工业生产和人类活动释放的大量CO2 是造成全球性气候变暖的主要诱因.气候变暖往往伴随着极端恶劣天气的发生,对人类的生活、财产和基础设施构成严重威胁.为了减轻由此产生的负面影响和应对全球变暖,各国纷纷设定了碳达峰和碳减排目标,并致力于对CO2 进行固定和资源化利用.海洋等鞭金藻(Isochrysis galbana)具有生长速度快和固碳效率高的特点,集成废/污水处理和生物固碳,转化合成蛋白质、多不饱和脂肪酸等多种高值生物活性物质的等鞭金藻固碳技术,被认为是最有前途的碳捕获和资源高值化利用的技术之一.本文首先介绍和比较了常用的CO2 捕获技术的优缺点,强调基于等鞭金藻的碳捕获技术的适用范围和固碳效率的优势.其次阐明了海洋等鞭金藻光合固碳机制及其与卡尔文循环、三羧酸循环等代谢通路的联系;探讨光和CO2 对微藻固碳能力和胞内碳流分布的影响,探究培养条件、光生物反应器、基因工程/合成生物学技术改造藻株等影响等鞭金藻固碳效率的因素.最后,概述了等鞭金藻光合固碳与岩藻黄素、多不饱和脂肪酸、蛋白质等高值生物活性物质合成的关系,为精深加工、开发高值化等鞭金藻提供理论和实践依据,推动等鞭金藻固碳技术的发展和应用,协同推进节能减排,为助力实现"双碳"目标提供一条经济可行的新策略.

微藻是地球上光合微生物的原始种类之一,由于其生长周期较短、生长速率较快和生产高附加值产物的潜力而被广泛开发利用.然而,在微藻放大生产的过程中极易受到高盐等非生物胁迫的不利影响,极大地限制了微藻的生产力.因此,了解微藻盐胁迫响应的分子机制将有助于耐盐藻株的快速建立.本文总结了真核微藻和原核蓝藻响应盐胁迫的各种参与蛋白及其具体作用机制,包括转运蛋白维持离子稳态、积累渗透调节物质、抗氧化防御机制、信号蛋白和脂质积累等;同时综述了已被开发利用的天然耐盐藻包括杜氏盐藻(Dunaliella salina)、盐生隐杆藻(Aphanothece halophytica)、皮克绿球藻(Picochlorum sp.)和海洋绿藻(Chlamydomonas W80)等微藻及其耐盐基因的研究进展;最后讨论了典型盐响应基因在优良藻种选育中的价值与应用前景.

海洋暖化导致海水上部混合层变浅,使营养盐限制情况加剧,也导致硅藻接收到的阳光辐射量增加.高光及营养盐限制的双重胁迫会影响硅藻的光合产量.该研究主要探索硅藻应对磷饥饿及高光胁迫的光合生理调控,以进一步了解海洋环境变化对硅藻光合作用的影响.将体积不同的假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)和威氏海链藻(T.weissflogii)在磷饥饿条件下培养,监测其光系统Ⅱ(PSII)功能变化,并将其置于高光强下,研究其光合生理响应.结果表明:磷饥饿条件下,体积较小的假微型海链藻PSII活性逐渐下降,从与D2蛋白结合的质体醌QA-到与D1蛋白结合的质体醌QB的电子传递效率降低,单位反应中心捕获的用于电子传递的能量下降,并诱导产生非光化学淬灭,而体积较大的威氏海链藻则能够维持较长时间的PSII活性;假微型海链藻在磷充足条件下相比威氏海链藻具有较高的PSII光失活功能截面(σi)值,易发生光抑制,但同时也具有高的PSII修复速率,磷饥饿对其光抑制敏感度无显著影响,而威氏海链藻在磷饥饿条件下的σi显著升高,其对高光强的耐受能力显著降低.在营养盐限制及辐射水平增强情况下,体积较大的威氏海链藻可能倾向于分布在真光层的下部海域.该研究表明海洋环境变化可能会改变不同粒径硅藻的生态位,并影响其初级生产力.

目的 选取3种海洋赤潮甲藻为研究对象,从广西涠洲岛海域来源细菌中筛选出高效溶藻的菌株,研究菌株的溶藻效果和初步作用机制,为开展赤潮的防治工作奠定基础.方法 采用细菌发酵液与甲藻共培养来测定菌株的溶藻活性,检测藻细胞中丙二醛和抗氧化相关酶系统的响应规律,分析甲藻胞外溶解性有机物组成,并通过KEGG和CAZy数据库预测目标菌株合成溶藻物质的能力.结果 从24株细菌中筛选到15株对至少一种甲藻表现出溶藻活性的菌株,总阳性率为62.5％,菌株M026对3种甲藻均表现出显著的溶藻效果.添加10％的M026发酵无菌滤液,共培养3d后,3种甲藻细胞死亡率均高达95.0％.生理生化响应表明,在M026发酵无菌滤液胁迫下,甲藻细胞膜脂过氧化损伤严重,3种抗氧化相关酶(SOD、CAT和APX)活性先增加后下降,且三维荧光光谱检测到藻细胞内溶产物为类富里酸和类蛋白类物质.通过全基因组分析,菌株M026含有溶藻活性的次级代谢产物生物合成基因,及多种降解植物细胞壁的酶.结论 菌株M026可作为微生物溶藻菌剂的候选菌株.

利用扫描电镜对华南沿海及澳大利亚分布的镰刀藻属(Falcula)和伪镰刀藻属(Pseudofalcula)硅藻进行了形态学观察.发现一中国新记录硅藻,即中间镰刀藻(F.media Voigt);首次报道了半波镰刀藻(F.semiundulata Voigt)的超微形态结构;通过与透明伪镰刀藻(P.hyalina(Takano)Gómez,Wang&Lin)的比较进一步界定了两属的形态学差异.其中,二者顶纹区结构的差异最为显著:镰刀藻属的顶纹区由数条狭缝组成,而伪镰刀藻属的顶纹区为嵌入壳套的眼点且呈网格状结构.此外,明确了镰刀藻属物种多是大型海藻上的植表生硅藻,而伪镰刀藻属则为典型的动表生硅藻,其宿主为海洋桡足类.本文扩大了中间镰刀藻、半波镰刀藻和透明伪镰刀藻的地理分布区域,厘清了镰刀藻属和伪镰刀藻属的形态学划分依据.

[背景]海洋环境中分离到的微泡菌属菌株具有多糖降解能力,在环境中可以作为糖类代谢的重要执行者参与海洋碳循环过程.[目的]测定 2株微泡菌属菌株的多糖降解活性,通过与微泡菌属其他菌株基因组比较分析 2 株菌的多糖降解基因特征.[方法]通过 3,5-dinitrosalicylic acid(DNS)定糖法测定多糖降解活性,同时利用高通量测序技术对菌株基因组序列进行测定与组装,并与其他基因组注释结果进行比较分析.[结果]分离得到 2 株微泡菌属菌株YPW1 和YPW16,二者均为潜在新种.结果表明,菌株YPW1 能够降解琼胶、褐藻胶、果胶、几丁质、木聚糖、淀粉、普鲁兰等 7 种多糖,而菌株YPW16 仅可降解淀粉和普鲁兰.基因组分析表明,YPW1 具有上述 7 种多糖的降解酶基因,但菌株YPW16 只具有淀粉酶与普鲁兰酶降解基因.相较于其他微泡菌属菌株,菌株 YPW1 多糖降解范围、多糖降解酶基因种类与丰度较高,但菌株 YPW16 多糖降解范围却较为狭窄.由此可知,多糖降解酶基因在微泡菌属基因组中的分布差异性较大.[结论]本研究为微泡菌属提供了 2 株潜在的新型菌株资源,为生物多糖降解提供了生化工具,也为研究微泡菌属菌株中多糖降解基因分布与相关菌属的生态功能奠定基础.

固氮蓝细菌束毛藻(Tricodesmium)是海洋中丰度最高的固氮微生物,贡献了约 42%的海洋生物固氮,为海洋生态系统提供了新的氮源,驱动海洋初级生产力和食物网,在海洋生物地球化学循环中发挥重要作用.作为海洋中"新氮"主要贡献者,束毛藻是一种不产生异形胞的丝状固氮蓝细菌.因为生物固氮的关键酶固氮酶对氧气十分敏感,一般固氮蓝细菌通常产生异形胞或采用夜间固氮的方式进行生物固氮,避免氧气对固氮酶的抑制作用.近年来研究发现,束毛藻具有一套独特的生物固氮体系,能够使同一藻丝在白天同时完成光合作用和生物固氮,并具有复杂的调控机制.本文综述了近年来束毛藻生物固氮策略的最新研究进展,介绍了其生物固氮和光合作用之间的精密调控机制,对拓展固氮微生物尤其是海洋蓝细菌固氮机制的认识具有借鉴意义.

为了解抗菌肽在饵料微藻中表达后的抗菌特性,构建海洋微拟球藻(Nannochloropsis oceanica)、湖泊微拟球藻(N.limnetica)和三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)的抗菌肽(源自虹鳟,Cath-1a)表达质粒,分别转化相应的微藻,检测转化子中抗菌肽的表达量和体外抑菌效果,将藻株作为鱼饲料添加剂喂食斑马鱼,初步分析了抗菌肽及藻体自身的岩藻黄素和多不饱和脂肪酸对鱼免疫系统的影响.结果表明,外源抗菌肽在3种微藻中均可以成功表达,体外抑菌试验表明,仅三角褐指藻对水产领域常见致病菌爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)有一定的抑菌效果,然而抗菌肽的表达并未使3种藻株的体外抑菌性增加.添加藻粉对斑马鱼的生长无明显影响,通过检测鱼体肝脏中与抗氧化和免疫相关基因的表达水平及丙二醛的含量,表明添加藻粉可增强斑马鱼的抗氧化和抗炎症能力,表达抗菌肽(PtC组)能进一步提高斑马鱼的免疫力.另外,添加Pt6(富含岩藻黄素)藻粉组比添加 PtC 的抗炎效果更显著,表明三角褐指藻中的岩藻黄素和二十碳五烯酸对增强鱼的抗病能力具有潜在作用.

[背景]随着从鱼类、农作物原料中提取不饱和脂肪酸的成本越来越高,寻找特殊且成本低的提取原料迫在眉睫.海洋环境的特殊性造就了丰富而特有的微生物资源,成为获取产不饱和脂肪酸的新策略.[目的]从湛江徐闻马尾藻中分离筛选产油脂真菌,并对其脂代谢产物进行气相色谱分析(GC).[方法]通过利用选择性培养基及苏丹黑染色方法从马尾藻中筛选高产油月旨真菌,对目标菌进行形态特征、培养特征及ITS序列鉴定,利用GC技术对三氯甲烷-甲醇提取的油脂进行组成成分分析与含油量测定.[结果]共筛选到7株产油脂真菌,其中菌株A17脂肪颗粒大且密集,是一株高产菌株,经形态与基因水平鉴定,确定菌株A17为变红镰孢菌(Fusariumincarnatum).提取的油脂占细胞干重的24.75％,并且不饱和脂肪酸占总油脂的60.76％,其中油酸与亚油酸分别为32.80％和26.20％.[结论]该研究可为开发马尾藻中产油脂菌株提供理论依据.

海藻是海洋中常见的低等植物,因其通过孢子繁殖所以又称孢子植物.它们是海洋生物中的大家族,有2.5～3.0万种[1].海藻不仅含有丰富的蛋白质、维生素、矿物质和微量元素等多种营养成分,还含有如各种藻胶、甘露醇、甾醇类、岩海多糖等许多特殊的生理活性物质[2],具有保护心血管系统、抗肿瘤、抗衰老、抗病毒等功能而倍受人们的青睐.