微藻是一类在显微镜下才能辨别的微小藻类群体,其结构简单,分布广泛,常见的微藻有蓝藻、螺旋藻、莱茵衣藻、杜氏盐藻等[1].微藻是一类比陆生作物拥有更高生物量的单细胞光合自养生物,富含蛋白质、脂肪酸、维生素和色素等生物活性物质,在生物燃料、天然产物增产、功能性藻株制备、环境治理、温室效应调节等方面均发挥着重要作用,有着重要的学术研究和开发应用价值[2].

褐藻糖胶是一种具有多种生物活性的硫酸化多糖，主要存在于褐藻的细胞壁，在海洋无脊椎动物如海参和海胆中也有发现，因其良好的抗肿瘤和免疫调节作用而被广泛研究。不仅如此，褐藻糖胶与化疗药物联合治疗肿瘤，不仅增强抗肿瘤功效，还减轻了化疗所带来的不良反应。褐藻糖胶的功能与结构、相对分子质量、硫酸基团取代度、单糖组成、藻类来源以及采集时间密切相关。从褐藻糖胶促进细胞凋亡、诱导细胞周期阻滞、抗血管生成及细胞迁移以及对免疫细胞的激活等方面综述了其抗肿瘤和免疫调节作用的研究进展，为其开发利用及临床应用提供理论指导。

生物经济已成为全球各国再工业化和创造财富的一种重要手段和战略性资源,"面向人民生命健康的生物医药"作为生物经济四大重点领域之一,梳理其发文趋势、文献特征、研究领域、学术影响力与研究热点,对后续理论研究和实践探索具有重要意义.通过采用VOSviewer软件,对WOS核心合集数据库中2000年～2023年全球发表的5 370篇和其中383篇中国发表的生物经济领域论文进行可视化分析,揭示中国生物经济领域研究的产出与影响力.研究表明:①全球生物经济领域的研究呈现持续上升趋势,大致可分为2000年～2010年间的探索阶段和2011年～2023年间的快速增长阶段;②主要发文国家集中在美国与欧盟的发达国家,其中德国表现突出,与政策支持、大量经费和人员的投入密切相关;③虽然中国相关研究略晚于欧美地区,但随着生物医药、生物医学工程、生物农业、生物制造、生物能源、生物环保、生物技术服务等战略性新兴产业在国民经济社会发展中的战略地位显著提升,发文量快速上升,全球影响力不断提高;④中国的研究主要集中在与生物能源、生物制品、生物修复、资源回收等相关的循环经济,以及与生物燃料、生物质、生物炭、生物柴油相关的循环经济方面.此外,中国生物经济中有关生物医药领域的研究特色主要涉及绿色合成、能源、环境和生物医学应用,与生物经济相关的药用植物、民族医药植物、海洋藻类药用以及用于中医诊断决策支持的阴阳五行平衡与非平衡模型的相关研究.随着国家政策的支持,生物经济产业规模迅速增长,成为"十四五"时期生物经济发展的核心支柱产业之一.

藻类结皮形成和发育,能够提高土壤稳定性并增加土壤有机质含量,为微生物生长、繁殖和草本植物拓殖创造条件.因此,藻类结皮潜在功能对后续生物结皮及生态系统演替具有重要意义.然而,古尔班通古特沙漠藻类结皮营养循环相关微生物及潜在功能机制尚不清楚.以古尔班通古特沙漠不同区域藻类结皮为研究对象,采用宏基因组测序技术,研究藻类结皮微生物群落及碳氮循环功能基因特征.研究结果表明蓝藻菌门、变形菌门、放线菌门是藻类结皮中主要微生物类群,在沙漠固碳和氮循环中起到重要作用.微生物α多样性结果显示仅物种丰富度指数在三个区域内存在显著差异.β多样性结果显示藻类结皮未因沙漠局部气候及理化因子差异产生微生物群落分化.而微生物群落功能基因对环境变化响应要比微生物群落更为敏感,沙漠东部和西部藻类结皮功能基因产生显著分化.三个区域微生物功能基因中还原型三羧酸循环是自养生物固碳主要途径,而卡尔文循环是光合生物固碳的主要途径,其中rpiA和rbcS基因更易受到降水影响.鞘脂单胞菌属、念珠藻属和伪枝藻属在参与固碳过程中表现出的差异,可能是导致固碳功能基因产生分化的原因之一.氮循环主要途径以硝酸盐还原为主,大部分氮素通过硝酸盐同化作用被土壤微生物转化为铵盐,少量氮素被反硝化为一氧化二氮和一氧化氮流失.沙漠藻类结皮固氮作用较弱,仅有念珠藻属和伪枝藻属参与,且存在nifH、nifD、nifK三个功能基因.这些固氮功能基因更易受到土壤中硝态氮含量的影响.硝化过程仅注释到氨单加氧酶或甲烷单加氧酶编码pmoABC-amoABC基因,而hao和nxrA、nxrB基因均未注释获得.

实验选取绿潮藻提取物和铜藻提取物作为一种高经济价值藻——杜氏盐藻生长的营养添加剂,与传统的f/2培养基相比,探究两种大型海藻提取物对杜氏盐藻的生长和某些代谢活性(色素、碳水化合物、蛋白质、光合活性)的影响.藻类生理指标和营养成分分析表明,不同浓度的藻华提取物对杜氏盐藻生长的促进效果显著.添加0.26％、0.31％、0.38％的绿潮藻提取物和添加0.24％的铜藻提取物均能够显著促进杜氏盐藻生物量增长、光合色素和营养物质的积累,但对杜氏盐藻的最大光化学效率(Fv/Fm)和有效量子产量(Yield)无显著影响.研究表明,一定浓度的绿潮藻提取物和铜藻提取物能够显著促进杜氏盐藻的生长和营养物质的积累,该发现为藻华防控及利用大型藻华提取物来优化杜氏盐藻的生产提供了新的思路.

雨水蓄集系统是黄土丘陵区广泛用于提高水资源利用效率、减少水土流失的生态工程措施,而生物结皮作为一种潜在的集雨面制作材料,其集雨汇流的效果及关键影响因子尚不明确.本研究针对黄土丘陵区风沙土发育的藻类和藓类生物结皮,以裸土为对照,分别开展了 40、60、80和100 mm·h-1降雨强度下的野外模拟试验,比较了不同降雨强度条件下裸土与生物结皮集雨面的初始产流时间、累积集雨量和集雨效率的差异,并进一步揭示了影响生物结皮集雨效果的关键因子.结果表明:生物结皮集雨面显著降低了初始产流时间,且藓结皮效果显著优于藻结皮.当雨强为40～100 mm·h-1、坡度为40°时,藓结皮的初始产流时间比藻结皮和裸土分别降低了 49.7％～77.5％和89.7％～110.0％.生物结皮集雨面显著增加了累积集雨量和集雨效率.当雨强为100 mm·h-1、坡度为40°时,与裸土相比,藓结皮和藻结皮的累积集雨量分别增加了29.6％和7.8％,集雨效率分别提高了 25.7％和6.8％.方差分析表明,坡度、雨强和地表覆盖类型均能显著影响集雨效率,且除坡度与雨强外其他因素间交互作用显著.此外,集雨面坡长、坡度及生物结皮培育方式等是布设集雨小区时需统筹考虑的关键影响因子.综上,黄土丘陵区生物结皮集雨面具有良好的集雨效率且藓结皮集雨效果更佳,随着坡度和雨强增加其集雨效率更优.

为了探究沙漠不同生物土壤结皮类型覆盖下土壤有机碳(SOC)垂直分布特征及与土壤理化因素的关系,解析影响因素,以古尔班通古特沙漠腹地藻类、藓类生物土壤结皮和裸沙三种不同地被覆盖类型为研究对象,通过野外采集不同类型结皮样品及其下层 0-2 cm、2-5 cm、5-10 cm、10-20 cm、20-30 cm、30-50 cm、50-70 cm以及70-100 cm土层土壤(裸沙对照),测定不同土层的SOC含量及土壤理化指标,开展相关研究.结果表明:(1)不同地被类型下 0-100 cm SOC含量随着土壤深度增加呈减小的趋势,在 10-30 cm 土层存在SOC含量升高的现象,藓类、藻类和裸沙三种地被类型 0-100 cm土层SOC含量范围分别在:1.61-2.70、1.41-2.56、1.21-1.92 g/kg;(2)不同地被类型下同一土层SOC含量在 0-5 cm土层存在显著差异,5-100 cm土层SOC整体无显著差异,同层SOC含量均表现为:藓类＞藻类＞裸沙对照;(3)Pearson法分析结果表明不同地被覆盖下SOC含量与养分(全氮、全磷)呈现正相关关系,与pH和电导率(EC)呈现负相关关系.通过结构方程模型结果表明,土壤养分和粒径(砂粒占比)是影响垂直分布的主要因子,其中粒径是裸沙和藻类的最主要影响因子,藓类最重要的影响因子是养分(全磷).生物土壤结皮的发育会逐步提高土壤碳的积累,改变SOC的垂直分布特征,对SOC的影响主要集中在 5cm以上土层,土壤理化特征对垂直分布特征具有调控作用.

生物土壤结皮对干旱半干旱地区生态环境健康及可持续发展有重要意义.具鞘微鞘藻、伪枝藻、念珠藻和鱼腥藻是生物结皮中蓝藻的优势种,对其大规模培养有着广阔的应用前景.以4种蓝藻为材料,采用室内液体培养方法,研究了 5个温度(10、20、25、30、35℃)和5个溶液初始pH(4、6、8、10、12)对4种藻生物量和溶液pH的影响.结果表明:在20 ℃以下温度培养,供试4种藻生物量增长缓慢,在25～35 ℃下4种藻均能正常生长,其中25和30 ℃下藻类生物量增长最快.不同藻种的最适培养温度略有区别,伪枝藻和念珠藻最适培养温度为25～30℃,具鞘微鞘藻和鱼腥藻为30℃.供试4种藻对溶液pH有极强的调节能力,均能够在5个初始pH环境中进行增殖,在初始pH为4的培养环境下能达到最大生物量和比生长速率,在初始pH为12下生物量和比生长速率最低.研究为生物结皮中优势藻的扩繁提供了科学依据.

为了探究三峡支流水域浮游植物生物量的时空变化及其与环境因子的关系,于 2019 年 1 月到 2020 年 1 月在4 条支流(小江、大宁河、神农溪、香溪河)开展水体叶绿素a和理化指标的逐月同步调查监测.结果显示,叶绿素a浓度在 5 月最高(29.802±19.970 μg·L-1);1 月最低(1.562±0.362 μg·L-1),叶绿素a年平均浓度为(10.810±10.908)μg·L-1.空间上,重庆水域高于湖北水域,小江叶绿素 a 浓度最高.叶绿素 a 与理化因子的相关性分析和多元逐步回归分析结果表明,叶绿素 a 与总磷、溶氧、CODMn和水温存在显著正相关关系(P<0.05),与磷酸盐和透明度呈显著负相关关系(P<0.05);研究确认磷是三峡水库支流浮游植物生物量的主要控制因子,控磷对三峡支流藻类水华防控具有重要意义.

海黍子(Sargassum muticum,SM)、鼠尾藻(Sargassum thunbergii,ST)、铜藻(Sargassum horneri,SH)和海蒿子(Sargassum pallidum,SP)是我国黄渤海常见的大型马尾藻属海藻,研究以靖子湾潮间带4种马尾藻为研究对象,自然海水(W)作为对照,利用16SrRNA基因扩增子高通量测序技术比较4种马尾藻类附生菌群的结构.研究结果表明,ST附生菌群多样性和物种丰富度最高,SH最低.NMDS(无度量多维标定法)和PERMANOVA分析表明4种马尾藻附生菌的群落结构与海水中微生物群落结构存在显著性差异(P＜005),而不同马尾藻之间差异却不显著.LEfse分析共识别出18个Biomarkers,其中W、SH、SM和ST样本分别有9、4、3和2个.变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidota)为4种马尾藻附生菌群的主要优势菌门,相对丰度为80.39％-94.54％;基于属水平和相对丰度前10 AS Vs的群落结构组成特征表明,4种马尾藻附生菌群结构组成存在明显差异,呈现出宿主特异性.利用Tax4Fun软件对4种马尾藻类附生菌群生态功能进行预测,在一级功能水平上,新陈代谢(Metabolism)、遗传信息处理(Genetic Information Processing)为主要功能;在二级功能水平上,共注释到44个二级代谢通路,其中碳水化合物代谢(Carbohydrate metabolism)相对丰度最高.研究通过比较4种马尾藻附生菌群结构多样性,为进一步深入了解马尾藻属的生态作用提供理论依据.