Alternative CO2 concentrating mechanisms in different green algal species related to phosphorus limitation and pH

不同绿藻物种中与磷限制和 pH 相关的替代 CO2 浓缩机制

基本信息

项目摘要

Micro-algae are responsible for nearly one-half of all CO2 sequestration on the planet and they are increasingly used for biomass production to fuel our power plants and fix their fume-CO2. Algal CO2 fixation is thus a vital process that is supported by a CO2-concentrating mechanism (CCM) in many species. In freshwater (and marine) ecosystems CO2 concentrations are low, circa 15 μM, which requires a CCM to enhance carboxylation rates of the CO2-fixing enzyme Rubisco. This active process is assumed to require high inorganic phosphorus (Pi) concentrations, as found in the neutrophile Chlorella emersonii that has a high affinity CO2 uptake system under Pi replete conditions, but cannot realise its full CCM capacity under Pi limiting conditions. Recently, I discovered a contrasting pattern for the acidophile Chlamydomonas acidophila which realises a high affinity CO2 uptake system under both Pi replete and Pi limiting conditions. This questions the notion that CO2 uptake in C. acidophila is an active process. In addition, I have identified another algae with a third CCM strategy. I therefore propose to study the C-acquisition in these three algal species in conjunction with Pi concentration and pH to obtain mechanistic insight into algal functional responses to different conditions of CO2 and Pi. My collaboration with the Joint Genome Institute (USA), the University of Nebraska (USA), and Monash University (Australia) enables a multi-disciplinary approach that includes ecology, physiology, molecular biology and genetics to elucidate mechanisms underlying carbon sequestration in green micro-algae.
微藻负责地球上近一半的二氧化碳封存,它们越来越多地用于生物质生产,为我们的发电厂提供燃料并固定其烟气-二氧化碳。因此,藻类CO2固定是许多物种中由CO2浓缩机制(CCM)支持的重要过程。在淡水(和海洋)生态系统中,CO2浓度很低,约为15 μM,这需要CCM来提高CO2固定酶Rubisco的羧化速率。假设该活性过程需要高无机磷(Pi)浓度,如在嗜中性小球藻埃默森(Chlorella emersonii)中发现的,其在Pi充足条件下具有高亲和力CO2吸收系统,但在Pi限制条件下不能实现其完全CCM能力。最近,我发现了一个对比模式的嗜酸衣原体acidophila实现了高亲和力的二氧化碳吸收系统下的Pi充满和Pi限制条件。这对C.嗜酸菌是一个活跃的过程。此外,我还发现了另一种具有第三种CCM策略的藻类。因此,我建议研究的C-收购在这三种藻类结合Pi浓度和pH值,以获得机制洞察藻类功能响应不同条件下的CO2和Pi。我与联合基因组研究所(美国),内布拉斯加大学(美国),和莫纳什大学(澳大利亚)的合作,使多学科的方法,包括生态学,生理学,分子生物学和遗传学,以阐明潜在的碳封存机制在绿色微藻。

项目成果

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Species-specific influence of Pi-status on inorganic carbon acquisition in microalgae (Chlorophyceae)
Pi 状态对微藻(绿藻)无机碳获取的物种特异性影响
  • DOI:
    10.1139/cjb-2017-0082
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Lachmann;S.C. Maberly ;E. Spijkerman
  • 通讯作者:
    E. Spijkerman
Ecophysiology matters: linking inorganic carbon acquisition to ecological preference in four species of microalgae (Chlorophyceae)
生态生理学很重要:将无机碳获取与四种微藻(绿藻)的生态偏好联系起来
  • DOI:
    10.1111/jpy.12462
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Lachmann;S.C. Maberly ;E. Spijkerman
  • 通讯作者:
    E. Spijkerman
Nutrient induced fluorescence transients (NIFTs) provide a rapid measure of P and C (co-)limitation in a green alga
营养诱导荧光瞬变 (NIFT) 可快速测量绿藻中的 P 和 C(共)限制
  • DOI:
    10.1080/09670262.2015.1095355
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Spijkerman;S. Stojkovic;D. Holland;S.C. Lachmann ;J. Beardall
  • 通讯作者:
    J. Beardall
CO2 acquisition in Chlamydomonas acidophila is influenced mainly by CO2, not phosphorus, availability
嗜酸衣藻中 CO2 的获取主要受 CO2 而非磷可用性的影响
  • DOI:
    10.1007/s11120-014-0016-6
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Spijkerman;S. Stojkovic;J. Beardall
  • 通讯作者:
    J. Beardall
Nitrate or ammonium: Influences of nitrogen source on the physiology of a green alga
  • DOI:
    10.1002/ece3.4790
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Lachmann, Sabrina C.;Mettler-Altmann, Tabea;Spijkerman, Elly
  • 通讯作者:
    Spijkerman, Elly
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