué) Mariana Martín課題組
磷酸烯醇丙酮酸羧激酶 （PEPCK） 催化草酰乙酸 （OAA） 脫羧和磷酸化的可逆反應(yīng)生成磷酸烯醇丙酮酸 （PEP） 和 CO2主要在綠藻中起糖異生作用。我們?cè)谌R茵衣藻中發(fā)現(xiàn)了兩種PEPCK亞型，并克隆、純化和表征了這兩種酶。ChlrePEPCK1 作為脫羧酶比 ChlrePEPCK2 更具活性。ChlrePEPCK1 是六聚體，其活性受檸檬酸鹽、苯丙氨酸和蘋果酸鹽的影響，而 ChlrePEPCK2 是單體的，受檸檬酸鹽、苯丙氨酸和谷氨酰胺的調(diào)節(jié)。我們假設(shè)發(fā)現(xiàn)的兩種 PEPCK 亞型起源于基因的選擇性剪接或酶的調(diào)節(jié)蛋白水解。這兩種亞型的存在將是精細(xì)調(diào)節(jié)PEPCKs生物活性的機(jī)制的一部分。
原文鏈接：Two phosphoenolpyruvate carboxykinases with differing biochemical properties in Chlamydomonas reinhardtii
華北理工大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 王巍杰課題組
雨生紅球藻（Haematococcus pluvialis）蝦青素的生物合成是由能量驅(qū)動(dòng)的。然而，鞭毛介導(dǎo)的能量消耗運(yùn)動(dòng)過程對(duì)蝦青素積累的影響尚未得到很好的研究。在這項(xiàng)研究中，我們結(jié)合光合參數(shù)，分析了在pH沖擊下有或沒有鞭毛的雨生紅球藻的蝦青素和NADPH含量的變化。結(jié)果表明，除了在pH沖擊處理組中觀察到鞭毛的喪失外，細(xì)胞形態(tài)沒有顯著變化。相比之下，在4、8和12小時(shí)，鞭毛去除組的蝦青素含量分別比對(duì)照組高62.9%、62.8%和91.1%。同時(shí)，Y（II）的增加和Y（NO）的減少表明，缺乏鞭毛運(yùn)動(dòng)過程的雨生紅球藻細(xì)胞可能會(huì)將更多的能量分配給蝦青素的生物合成。NADPH分析證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)，該分析顯示鞭毛去除細(xì)胞中的NADH水平較高。這些結(jié)果為缺乏運(yùn)動(dòng)的細(xì)胞通過能量再分配實(shí)現(xiàn)蝦青素積累的潛在機(jī)制提供了初步見解。
原文鏈接：Enhancement of astaxanthin accumulation via energy reassignment by removing the flagella ofHaematococcus pluvialis
從形態(tài)特征來看，硬毛藻屬于大型藻類品種，藻體呈草綠色，為單列絲體，直立生長(zhǎng)，具有一盤狀固著器 。其細(xì)胞首尾相連，形成長(zhǎng)繩狀的外表，絲狀叢生.
在生態(tài)方面，硬毛藻分布廣泛，在北美、中美洲、南美洲、非洲和亞洲等多地的海域均有出現(xiàn)，在中國(guó)的臺(tái)灣、廈門和青島等海域也較為常見. 它具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，能在淡水至 90ppt 的鹽度中生長(zhǎng)，對(duì) 20.1 至 40.9 攝氏度的溫度變化也有廣泛耐受性，并且生長(zhǎng)速度快，繁殖能力強(qiáng).
在水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用上，硬毛藻展現(xiàn)出了巨大的潛力。據(jù) 2024 年 8 月發(fā)表在《水產(chǎn)養(yǎng)殖報(bào)告》的研究表明，硬毛藻可以作為南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖中商業(yè)水產(chǎn)飼料的補(bǔ)充劑，用其替代 50% 的商業(yè)飼料，對(duì)南美白對(duì)蝦的死亡率、增長(zhǎng)率和能量收支等均無影響. 這一發(fā)現(xiàn)不僅具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，還能改善廢水質(zhì)量，硬毛藻能夠吸收水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，起到凈化水質(zhì)的作用，可有效降低養(yǎng)殖水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度，減少因過剩餌料和水產(chǎn)動(dòng)物代謝物等造成的污染，維持良好的養(yǎng)殖水環(huán)境，促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物的健康生長(zhǎng)。
此外，硬毛藻還與一些海洋生物存在著特殊的關(guān)系。例如，淺綠柱狀海天牛會(huì)以硬毛藻為食，并能將其葉綠體分布到自己身體表面，保持光合作用的功能.
綜上所述，硬毛藻作為一種具有重要生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的藻類，其相關(guān)研究對(duì)于維護(hù)海洋生態(tài)平衡、推動(dòng)水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展以及豐富海洋生物多樣性等方面都具有重要意義，未來還需要進(jìn)一步深入研究，以更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，降低其可能帶來的負(fù)面影響 。
The post 硬毛藻：從生態(tài)影響到水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用的多面藻類 first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>徳國(guó)耶拿大學(xué) Maria Mittag課題組
微藻是地球初級(jí)生產(chǎn)的關(guān)鍵貢獻(xiàn)者。在進(jìn)化早期，這些微藻便與細(xì)菌共存于自然界中，其相互作用的方式深刻影響了生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。已有研究表明，細(xì)菌Pseudomonas protegens對(duì)微藻Chlamydomonas reinhardtii具有毒性。該細(xì)菌通過分泌環(huán)狀脂肽和炔類化合物，導(dǎo)致藻類鞭毛脫落、感光功能失效并最終導(dǎo)致細(xì)胞裂解。本研究首次報(bào)道了細(xì)菌Mycetocola lacteus與C. reinhardtii建立的互利共生關(guān)系，并揭示其顯著的輔助作用。研究顯示，M. lacteus不僅能促進(jìn)藻類生長(zhǎng)，還從藻類中獲取所需的有機(jī)硫（甲硫氨酸）以及維生素B1、B3和B5。在三方共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，M. lacteus在存在拮抗細(xì)菌P. protegens的情況下，能夠有效保護(hù)藻類免受其攻擊。通過結(jié)合合成天然產(chǎn)物化學(xué)、高分辨質(zhì)譜技術(shù)以及藻類Ca2?信號(hào)分析，研究發(fā)現(xiàn)，M. lacteus通過水解環(huán)狀脂肽的酯鍵來保護(hù)藻類。該反應(yīng)生成的線性開環(huán)酸不會(huì)引發(fā)藻類細(xì)胞內(nèi)Ca2?穩(wěn)態(tài)的紊亂，避免了鞭毛脫落的發(fā)生。因此，藻類能夠保持運(yùn)動(dòng)能力，成功游離拮抗細(xì)菌的威脅并存活下來。此外，研究表明，這三種相關(guān)的屬（Pseudomonas、Mycetocola和Chlamydomonas）在自然界中共存的現(xiàn)象較為普遍。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Pseudomonas和Mycetocola的相關(guān)種類在三方共培養(yǎng)中也分別表現(xiàn)出拮抗或輔助作用。這一發(fā)現(xiàn)揭示了微生物交互網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵作用。
原文鏈接：A mutualistic bacterium rescues a green alga from an antagonist
中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 郭亮課題組
基于微藻的生物技術(shù)在解決廢水除磷和回收的雙重挑戰(zhàn)方面具有巨大潛力；然而，微藻對(duì)溶解有機(jī)磷（DOP）的去除和代謝響應(yīng)機(jī)制應(yīng)尚不清楚。本文研究了蛋白核小球藻對(duì)不同形式DOP的去除機(jī)制和代謝組學(xué)響應(yīng)，包括三磷酸腺苷（ATP）、葡萄糖-6-磷酸（G-6-P）和β-甘油磷酸鹽（β-GP）。結(jié)果表明，蛋白核小球藻可以通過直接運(yùn)輸和后水解途徑有效吸收 96% 以上的 DOP。無機(jī)磷（IP）的吸收遵循擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，而 DOP 遵循擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。代謝產(chǎn)物分析顯示，中心碳代謝的顯著改變?nèi)Q于DOP的來源。G-6-P上調(diào)糖酵解和三羧酸循環(huán)中間體，反映了碳水化合物、氨基酸和核苷酸生物合成的增強(qiáng)。而ATP則下調(diào)了微藻的碳水化合物和嘌呤代謝，抑制了微藻的持續(xù)生長(zhǎng)。本研究為利用微藻處理含磷廢水提供了理論支持。
原文鏈接：Removal mechanisms and metabolic responses of Chlorella pyrenoidosa to dissolved organic phosphorus
2024 年 11 月 20 日，據(jù)相關(guān)消息，某集團(tuán)全資子公司申報(bào)的 “萊茵衣藻（白藻）” 經(jīng)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)審查，認(rèn)定其與 2022 年第 2 號(hào)公告的萊茵衣藻實(shí)質(zhì)等同，正式更名為 “萊茵衣藻”，這意味著萊茵衣藻的應(yīng)用范圍得到了進(jìn)一步擴(kuò)展，開始進(jìn)入人造魚、蝦以及植物奶等市場(chǎng)，為食品行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了新的選擇.
同樣在 11 月 20 日，中科院水生所龍歡組在 bio-protocol 期刊在線發(fā)表了從萊茵衣藻中純化溶酶體相關(guān)器官的方法文章。萊茵衣藻作為一種單細(xì)胞綠藻，是淡水環(huán)境中的常見生物，其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和易于培養(yǎng)的特性使其成為生物學(xué)研究的重要模式生物，在遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、光合作用等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。此次研究成功從衣藻中純化出溶酶體相關(guān)器官，并保持了葉綠體結(jié)構(gòu)的完整性，這一成果對(duì)于深入研究細(xì)胞內(nèi)金屬離子的儲(chǔ)存和穩(wěn)態(tài)維持機(jī)制具有重要意義，為相關(guān)疾病的治療和藥物研發(fā)提供了理論基礎(chǔ).
2024 年 11 月 20 日，據(jù)相關(guān)消息，某集團(tuán)全資子公司申報(bào)的 “萊茵衣藻（白藻）” 經(jīng)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)審查，認(rèn)定其與 2022 年第 2 號(hào)公告的萊茵衣藻實(shí)質(zhì)等同，正式更名為 “萊茵衣藻”，這意味著萊茵衣藻的應(yīng)用范圍得到了進(jìn)一步擴(kuò)展，開始進(jìn)入人造魚、蝦以及植物奶等市場(chǎng)，為食品行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了新的選擇.
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自養(yǎng)生物暴露在高光照強(qiáng)度下會(huì)嚴(yán)重影響其光合作用性能。如果再加上不可預(yù)測(cè)的氣候變化，這些影響的致命性就會(huì)加劇。在這方面，我們的研究重點(diǎn)是以萊茵衣藻為模型系統(tǒng)，研究 2% 聚乙二醇（PEG）誘導(dǎo)的溫和滲透脅迫與高光照條件的緩解效應(yīng)。在不同光照強(qiáng)度的低 PEG 誘導(dǎo)的滲透脅迫下培養(yǎng)細(xì)胞，并通過生化和生物物理方法分析細(xì)胞的反應(yīng)。值得注意的是，與未經(jīng) PEG 處理的細(xì)胞相比，在較低 PEG 濃度下生長(zhǎng)的細(xì)胞在強(qiáng)光下表現(xiàn)出更優(yōu)越的生長(zhǎng)性能、更高的生物量和更強(qiáng)的光合效率。令人驚訝的是，它們的非光化學(xué)淬滅（NPQ）水平更低，這表明在 PEG 生長(zhǎng)的樣品中存在一種獨(dú)特的光保護(hù)機(jī)制。圓二色性分析表明，在 PEG 生長(zhǎng)的樣品中，即使在強(qiáng)光下，超級(jí)復(fù)合物的宏觀組織也很少受到破壞。藍(lán)色原生聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn)一步證實(shí)了這一點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)色素-蛋白質(zhì)相互作用具有更高的穩(wěn)定性。免疫印跡分析表明，PEG 生長(zhǎng)細(xì)胞與非 PEG 生長(zhǎng)細(xì)胞的核心反應(yīng)中心蛋白差異極小。值得注意的是，這種保護(hù)機(jī)制在細(xì)胞壁缺陷突變體 CC503 中不存在。我們認(rèn)為，觀察到的部分光保護(hù)作用是由于 PEG 屏蔽了細(xì)胞壁。這一結(jié)果為在受光照強(qiáng)度波動(dòng)影響的自然環(huán)境條件下提高藻類生物量生產(chǎn)帶來了希望。
原文鏈接：Mild osmotic stress offers photoprotection in Chlamydomonas reinhardtii under high light
法國(guó)Roscoff研究所的J. Mark Cock課題組聯(lián)合12個(gè)國(guó)家100多位學(xué)者
褐藻是沿海生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵物種，常構(gòu)成廣闊的水下森林，但這些生態(tài)系統(tǒng)正面臨氣候變化帶來的嚴(yán)重威脅。本研究通過對(duì)多個(gè)褐藻基因組的分析，系統(tǒng)揭示了其進(jìn)化歷程，包括從起源到褐藻目（Order）水平的多樣化，以及屬（Genus）水平的微觀進(jìn)化。研究表明，褐藻譜系的形成伴隨著以下重要基因組變化：新直系同源基因家族的獲得、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域重組能力的增強(qiáng)、水平基因轉(zhuǎn)移事件的增加，以及新型信號(hào)分子和關(guān)鍵代謝通路的獲取，尤其是在海藻酸（alginate-based extracellular matrix）、鹵素（halogen）和多酚（phlorotannin）合成相關(guān)的代謝途徑中，這些變化顯著增強(qiáng)了褐藻的生態(tài)適應(yīng)能力。此外，研究發(fā)現(xiàn)，基因組多樣化與表型分化密切相關(guān)。這種關(guān)聯(lián)主要體現(xiàn)在生命史策略的演變和游動(dòng)孢子鞭毛結(jié)構(gòu)的改變上，這些表型變化可能為褐藻適應(yīng)多樣化生態(tài)環(huán)境提供了重要支持。同時(shí)，大型病毒基因組的整合對(duì)褐藻基因組的內(nèi)容和功能產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，這種整合可能通過提供新基因和調(diào)控機(jī)制進(jìn)一步提升其對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)能力。總體而言，本研究從進(jìn)化基因組學(xué)的視角揭示了褐藻的起源與多樣化機(jī)制，表明基因組創(chuàng)新、表型分化以及病毒基因組整合是推動(dòng)褐藻譜系進(jìn)化的重要驅(qū)動(dòng)力。這些發(fā)現(xiàn)為理解沿海生態(tài)系統(tǒng)的功能和適應(yīng)性機(jī)制提供了新的理論基礎(chǔ)。
原文鏈接：Evolutionary genomics of the emergence of brown algae as key components of coastal ecosystems