《中国科学院海洋所建立海水藻株光合产氢新方法》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2019-07-10
  • 近日,海洋所刘建国研究员团队在海水藻株光合产氢方法研究方面取得新进展,相关成果发表于国际氢能知名期刊International Journal of Hydrogen Energy。

    目前,诱导微藻光合产氢常用的两步法需多次配制培养基,且离心耗能过大并易造成污染,因此迫切需寻求新的产氢诱导方法。刘建国研究员团队通过建立一步法诱导海水小球藻光合产氢新方法,大幅提高微藻产氢效率,显著降低经济成本,具有较好的应用前景。科研人员将藻细胞培养于氮浓度低于1.25 mM的海水培养基中,密闭后藻细胞可消耗体系内氧气并释放氢气,最大产氢体积达45 ml/L,且产氢持续时间几乎为离心法的4倍。

    本项研究得到了国家自然科学基金“海水小球藻缺氮光合产氢的分子基础及调控机制(项目批准号:41676142 )”支持。

  • 原文来源:http://www.qdio.cas.cn/xwzx/kydt/201907/t20190709_5337573.html
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    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
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    • 近日,中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室刘建国团队在微藻生物能源研究中取得产氢耦合产油的新进展,相关成果发表在学术期刊Journal of Cleaner Production上。 微藻中的绿藻因具有光合作用效率高、生长周期短、高产生物能源与二氧化碳减排相耦合等特点,被认为是生产可再生能源的理想生物资源。以往绿藻产能的研究重点关注于光合产氢和生物柴油两个不同侧面的单独研究,一方面,绿藻光合产氢和油脂积累的诱导模式不同,前者为硫限制而后者则为氮限制;另一方面,产氢与产油在需求能量物质NADPH上存在竞争,传统上认为二者之间存在相互竞争关系,此消彼长难以兼顾,因而鲜见同一藻株协同产氢与油脂积累的报道。 海洋所藻类生物技术团队筛选出一株原壳小球藻(Chlorella protothecoides),可在氮限制条件下产氢,其产氢量与传统缺硫诱导下的经典模式藻株莱茵衣藻相当,在密闭隔氧+氮限制可诱导原壳小球藻同步光合产氢和油脂积累,其机制为:(1)氮限制使光合暗反应关键酶Rubisco降解,造成光合光反应电子和能量(NADPH)的积累,进而诱导活性氧产生;(2)在此状态下,细胞呼吸耗氧大于光合放氧,在密闭条件下产生厌氧环境,诱导氢酶活化,光合作用光反应过剩电子大量流向氢酶,实现高效光合产氢;(3)厌氧发生后,缺氧抑制呼吸电子传递,反馈抑制TCA循环,造成脂肪酸合成底物乙酰辅酶A积累。细胞中乙酰辅酶A和NADPH的积累为油脂合成提供了底物和能量,同时活性氧的大量产生可诱导油脂合成相关酶的高表达,进而有利于油脂的积累。因此原壳小球藻可在高效光合产氢的同时实现油脂大量积累。 该研究同时兼顾光合产氢和油脂积累,有利于推动从单一产能向协同调控多个产能过程的转变,为降低微藻生物能源生产成本、发掘微藻开发应用潜能、提高整体生产效率提供了新思路和方法。 相关成果发表在中国科学院一区Top期刊Journal of Cleaner Production上,张立涛副研究员为论文的第一作者,刘建国研究员为通讯作者,李凌副研究员参与了相关工作。研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。   论文链接: Zhang Litao, Li Ling, Liu Jianguo (2022) Enhanced biohydrogen and lipid coproduction in Chlorella protothecoides under nitrogen-limiting conditions in a closed system. Journal of Cleaner Production, 359: 132169. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652622017759
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    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2020-04-05
    • 近期,中国科学院海洋所宋金明研究团队在近海环境中发现多种未报道过的药物活性化合物,研究结果在国际学术刊物Environmental Pollution刊发。 药物活性化合物(pharmaceutically active compounds,PhACs)具有强生物活性、持久性、生物累积毒性等特点,是一类具有“纯人为影响标志”的新兴海洋有机污染物。随着全球人口老龄化程度的加重以及近年非典、禽流感、手足口等人畜新型流行传染性疾病不断出现,越来越多新型PhACs被加速研发、生产和应用,PhACs对海洋环境的影响日益凸显,探明我国海洋环境中PhACs的赋存行为、来源、迁移、毒理及生态危害等对PhACs的使用、管理和污染防治十分重要。 海洋所宋金明研究团队以海洋环境中痕量PhACs筛查识别新方法体系的构建为突破口,通过化合物定量结构-性质关系的模型理论计算、高分辨质谱非目标分析等研究策略的整合,在胶州湾海水、沉积物、大气沉降中分别发现了海洋环境中从未报道的17种、10种、38种药物活性化合物。研究发现胶州湾PhACs总体呈现湾内从东向西逐渐减少,湾内高于湾外的特征,提出了胶州湾海水中PhACs分布主要受控于“来源途径-海水动力过程”途径,即属于被动扩散模式。沉积物中PhACs分布主要受控于“来源途径-海水动力过程-沉积物组成”途径,即被动扩散-主动吸附相结合的复合模式。研究首次提出磷酸盐和粪甾醇可分别做为胶州湾海水和沉积物中PhACs浓度分布和来源的指示因子,并确定东部河流汇入的生活污水、医疗废水等的陆源输入是胶州湾PhACs的主要来源。胶州湾中的四环素、氧氟沙星、林可霉素、红霉素、克林霉素、土霉素、磺胺甲基异噁唑等7种PhACs对其生态环境可能产生危害。 该研究得到中国科学院A类先导科技专项、山东省、海洋试点国家实验室科技创新专项计划项目等支持。彭全材博士为论文第一作者,宋金明研究员为通讯作者。 文章链接:   Quancai Peng, Jinming Song*, Xuegang Li, Huamao Yuan, Mengtan Liu, Liqin Duan, Jiulong Zuo. Pharmaceutically active compounds (PhACs) in surface sediments of the Jiaozhou Bay, North China. Environmental Pollution. 2020   Quancai Peng, Jinming Song*, Xuegang Li, Huamao Yuan, Ning Li, Liqin Duan, Qian Zhang, Xianmeng Liang. Biogeochemical characteristics and ecological risk assessment of pharmaceutically active compounds (PhACs) in the surface seawaters of Jiaozhou Bay, North China. Environmental Pollution, 2019, 255: 113247   Quancai Peng, Jinming Song*, Xuegang Li, Huamao Yuan, Guang Yang. Characterization, source and risk of pharmaceutically active compounds (PhACs) in the snow deposition near Jiaozhou Bay, North China. Applied Sciences, 2019, 9(6):1078.