绿藻的产氢代谢及其进化关系研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31000114
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    22.0万
  • 负责人：
    李凌
  • 依托单位：
    中国科学院海洋研究所
  • 学科分类：
    C0203.植物光合与固氮
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

绿藻产氢是解决能源和环境问题最理想的新途径，但绿藻种类繁多，不同绿藻产氢机理是否一致尚不十分清楚，在很大程度上制约着绿藻产氢效率的提高。本申请拟开展不同绿藻的产氢代谢及其进化关系研究，具体包括：扩增ITS序列，鉴定绿藻种属并构建系统进化树；测定产氢速率、氢酶活性，了解不同绿藻产氢效率；测定叶绿素荧光动力学曲线和相关参数、pH值、氧化还原电位等，探讨影响绿藻产氢过程最关键的光合原初光化学反应及绿藻产氢过程中的生理生化状态；测定厌氧代谢底物和产物等，推测产氢厌氧代谢的途径；同时，分析绿藻产氢代谢差异与系统进化的关系。其科学意义在于：在基础理论上进一步了解不同绿藻产氢过程及其机理问题，为不同绿藻建立适合人工调控方法和提高产氢效率打下工作基础或提供指导思路。

结项摘要

绿藻产氢是解决能源和环境问题最理想的新途径，但绿藻种类繁多，不同绿藻产氢机理是否一致尚不十分清楚，在很大程度上制约着绿藻产氢效率的提高。本申请在比较不同绿藻产氢特征的基础上，对一株高效产氢的原壳小球藻的产氢条件进行优化，并初步探讨其产氢机制。主要结果如下：. （1）建立了标准化产氢体系，筛选出14株淡水产氢绿藻和13株海水产氢绿藻，其中9株是初次发现的新产氢藻株，包括Parietochloris incisa、Chlorella protothecoides、C. sorokiniana、Tetraselmis helgolandica、T. suecica、T. striata、T. tetrathele、Nannochloropsis oceanica和Pyramimonas sp.。. （2）基于ITS 序列构建了部分绿藻的系统进化树，发现产氢藻株集中分布于Chlorella、Scenedesmus、Tetraselmis 和Nannochloropsis 属中，而Stichococcus 和Dunaliella属中所有检测过的藻株均没有产氢能力，同时在进化树上相邻的藻株产氢量也较为接近，提示绿藻的产氢能力可能与其系统分类地位具有一定的相关性。. （3）从产氢量、放氧量、代谢产物、光合作用活性等方面对淡水及海水绿藻的产氢特征进行比较，发现不同绿藻的产氢特征存在明显差异，提示其产氢代谢途径具有高度多样性。. （4）建立低氮缺硫诱导小球藻IOAC038F产氢的新方法，使其产氢量提高到233.7 ml/l，产氢能力与模式藻莱茵衣藻相当。进一推测其产氢机制为：限制氮源供给可导致藻细胞光合放氧活性降低，淀粉大量积累，有利于细胞迅速消耗体系内氧气，建立厌氧环境并诱导氢酶高活性表达，促使藻细胞高效产氢。. （5）发现低氮缺硫条件下小球藻IOAC038F产氢所需的电子75 %-90 % 来源于PSII光裂解水，10 %-25 % 来源于淀粉等有机底物降解。叶绿体呼吸在细胞耗氧阶段作为电子安全阀消耗过量的光合电子，提高细胞总呼吸能力。交替呼吸途径通过快速消耗细胞内过量的还原力，维持细胞内适宜的氧化还原状态，保证光合电子传递的顺畅。. 上述结果有利于更深入和系统地了解不同绿藻的光合产氢过程及机制，也为建立适合于不同绿藻的调控方法，提高其产氢效率提供理论和技术指导。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
New tolerant strains of purple nonsulfur bacteria for hydrogen production in a two-stage integrated system
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  • DOI：
    10.1016/j.ijhydene.2012.02.003
  • 发表时间：
    2012-05
  • 期刊：
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Khusnutdinova, Anna N.;Ovchenkova, Evgeniya P.;Khristova, Alex;ra P.;Laurinavichene, Tatyana V.;Shastik, Evgeny S.;Liu, Jianguo;Tsygankov, Anatoly A.
  • 通讯作者：
    Tsygankov, Anatoly A.
Isolation of wild microalgae from natural water bodies for high hydrogen producing strains
从天然水体中分离野生微藻以获得高产氢菌株
  • DOI：
    10.1016/j.ijhydene.2011.11.089
  • 发表时间：
    2012-03-01
  • 期刊：
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    He, Meilin;Li, Ling;Liu, Jianguo
  • 通讯作者：
    Liu, Jianguo
The enhancement of hydrogen photoproduction in Chlorella protothecoides exposed to nitrogen limitation and sulfur deprivation
氮限制和硫剥夺条件下原壳小球藻光产氢的增强
  • DOI：
    10.1016/j.ijhydene.2012.08.121
  • 发表时间：
    2012-11-01
  • 期刊：
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    He, Meilin;Li, Ling;Liu, Jianguo
  • 通讯作者：
    Liu, Jianguo

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其他文献

无创产前检测和FISH技术的临床应用
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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