非光合自养微生物固定CO2的影响因素及增效策略

微生物固定CO_(2)是一种极富前景的碳捕获和利用途径,对实现全球生态系统碳中和至关重要.非光合自养微生物由于其环境适应性强、固碳途径的多样性,以及会产生高附加值产物而备受关注.基于非光合自养微生物固定CO_(2)的研究进展,系统分析影响非光合自养微生物固碳效率的内部和外部因素,包括有固定CO_(2)途径、固碳关键酶、碳源、电子供体、代谢产物等,并列出多种增效策略.除了直接对应影响因素的增效方法外,还涉及微生物间的协同作用及代谢促进剂(生物炭与微纳米气泡)的使用.本工作有助于为深入理解和进一步增效非光合自养菌固定CO_(2)提供理论基础和技术支撑.

增施CO_2对葡萄组培苗生长发育和光合自养能力的影响

运用自行设计制作的组培环境CO2 实时增施监控系统 ,研究葡萄组培苗在CO2 富集 ,高光合光量子流下的生长发育以及光合自养能力。结果表明 ,与对照组相比 ,增施CO2 的组培苗生长健壮 ,发育提前 ,光合自养能力得到促进 ,驯化成活率高 ;在同样增施CO2 的条件下 ,无糖组与有糖组的小苗生长发育状况差异不显著。因此 。

CO_2浓度和光合光量子通量密度对叶用甘薯组培苗光合自养和过氧化物酶活力的影响

以新兴蔬菜叶用甘薯组织培养苗的茎节段作为外植体 ,用MS低糖、无激素培养基进行生根培养 ,设置不同的CO2 浓度 (Ci)和光合光量子通量密度 (PPFD)对组培植株进行环境调控处理 ,获得小植株净光合速率最高的处理组合 (Ci,PPFD) =(872 0 μmolmol-1,2 5 0 μmolm-2 s-1) ,并在此组合下继续培养 2 1d .结果表明 :该调控系统可以有效地调节控制组培苗生长环境中的Ci和PPFD ,提高组培苗的光合自养能力 ,实现低糖、无激素培养 .处理组植株生长健壮 ,叶片数、株高、根鲜重和单株鲜重分别高出CK组 5 7.7% ,10 3.3% ,131.6 %和 2 2 5 .35 % ,叶片和根系过氧化物酶活力分别高出CK组 2 6 .3%和 2 4 .0 % .图 3表 1参

环境调控对甘薯组培苗光合自养和叶片超微结构的影响

以甘薯组培苗为材料,在特定CO2浓度,光合光量子通量密度(PPFD)和相对湿度(RH)条件下,研究其生长发育状况和叶片的超微结构。与传统培养方式相比,在环境因子CO2浓度、PPFD和RH分别调控为800～875μmol·mol-1、250 μmol·m-2·s-1和75%～85%的条件下,组培苗的叶片数、茎粗、单株鲜重、叶鲜重、叶面积、根鲜重、叶绿素含量和根系活力显著提高。无论培养基中有无添加蔗糖,环境调控方式下培养的组培苗,叶片下表皮细胞的气孔大多数处于开放状态,气孔的开度最大达50 μm;叶肉细胞中的叶绿体数目多、体积大,形状较为规则,基粒片层的层数较多,片层垛叠也相对整齐、紧密。结果证明,环境调控技术的应用显著提高再生植株的光合自养能力,促进生长发育。

甘蔗试管苗光合自养生根技术研究

为了简化甘蔗组织培养流程,降低生产成本,该文以甘蔗品种GT44和B9无根试管苗为材料,先经叶片喷施植物生长调节剂处理,然后炼苗24 h,接着把处理后的试验苗移植于沙土混合栽培基质中,研究其在日光温室条件下完成不定根的形成和生长过程;同时比较了无根试管苗和有根试管苗的移栽存活率和生长情况。试管苗生根率调查时间为试管苗移植后第3天开始至第10天结束,成活率的调查时间为试管苗移植后的第30天。结果表明:经吲哚丁酸(IBA)和ABT2号生根粉处理的无根试管苗的移栽成活率分别为96.3%和97.7%,接近传统生根试管苗的移栽成活率,且其单株试管苗生根成本为传统生根方法的1/28。甘蔗品种GT44和B9试管苗首次出现可见根的时间均发生在试管苗移栽后的第4天。试管苗根的再生可以在有菌的沙土基质栽培和日光温室条件下完成,而不需要在无菌的MS生根培养基和培养室中进行生根;基因型和试管苗素质是影响甘蔗试管苗光合自养生根的关键因素;甘蔗试管苗光合自养生根技术比传统试管苗培养基生根技术拥有更多优势,且操作简单、程序简化、生根率和成活率高、省工、节省能源和生产成本、效率高,替代传统的试管苗生根技术,应用于商业化生产。

太湖光合自养真核超微藻遗传多样性初探

采用真核藻类叶绿体16S rRNA的引物PLA491F、OXY1313R,通过PCR、构建基因克隆库的方法初步调查了太湖梅梁湾和东太湖光合自养真核超微藻的遗传多样性.结果表明,太湖自养型真核超微藻主要为隐藻(Cryptophyta),其次为硅藻(Bacillariophyta)、金藻(Chrysophyta)和定鞭藻(Haptophyta).该结果有助于我们更全面地了解太湖浮游藻类的群落结构及生态功能.

发状念珠藻单体细胞混合营养模式下光合自养和异养代谢的关系

采用摇瓶培养研究了发状念珠藻单体细胞混合营养模式下光合自养和异养代谢的关系。结果表明在混合营养模式和光合自养模式中,发状念珠藻单体细胞的生长和胞外多糖的累积均随着光照强度的增加而增加。添加50μmol·L-1的光合抑制剂DCMU可以完全抑制发状念珠藻单体细胞的光合自养生长。发状念珠藻单体细胞混合营养模式中细胞的光合自养和异养代谢具有交互作用。在光照强度低于20μmol photon·m·2·s-1时,发状念珠藻单体细胞的混合营养生长中以异养生长为主,即主要是葡萄糖代谢作用提供细胞混合营养生长的能量,与光合自养和异养模式相比,细胞的光合自养和异养代谢均受到抑制。当光照强度高于20μmol photon·m·2·s-1时,在实验范围内随着光照强度的提高,混合营养模式下光合自养代谢得到促进,即葡萄糖的添加促进了发状念珠藻单体细胞的光合作用,与光合自养和异养模式相比,光合自养代谢得到促进,而异养代谢受到抑制。

高效发光二级管光生物反应器的研制及光合自养螺旋藻的培养

采用红光ＧａＡｌＡｓＨＢ－ＬＥＤ集成光电板作为内部光源，设计研制了６Ｌ光电板式光生物反应器，并建立了恒容连续培养体系．通过控制不同稀释率Ｄ的培养，确定Ｄ为０．１５６ｄ－１，可使藻的生物量浓度稳定在４．９８ｇＬ－１；光源品质及光照强度对螺旋藻的光合自养生长及光合色素的影响的研究表明，在ＧａＡｌＡｓＨＢ－ＬＥＤ红光培养条件下，螺旋藻生长快，干物质积累多，每克干物质量的藻含捕光色素藻胆蛋白基本稳定在１３０ｍｇ．研究结果表明，ＨＢ－ＬＥＤ具有高光照强度、低功耗的特点，对于新型光生物反应器的开发研制。

甘蔗无根试管苗光合自养生根过程中叶片生理生化特征的变化

甘蔗光合自养生根技术是一种新型的试管苗生根方法,比传统的培养基异养生根法有显著优势。为了揭示甘蔗生根的生理生化机理,为完善其生根技术提供理论依据。本研究以甘蔗栽培品种桂糖44号无根试管苗为材料,喷施ABT2号生根粉溶液后移栽于沙土混合基质中,在普通日光温室进行自养生根。在生根过程中连续采样调查试管苗生根率和生长状态,检测叶片中总叶绿素、碳水化合物(蔗糖、可溶性糖)、三大内源激素(IAA、ABA、CTK)含量和过氧化物酶(POD)活性。结果表明,由于环境改变,试管苗受到环境胁迫,致使叶片先微黄后转绿,7 d后老叶变黄衰老,新叶开始长出,并与日俱增;第一批不定根在处理后第5天突破表皮,至第9天100%的试管苗完成不定根的再生。叶绿素含量先减少后增加而后下降,9 d后跳跃上升;蔗糖、可溶性糖含量先是呈波动上升后急剧下降再跳跃上升;ABA含量和POD活性先上升后下降;IAA和CTK含量则相反,先下降后上升。从试管苗生长状态和生理生化指标变化规律分析,本研究发现甘蔗试管苗光合自养生根过程分为3个阶段,第一阶段在0~7 d,为试管苗适应期;第二阶段在7~9 d,为试管苗异养自养切换期;第三阶段在9~15 d,为试管苗自养能力恢复期,试管苗成功过渡到自养阶段是试管苗获得高存活率的必要条件。

甘蔗光合自养生根假植苗生长与日叠加气温的关系研究

甘蔗光合自养生根技术是近年来较为流行的一种新型的试管苗生根方法,本文在配方处理的基础上,研究了日叠加气温对不同配方处理的甘蔗光合自养生根试管苗的影响,尝试通过模型方程直观反应出日叠加气温对甘蔗试管苗的影响。研究结果表明,甘蔗光合自养生根技术处理过的甘蔗试管苗具有较好的瓶外生根能力,后期生根率普遍达到70%以上,而CK仅有23%的生根率,差异明显。通过气象数据与生根率的相关性分析发现,日叠加气温对各处理的生根率相关度达到了0.733,相关性较强。2018年6月7~16日近9日内,气温变化较为平稳,这种平稳体现在甘蔗生根率的不断爬升,进而能得出较为合适的数学模型。因此可以对处理-日叠加气温-生根率进行分析,得出了方程为Y=-0.065857x+0.000069z-0.247371,其中甘蔗自养生根假植苗生根率与自养生根配方中的IBA浓度呈负相关,与NAA浓度呈正相关,与日叠加气温呈正相关。

无需光系统I（PS I）的放氧光合自养生长

与传统的光合作用Ｚ方案不同，本实验证明具有光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）而无光系统Ｉ（ＰＳＩ）的衣藻（Ｃｈａｌｍｙｄｏｍｏｎａｓ）突变体，可以利用空气中的ＣＯ２作为碳源进行光合自养生长，同时释放氧气，ＰＳＩ缺失突变体在缺氧或有２１％Ｏ２的空气中，当光强为２００μＥ／ｍ＾２／ｓ时，它的光合自养作用都非常稳定，而且，野生型衣藻及较高等的植物中也存在的这种足以能维持细胞生长及代谢的ＰＳⅡ光合作用。

光温处理对甘蔗试管苗光合自养生根的影响

为了提高甘蔗试管苗光合自养生根的成功率,设置了不同季节光温、光补偿和不同光质处理,通过调查无根试管苗生根率、存活率、苗高、根长和单株根数,分析这些因素对无根试管苗生根和生长的影响。结果表明,冬季低温弱光照时期甘蔗试管苗光合自养生根的生根率和存活率比夏季高温强光照时降低。冬季光补偿可以促进无根试管苗植株生长和根系伸长,但对试管苗的生根率和存活率没有显著影响。与自然光处理相比,单独红光和蓝光处理不利于甘蔗试管苗的生根与生长,而自然光补充蓝光或红光均能促进试管苗增高及根伸长,对试管苗的生根率和存活率没有显著影响。

非洲菊光合微繁技术的研究

将离体分化的非洲菊小茎芽接种在不含碳源的培养基上,于4mg／m3CO2、2800lx日光灯照的条件下强迫其自养生长,并与异养生长的离体培养物进行对比试验。结果表明,异养状态的小茎芽生根率、叶面积及干重（100%、2.78cm2·株-1、51.4mg·株-1）明显地高于自养状态的小茎芽（22.6%、1.04cm2·株-1、35.4mg·株-1）,其再生的小植株也比后者强壮;在自养培养的条件下进一步提高光照强度或补加外源的碳源对根的分化和营养体的生长未见明显的影响。

焦耳无限技术公司推出CO2光合成生产可再生燃料和化学品技术

2011年7月26日，美国焦耳无限技术（Joule Unlimited Technologies）公司表示，已利用高度工程化的光合成有机体使阳光和CO2转化成燃料和化学品，第一次申请了两项美国专利，涵盖了生产乙醇的基本方法，其生产量和效率超过了依赖于生物质的过程。焦耳无限技术公司正在开发一些途径和机制，得到能光合自养的有机体，

几种自养微生物的新陈代谢类型和作用机理分析

自养微生物是能够利用光能或化学能,将无机物(CO2)合成为有机物存储能量的一类微生物。根据其利用的能量的不同,分为光能自养细菌(光合细菌)和化能自养细菌。光合细菌在细胞内的色素作用下,通过光合磷酸化将光能转变为有机物的化学能,由于电子供体不是水,所以都是厌氧类型;化能自养细菌是通过氧化磷酸化,最终将得到的能量存储在有机物中,由于电子受体都是氧或氧化物,所以都是需氧型生物。

营养方式对小球藻生长性能及营养价值的影响

分别对小球藻Chlorellasp.2003ZGH023进行光合自养、混合营养高碳、混合营养低碳和异养低碳培养,探讨不同营养方式对小球藻生长及细胞营养组成的影响。结果表明,在基础培养基中添加有机碳源,可显著提高小球藻的细胞密度和生物量,其中异养低碳组细胞密度可达54.73×106cell/ml,生物量6.86 g(dw)/L,且混合营养和异养小球藻细胞体积变大。在细胞营养组成上,与自养小球藻细胞相比,异养培养的小球藻细胞内蛋白含量显著下降而脂肪含量显著增加。光合自养组、混合营养高碳组、混合营养低碳组和异养组小球藻细胞粗蛋白含量分别是41.88%±0.14%、24.60%±0.07%、21.93%±0.13%和12.91%±0.35%。不同营养方式下小球藻的氨基酸总量变化与其粗蛋白含量的变化趋势相一致,光合自养组>混合营养高碳组>混合营养低碳组>异养组。小球藻总脂肪含量最高的为混合营养高碳组(15.32%±1.58%)和异养低碳组(14.15%±0.93%),显著高于混合营养低碳组(12.35%±0.25%)和光合自养组(10.04%±0.39%)。小球藻的脂肪酸组成会随着营养方式的改变而改变,光合自养组小球藻的主要脂肪酸为18∶3n3和14∶1,混合营养组小球藻的主要脂肪酸为14∶1和18∶1n9,异养低碳组中小球藻的主要脂肪酸为18∶1n9和16∶0。

钝顶螺旋藻对硒的富集和有机化作用

目的 :研究钝顶螺旋藻 (Spirulinaplatensis ,S .P)对硒的富集和有机化作用 .方法 :培养基中添加无机硒亚硒酸钠培养S .P ,2 ,3-二氨基萘 (DAN)荧光分光光度法测定不同增殖期藻体含硒量 .结果 :①S .P生长的迟缓期富集硒较快 ,而在快速期则有机硒增量较明显 ;②在高浓度无机硒条件下培养 ,藻体的总硒、有机硒、有机化率均呈现下降趋势 ;③S .P对硒的生物有机化率在培养第 3d时较低 ,第 6d时较高 ;添加 15 0mg·L- 1硒培养的富硒螺旋藻 ,第 6d时硒主要与水溶性蛋白质结合 ,占 65 .5 %.结论 :S .P中总硒含量、有机硒含量、硒的有机化率及硒在藻体中的分布均呈现动态变化 .

转人源胸腺肽α_1基因聚球藻7942及其野生藻的培养

探讨光照强度、光照时间、接种量和不同碳氮源对转人源胸腺肽α1基因聚球藻 794 2 (转化藻 )及其野生藻 (聚球藻 794 2 )生长的影响以及生长过程中pH的变化。研究发现 ,无论是野生藻还是转化藻的生长都表现出全天光照优于半天光照。三角瓶培养转化藻生长的最佳光照度为15 0 0lx ,野生藻生长的最佳光照度为 2 0 0 0lx ;光反应器培养两种藻生长的适宜光照强度均随藻体浓度的变化而改变。为了尽量缩短延滞期 ,转化藻接种量OD730 ≥ 0 .0 8,野生藻OD730 ≥ 0 .0 5。两种藻体生长适宜的碳氮源为NaHCO3 和KNO3,生长过程中pH值变化趋势基本相似。