微生物所發表固碳展望文章
2020-12-06 中國科學院微生物所發表固碳展望文章
2016-11-18 微生物研究所
語音播報
11月18日出版的《科學》(Science)雜誌在Insights/Perspectives欄目發表了中國科學院微生物研究所微生物生理與代謝工程重點實驗室博士鞏伏雨和研究員李寅題為《非天然固碳》的展望文章。
大氣中二氧化碳濃度的不斷升高，促使科學家不斷研發新的二氧化碳轉化利用技術。自然界本身就具有二氧化碳的生物轉化利用能力。包括人們熟知、廣泛存在於植物和藻類中的卡爾文循環在內，在好氧或厭氧生物中已經發現了六種天然生物固碳途徑。
然而，這些天然固碳途徑的共同特點是能效比較低、速度比較慢。即便在微生物中實現這些天然固碳途徑的異源重構，由於並沒有改變固碳途徑的基本結構，仍然不能實現二氧化碳的快速生物轉化。
文章對同期發表的人工生物固碳途徑CETCH循環進行了評述。CETCH循環以迄今報導活性最高的羧化酶——巴豆烯醯輔酶A羧化酶/還原酶作為途徑設計的起點，設計並組裝了一條自然界中不存在的全新固碳途徑。相對於其他天然好氧固碳途徑而言，CETCH循環的步驟最短、能效最高，是生物固碳領域的一個重要突破，表明採用源於自然的固碳元件，有可能創造出超越自然的非天然固碳途徑。
文章同時指出，儘管體外實驗證明CETCH循環可以達到與卡爾文循環相當的固碳速率，但需注意，CETCH循環的出口化合物為還原度較低的乙醛酸。相對於其他以酵解途徑中間產物或乙醯輔酶A為出口化合物的天然固碳途徑而言，若將CETCH循環轉入活細胞生物體內，該循環與已有代謝途徑的結合可能更為困難。
文章進一步指出，近年來生物固碳途徑重構或創建取得了很多進展，但限制生物固碳效率的另一重要因素——能量供應還需要更加重視。未來，大幅度提高人工生物對光能的利用效率，或實現對低成本電能的直接利用，將是生物固碳領域的競爭焦點。
李寅課題組近年來在國家自然科學基金、科技部「973」計劃、中科院重點部署項目支持下，重點開展二氧化碳生物合成化學品的研究。創建了一系列可將二氧化碳轉化為乳酸、丙酮、異丙醇、丁醇、異戊二烯等材料或能源化學品的工程菌株，大幅度提高了藍細菌的光合作用效率，還實現了部分卡爾文循環在大腸桿菌中的功能重建。
文章連結
11月18日出版的《科學》(Science)雜誌在Insights/Perspectives欄目發表了中國科學院微生物研究所微生物生理與代謝工程重點實驗室博士鞏伏雨和研究員李寅題為《非天然固碳》的展望文章。
大氣中二氧化碳濃度的不斷升高，促使科學家不斷研發新的二氧化碳轉化利用技術。自然界本身就具有二氧化碳的生物轉化利用能力。包括人們熟知、廣泛存在於植物和藻類中的卡爾文循環在內，在好氧或厭氧生物中已經發現了六種天然生物固碳途徑。
然而，這些天然固碳途徑的共同特點是能效比較低、速度比較慢。即便在微生物中實現這些天然固碳途徑的異源重構，由於並沒有改變固碳途徑的基本結構，仍然不能實現二氧化碳的快速生物轉化。
文章對同期發表的人工生物固碳途徑CETCH循環進行了評述。CETCH循環以迄今報導活性最高的羧化酶——巴豆烯醯輔酶A羧化酶/還原酶作為途徑設計的起點，設計並組裝了一條自然界中不存在的全新固碳途徑。相對於其他天然好氧固碳途徑而言，CETCH循環的步驟最短、能效最高，是生物固碳領域的一個重要突破，表明採用源於自然的固碳元件，有可能創造出超越自然的非天然固碳途徑。
文章同時指出，儘管體外實驗證明CETCH循環可以達到與卡爾文循環相當的固碳速率，但需注意，CETCH循環的出口化合物為還原度較低的乙醛酸。相對於其他以酵解途徑中間產物或乙醯輔酶A為出口化合物的天然固碳途徑而言，若將CETCH循環轉入活細胞生物體內，該循環與已有代謝途徑的結合可能更為困難。
文章進一步指出，近年來生物固碳途徑重構或創建取得了很多進展，但限制生物固碳效率的另一重要因素——能量供應還需要更加重視。未來，大幅度提高人工生物對光能的利用效率，或實現對低成本電能的直接利用，將是生物固碳領域的競爭焦點。
李寅課題組近年來在國家自然科學基金、科技部「973」計劃、中科院重點部署項目支持下，重點開展二氧化碳生物合成化學品的研究。創建了一系列可將二氧化碳轉化為乳酸、丙酮、異丙醇、丁醇、異戊二烯等材料或能源化學品的工程菌株，大幅度提高了藍細菌的光合作用效率，還實現了部分卡爾文循環在大腸桿菌中的功能重建。
文章連結
相關焦點
-
微生物所李寅發表固碳展望文章
11月18日出版的《科學》(Science)雜誌在Insights/Perspectives欄目發表了中國科學院微生物研究所微生物生理與代謝工程重點實驗室博士鞏伏雨和研究員李寅題為 -
【中國科學報】中科院亞熱帶農業生態所揭示土壤微生物固碳「深度...
近日，中科院亞熱帶農業生態所研究員吳金水團隊發現，隨土壤深淺變化，固碳效果存在顯著差異，並且隨著表層碳向下傳輸，還可能誘導底部土壤產生固碳連鎖反應。該研究深化了學界對土壤微生物光合同化碳的生物地球化學過程機理的認識，相關成果在《應用微生物學與生物技術》上發表。 -
揭示土壤微生物固碳「深度」差異
近日，中科院亞熱帶農業生態所研究員吳金水團隊對土壤自養微生物的固碳過程研究取得新進展，發現隨土壤深淺變化，固碳效果存在顯著差異，並且隨著表層碳向下傳輸，還可能誘導底部土壤產生固碳連鎖反應 -
青藏高原所發現土壤微生物固碳在乾旱區生態系統碳匯中發揮重要作用
青藏高原所發現土壤微生物固碳在乾旱區生態系統碳匯中發揮重要作用 2020-11-20 青藏高原研究所 乾旱區生態系統地區的植物生長及其固碳潛力受到限制，而土壤微生物具有更強的環境適應能力，因此，和溼潤區生態系統相比，乾旱區土壤微生物固碳的相對貢獻更大。但當前碳評估模型僅包括植物固碳，忽略了土壤微生物固碳，這限制了學界深入理解乾旱區生態系統碳匯不確定性的來源和機制。 -
土壤微生物固碳關鍵酶RubisCO酶活性提取
由中國科學院亞熱帶農業生態研究所副所長（主持工作）吳金水研究員領銜的農業生態過程方向研究團隊近日在土壤微生物固碳關鍵酶RubisCO酶活性提取與測定方法研究方面取得了新進展。RubisCO酶，發現選用超聲波法破碎法（Ultrasonic disruption）進行RubisCO的提取，選用的具體程序為空佔比50%，輸出功率為600W，破碎時間30 min時，酶的提取效率和活性最高，率先建立了基於「超聲破碎提取法」的土壤微生物碳同化關鍵酶RubisCO的提取和測定方法，並申請了國家專利（CN102174496A，2011）；通過碳同位素示蹤的室內模擬培養試驗，發現農田土壤微生物具有較高的 -
大連化物所發表天然產物微生物合成綜述文章
近日，中國科學院大連化學物理研究所生物催化創新特區研究組研究員周雍進團隊發表了題為Advanced Strategies for Production of Natural Products in Yeast 的綜述文章。 -
研究發現土壤微生物固碳在乾旱區生態系統碳匯中發揮重要作用
乾旱區生態系統地區的植物生長及其固碳潛力受到限制，而土壤微生物具有更強的環境適應能力，因此，和溼潤區生態系統相比，乾旱區土壤微生物固碳的相對貢獻更大。但當前碳評估模型僅包括植物固碳，忽略了土壤微生物固碳，這限制了學界深入理解乾旱區生態系統碳匯不確定性的來源和機制。 -
自然生態系統土壤微生物固碳量及其功能種群研究獲新進展
由中國科學院亞熱帶農業生態研究所吳金水研究員領銜的農業生態過程方向研究團隊近日在不同自然生態土壤（林地、溼地、草原等）微生物固碳速率及其固碳功能微生物豐度和多樣性研究方面取得了新進展。 -
青島能源所建立拉曼介導靶向元基因組技術研究海洋固碳機制
海洋微生物個體雖小，但數量極大，每年固定二氧化碳達22億噸，佔地球上年生物固碳總量的一半以上。然而，海洋微生物的原位功能通常難以直接測量而且絕大多數尚未培養。因此，如何直接建立細胞原位功能與基因組的關聯一直是業界的關鍵方法學挑戰。 -
長期施肥影響土壤固碳細菌多樣性
生物固碳是陸地生態系統中最直接有效的二氧化碳固定途徑，其中具有固碳功能的微生物分布廣泛，它們有很強的環境適應能力。 -
海洋中真核浮遊植物的固碳能力不可小覷
海洋中浮遊植物的固碳能力在全球碳循環中起著關鍵作用，但卻未被科學家充分了解。最近英國科學家研究表明，真核浮遊植物的固碳能力可和眾所周知的藍綠藻類原核生物相媲美，其固碳總量接近海洋浮遊植物固碳總量的一半。 過去一直認為，在大部分海洋表面透光區都可見的藍綠藻主宰著海洋的固碳領域，其固碳能力在海洋浮遊植物中首屈一指。 -
亞熱帶生態所在稻田土壤生物固碳機制研究中獲系列進展
因此，稻田土壤微生物是否也存在其他固碳途徑，其對稻田碳循環的貢獻如何，更是缺乏系統的認識，處於灰箱狀態（圖1）。，聚焦於典型稻田生態系統的生物固碳過程與機制，從水稻光合碳的輸入、轉化（圖2）及其土壤微生物固碳功能及其生物學機制（圖3）兩方面開展工作，取得了一系列重要進展。 -
青島能源所提出利用微生物合成萜烯化合物和芳香族化合物的代謝...
以可再生糖為原料，通過代謝工程策略，以微生物細胞工廠合成這兩種化合物，產品附加值高，是當前生物化工領域的研究重點。但是，這些化合物的微生物合成都受一些共性問題的限制，如前體和輔因子供應不足、代謝途徑過長、代謝支路幹擾和產物毒性強等問題。 -
大連化物所發表柔性鈣鈦礦太陽能電池綜述文章
大連化物所發表柔性鈣鈦礦太陽能電池綜述文章 2018-10-24 大連化學物理研究所 【字體：大 中 小】 Ed.）上發表綜述文章，該文章總結和探討了柔性鈣鈦礦太陽能電池的最新進展、應用成本，以及潛在的機遇與挑戰。 隨著科技的快速發展，人們對可攜式電子設備、電子顯示器，以及可穿戴電子產品等柔性電子器件的需求越來越多。柔性太陽能電池由於具有質量輕，易於運輸、安裝等優勢成為未來可攜式電子產品的最佳選擇之一。 -
瀋陽自動化所發表納米機器人及其生物醫學應用研究綜述文章
瀋陽自動化所發表納米機器人及其生物醫學應用研究綜述文章 2021-01-06 瀋陽自動化研究所 【字體：大 中 小】 -
大連化物所發表二氧化碳膜反應器綜述文章
近日，中國科學院大連化學物理研究所無機膜與催化新材料研究組副研究員張鵬、研究員朱雪峰和研究員楊維慎團隊與美國南卡羅來納大學教授Kevin Huang團隊合作，發表了題為The current status of high temperature electrochemistry-based -
微生物所創新之路——微生物 高科技 大產業
先後擁有9位中國科學院院士，包括建所功臣戴芳瀾院士、鄧淑群院士和方心芳院士等。現任所長是高福博士。 微生物所成立於1958年12月3日,前身是中國科學院應用真菌研究所和北京微生物研究室。建所伊始，遵照毛澤東同志等第一代領導人的指示，根據我國社會和經濟發展的需要，在農業與工業微生物的研究與應用開發方面做了大量開創性的工作，取得了一大批科研成果，並培養了一大批國家急需的高級人才。 -
天津工生所發表木質素與碳一原料協同利用研究綜述文章
天津工生所發表木質素與碳一原料協同利用研究綜述文章 2020-11-12 天津工業生物技術研究所 【字體：大 中 小】 -
我國海洋特殊生境微生物開發利用研究取得新進展
本報訊 近日，自然資源部海洋生物資源開發利用工程技術創新中心徐長安研究團隊研究發現，兩種來自海洋特殊生境的極端微生物分別具有明顯的固碳能力和提升紅羅非魚血清非特異性免疫功能的功效。相關成果發表在國際期刊《應用能源》和《水產養殖》上。 -
科研人員發表近紅外II區螢光影像技術及其生物醫學應用展望文章
鑑於以上系列研究，該團隊受Journal of the American Chemical Society雜誌邀請撰寫了以Advanced Fluorescence Imaging Technology in the Near-Infrared-II Window for Biomedical Applications為題的展望文章。