天津大學機械工程學院 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為是利用微藻基固體燃料最具競爭力的方式。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)原料的機遇和挑戰(zhàn)，包括物種多樣性對藻類固體燃料的影響、進一步的工業(yè)應用探索以及與現(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 “極限運動健將”。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，強烈的日曬、劇烈的水溫波動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。其細胞有著精妙的滲透壓調(diào)節(jié)機制，恰似一臺臺精密微型泵，高效平衡細胞內(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，頑強繁衍不息。
從外觀審視，杜氏鹽藻獨具魅力。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亮色。
杜氏鹽藻的價值在現(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，進而為水產(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氧、吸附雜質(zhì)凈化水質(zhì)，又能為魚兒補充類胡蘿卜素等營養(yǎng)，讓觀賞魚色澤明艷動人，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”，積累量遠超多數(shù)生物。β- 胡蘿卜素作為強效抗氧化劑，是人體維生素 A 源，在護眼、增強免疫力、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。
當下，全球科研團隊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、拓展應用邊界；產(chǎn)業(yè)界也嗅得商機，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，從實驗室試管嵌入生活日常，未來必將在生態(tài)修復、食品營養(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.]]>阿根廷圣達菲羅薩里奧國立大學 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。我們在萊茵衣藻中發(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調(diào)節(jié)PEPCKs生物活性的機制的一部分。
原文鏈接：Two phosphoenolpyruvate carboxykinases with differing biochemical properties in Chlamydomonas reinhardtii
華北理工大學生命科學學院 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)動的。然而，鞭毛介導的能量消耗運動過程對蝦青素積累的影響尚未得到很好的研究。在這項研究中，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，細胞形態(tài)沒有顯著變化。相比之下，在4、8和12小時，鞭毛去除組的蝦青素含量分別比對照組高62.9%、62.8%和91.1%。同時，Y（II）的增加和Y（NO）的減少表明，缺乏鞭毛運動過程的雨生紅球藻細胞可能會將更多的能量分配給蝦青素的生物合成。NADPH分析證實了這一發(fā)現(xiàn)，該分析顯示鞭毛去除細胞中的NADH水平較高。這些結(jié)果為缺乏運動的細胞通過能量再分配實現(xiàn)蝦青素積累的潛在機制提供了初步見解。
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，具有一盤狀固著器 。其細胞首尾相連，形成長繩狀的外表，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)，在中國的臺灣、廈門和青島等海域也較為常見. 它具有較強的環(huán)境適應能力，能在淡水至 90ppt 的鹽度中生長，對 20.1 至 40.9 攝氏度的溫度變化也有廣泛耐受性，并且生長速度快，繁殖能力強.
在水產(chǎn)養(yǎng)殖應用上，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)殖報告》的研究表明，硬毛藻可以作為南美白對蝦養(yǎng)殖中商業(yè)水產(chǎn)飼料的補充劑，用其替代 50% 的商業(yè)飼料，對南美白對蝦的死亡率、增長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)殖水體的富營養(yǎng)化程度，減少因過剩餌料和水產(chǎn)動物代謝物等造成的污染，維持良好的養(yǎng)殖水環(huán)境，促進水產(chǎn)動物的健康生長。
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)濟價值的藻類，其相關(guān)研究對于維護海洋生態(tài)平衡、推動水產(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，未來還需要進一步深入研究，以更好地發(fā)揮其優(yōu)勢，降低其可能帶來的負面影響 。
The post 硬毛藻：從生態(tài)影響到水產(chǎn)養(yǎng)殖應用的多面藻類 first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>徳國耶拿大學 Maria Mittag課題組
微藻是地球初級生產(chǎn)的關(guān)鍵貢獻者。在進化早期，這些微藻便與細菌共存于自然界中，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，細菌Pseudomonas protegens對微藻Chlamydomonas reinhardtii具有毒性。該細菌通過分泌環(huán)狀脂肽和炔類化合物，導致藻類鞭毛脫落、感光功能失效并最終導致細胞裂解。本研究首次報道了細菌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不僅能促進藻類生長，還從藻類中獲取所需的有機硫（甲硫氨酸）以及維生素B1、B3和B5。在三方共培養(yǎng)實驗中，M. lacteus在存在拮抗細菌P. protegens的情況下，能夠有效保護藻類免受其攻擊。通過結(jié)合合成天然產(chǎn)物化學、高分辨質(zhì)譜技術(shù)以及藻類Ca2?信號分析，研究發(fā)現(xiàn)，M. lacteus通過水解環(huán)狀脂肽的酯鍵來保護藻類。該反應生成的線性開環(huán)酸不會引發(fā)藻類細胞內(nèi)Ca2?穩(wěn)態(tài)的紊亂，避免了鞭毛脫落的發(fā)生。因此，藻類能夠保持運動能力，成功游離拮抗細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。進一步的實驗發(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)絡的復雜性及其對生態(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
中國海洋大學環(huán)境科學與工程學院 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，微藻對溶解有機磷（DOP）的去除和代謝響應機制應尚不清楚。本文研究了蛋白核小球藻對不同形式DOP的去除機制和代謝組學響應，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輸和后水解途徑有效吸收 96% 以上的 DOP。無機磷（IP）的吸收遵循擬一級動力學模型，而 DOP 遵循擬二級動力學模型。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。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。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，某集團全資子公司申報的 “萊茵衣藻（白藻）” 經(jīng)國家衛(wèi)生健康委員會審查，認定其與 2022 年第 2 號公告的萊茵衣藻實質(zhì)等同，正式更名為 “萊茵衣藻”，這意味著萊茵衣藻的應用范圍得到了進一步擴展，開始進入人造魚、蝦以及植物奶等市場，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胞綠藻，是淡水環(huán)境中的常見生物，其簡單的結(jié)構(gòu)和易于培養(yǎng)的特性使其成為生物學研究的重要模式生物，在遺傳學、分子生物學、光合作用等多個領(lǐng)域都有廣泛應用。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，這一成果對于深入研究細胞內(nèi)金屬離子的儲存和穩(wěn)態(tài)維持機制具有重要意義，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，某集團全資子公司申報的 “萊茵衣藻（白藻）” 經(jīng)國家衛(wèi)生健康委員會審查，認定其與 2022 年第 2 號公告的萊茵衣藻實質(zhì)等同，正式更名為 “萊茵衣藻”，這意味著萊茵衣藻的應用范圍得到了進一步擴展，開始進入人造魚、蝦以及植物奶等市場，為食品行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了新的選擇.
The post 萊茵衣藻：新應用與科研突破引領(lǐng)發(fā)展新潮流 first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>印度海得拉巴大學生命科學學院植物科學系 Rajagopal Subramanyam課題組
自養(yǎng)生物暴露在高光照強度下會嚴重影響其光合作用性能。如果再加上不可預測的氣候變化，這些影響的致命性就會加劇。在這方面，我們的研究重點是以萊茵衣藻為模型系統(tǒng)，研究 2% 聚乙二醇（PEG）誘導的溫和滲透脅迫與高光照條件的緩解效應。在不同光照強度的低 PEG 誘導的滲透脅迫下培養(yǎng)細胞，并通過生化和生物物理方法分析細胞的反應。值得注意的是，與未經(jīng) PEG 處理的細胞相比，在較低 PEG 濃度下生長的細胞在強光下表現(xiàn)出更優(yōu)越的生長性能、更高的生物量和更強的光合效率。令人驚訝的是，它們的非光化學淬滅（NPQ）水平更低，這表明在 PEG 生長的樣品中存在一種獨特的光保護機制。圓二色性分析表明，在 PEG 生長的樣品中，即使在強光下，超級復合物的宏觀組織也很少受到破壞。藍色原生聚丙烯酰胺凝膠電泳進一步證實了這一點，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 生長細胞與非 PEG 生長細胞的核心反應中心蛋白差異極小。值得注意的是，這種保護機制在細胞壁缺陷突變體 CC503 中不存在。我們認為，觀察到的部分光保護作用是由于 PEG 屏蔽了細胞壁。這一結(jié)果為在受光照強度波動影響的自然環(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Roscoff研究所的J. Mark Cock課題組聯(lián)合12個國家100多位學者
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重威脅。本研究通過對多個褐藻基因組的分析，系統(tǒng)揭示了其進化歷程，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、水平基因轉(zhuǎn)移事件的增加，以及新型信號分子和關(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，這些變化顯著增強了褐藻的生態(tài)適應能力。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多樣化生態(tài)環(huán)境提供了重要支持。同時，大型病毒基因組的整合對褐藻基因組的內(nèi)容和功能產(chǎn)生了深遠影響，這種整合可能通過提供新基因和調(diào)控機制進一步提升其對環(huán)境變化的適應能力?？傮w而言，本研究從進化基因組學的視角揭示了褐藻的起源與多樣化機制，表明基因組創(chuàng)新、表型分化以及病毒基因組整合是推動褐藻譜系進化的重要驅(qū)動力。這些發(fā)現(xiàn)為理解沿海生態(tài)系統(tǒng)的功能和適應性機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