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《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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  • 《中国科学院海洋研究所在微藻生物能源研究中取得产氢耦合产油的新进展》
    • 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：2022-06-10
    • 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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  • 《中国科学院海洋研究所提出中层水团识别新方法并指明气候模式偏差》
    • 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：熊萍
    • 发布时间：2024-11-26
    • 近日，中国科学院海洋研究所王凡团队在印度洋中层水团的研究中取得新进展，提出在位势涩度-位势密度坐标下以体积极小值识别水团边界的新方法并评估了气候模式，指出当前气候模式对水团性质和露头区模拟的普遍偏差及其成因，对改进气候模式、提高气候预测水平具有参考价值。相关成果在国际学术期刊Journal of Climate发表。 水团作为人类活动影响海洋内部的载体，其性质的变化体现了海洋对气候变化的热力学响应。准确划分不同水团的三维结构，对理解气候变化背景下水体的性质变化、海洋动力过程及生态系统具有重要意义。然而，无论是在观测还是气候模式中，准确划分海洋水团依然具有挑战性。 本研究中，团队基于观测数据，通过统计位势涩度-位势密度坐标下印度洋中层水体（位势密度范围为27.1-27.4 kg m?3）的体积分布，创新性地利用体积极小值追踪水团的边界。除已知的南极中层水（AAIW）和红海-波斯湾中层水（RS-PGIW）外，本文还通过新方法识别出另外两个水团。其一是印度洋-南极中层水（I-AAIW），它是南极中层水与印尼贯穿流混合的结果，分布在南赤道流和厄加勒斯流流系中；另一个水团是赤道印度洋中层水（EEIW），它存在于印度洋赤道地区和孟加拉湾，来源于红海-波斯湾中层水和上层淡水。 团队进一步将新方法应用到气候模式中，结果显示，不同的模式表现各异。在耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）的51个模式中，约有一半（26个）能够合理模拟这些中层水团。与观测的水团相比，模式存在两个明显偏差：中层水团厚度较小，红海-波斯湾中层水偏冷偏淡。前者主要来源于温跃层的暖偏差，而后者可能与模式较粗的网格分辨率和表层冷偏差导致的红海和波斯湾通风不足有关。 上述研究提出了准确划分水团边界的新方法，并解释了模式模拟偏差的主要成因，为改进气候模式提供参考价值。论文第一作者为海洋所博士研究生周吉浩，通讯作者为海洋所李元龙研究员，合作作者包括中国科学院南海海洋研究所杜岩研究员和洪宇副研究员、厦门大学王为磊教授以及中国科学院海洋研究所博士研究生卢磊、路颖和王凡研究员。该研究得到了中国科学院先导专项、国家自然科学基金、山东省自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金等项目资助。 论文信息： Zhou, J., Y. Li*, Y. Du, Y. Hong, L. Lu, Y. Lu, W. Wang, and F. Wang, 2024: Indian Ocean Intermediate Water Masses and Their Simulations by CMIP6 Models.?J. Climate,?37, 6285–6303,?https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0667.1.
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