红色珊瑚藻在整个沿海海洋中创造出丰富的,巨大的礁石生态系统,并提供了大量的生态系统服务提供,但是我们对它们的基本生理学的理解缺乏。尤其是,产生碳和碳序列过程之间的平衡和联系仍然受到限制,这对了解它们在碳固存和存储中的作用具有重要意义。使用双放射性同位素跟踪,我们提供了在红色珊瑚藻(Red Coralline Alga Boreolithamnion Soriferum)(以前是Lithothamnion Soriferum)中的光合作用(需要CO 2)和钙化(需要CO 2)之间耦合的证据。通过光合作用将39±14%纳入了有机物。只有38±2%的隔离HCO 3-转化为CO 2,其中几乎40%的内部回收为光合基质,将碳的净释放降低至总吸收量的23±3%。钙化速率在很大程度上取决于光合底物的产生,从而支持光合增强的钙化。此处报道的有效的碳复合生理学表明,钙化藻类可能对海洋CO 2的释放贡献不如当前假设的贡献太大,从而支持其在蓝色碳核算中的作用。
1 阿姆斯特丹自由大学理学院物理与天文系,荷兰阿姆斯特丹 1081 HV 2 兰卡斯特大学兰卡斯特环境中心,英国兰卡斯特 LA1 3SX 3 伊利诺伊大学植物生物学系 Carl R. Woese 基因组生物学研究所,美国伊利诺伊州厄巴纳 61801 4 莫纳什大学理学院生物科学学院,澳大利亚维多利亚州墨尔本 3800 5 瓦赫宁根大学生物物理实验室,荷兰瓦赫宁根 6708 WE 6 埃塞克斯大学生命科学学院,英国埃塞克斯 CO4 3SQ 7 爱丁堡大学生物科学学院、分子植物科学研究所,英国爱丁堡 EH9 3BF 8 爱丁堡大学生物科学学院工程生物学中心,英国爱丁堡 EH9 3BF 9 系加州大学植物与微生物生物学系,伯克利,加利福尼亚州 94720,美国 10 加州大学霍华德休斯医学研究所,伯克利,加利福尼亚州 94720,美国 11 加州大学创新基因组学研究所,伯克利,加利福尼亚州 94720,美国 12 劳伦斯伯克利国家实验室分子生物物理和综合生物成像部,伯克利,加利福尼亚州 94720,美国 13 米兰大学生物科学系,意大利米兰 20133 14 海因里希海涅大学植物生物化学研究所,植物科学卓越集群 (CEPLAS),杜塞尔多夫 40225,德国 15 中国科学院碳捕获重点实验室,分子植物科学卓越中心,上海 200032,中国 *通讯作者:r.croce@vu.nl † 作者按字母顺序列出(以除了主要作者/协调编辑之外)。根据作者须知 ( https://academic.oup.com/plcell ) 中所述的政策,负责分发与本文所述研究结果相关的材料的作者是:Roberta Croce ( r.croce@vu.nl )。
众所周知,植物激素的生长素和细胞分裂素是植物生长和发育的关键调节剂,它们是在芽和根,幼叶,种子,种子和水果的顶端分生组织中合成的[1-4]。它们对种子发芽,芽的形成和生长以及植物阶段的植物的不定和侧根表现出刺激的影响[1-4]。植物生物学家的大量关注致力于筛选合成起源的生长素和细胞分裂素的新有效类似物,以改善农业的生长并提高农作物的生产率。近年来,已经创建了新的生长素和细胞分裂素的新合成类似物,例如NAA(1-萘乙酸),2,4-D(2,4-二氯苯氧基酸),3,4-D(3,4-二氯苯甲乙酸),2,4,4,4,5-T
缩写:AI - 人工智能;简历 - 环伏安法; EV - 电动汽车; ETC – electron transport chain; FTIR - 傅立叶变换红外;温室气 - 温室气; GNS - 石墨烯纳米片; GQD-石墨烯量子点; H 2 ASE - 氢化酶; N 2 ASE - 氮酶; OER - O 2进化反应; ORR - O 2还原反应; PBR - 光生反应器; PV - 光伏; RS - 拉曼光谱; SI - 特刊; TEM - 透射电子显微镜; VIPV - 车辆集成光伏; XRD - X射线衍射。致谢:我们要感谢所有参与者和作者的出色贡献,以及对审稿人的洞察力提出的出色建议,这些建议显着提高了手稿的质量。此外,我们感谢国际氢能协会(IAHE)和国际光合作用研究协会,以及约翰·W·谢菲尔德(John W.这项工作是由科学和高等教育部资助的国家任务的一部分(主题号122050400128-1),并得到天津合成生物技术创新能力改进项目的支持(TSBICIP-BRFI-009,TSBICIP-IJCP-001-03至BK)。利益冲突:作者声明他们没有利益冲突。
大多数人工智能算法在现有的计算系统上运行,例如中央处理单元(CPU),图形处理单元(GPU)和现场可编程可编程的门阵列(FPGAS)。(Batra,Jacobson,Madhav,Queirolo和Santhanam,2019年; Viswanathan,2020年),也正在开发用于加速机器学习的数字类型或模拟数字混合信号类型的应用特定的集成电路(ASIC)。然而,随着摩尔法律方法的扩展极限,通过现有扩展可以实现的性能和功率效率正在下降。需要一个特殊的处理器来在短时间内接受和处理学习数据,而该处理器是“ AI半导体”。AI半导体是专门针对效率的非内存半导体,以超高速度和超功率实施AI服务所需的大规模计算。AI半导体对应于核心大脑,学习数据并从中得出推断的结果。(Al-Ali,Gamage,Nanayakkara,Mehdipour,&Ray,2020; Batra等,2019; Esser,Appuswamy,Merolla,Arthur,&Modha,2015年)CPU是处理计算机所有输入,输出和命令处理的计算机的大脑。但是,对于需要大规模并行处理操作的AI,串行处理数据的CPU并未优化。为了克服这一限制,GPU已成为替代方案。gpu是针对3D游戏等高端图形处理开发的,但具有并行处理数据的特征,使其成为AI半导体之一。
工程生物材料 (ELM) 是一类新型功能材料,其特点是将生物成分在惰性聚合物基质内进行空间限制,以重现生物功能。了解基质内细胞群的生长和空间配置对于预测和改善其响应潜力和功能至关重要。本文研究了真核微藻莱茵衣藻 (C. reinhardtii) 在三维形状的水凝胶中的生长、空间分布和光合生产力,这些生长、空间分布和光合生产力取决于几何形状和尺寸。嵌入的莱茵衣藻细胞进行光合作用并形成受限的细胞簇,由于有利的气体交换和光照条件,当细胞簇靠近 ELM 外围时,它们生长得更快。利用位置特定的生长模式,这项研究成功设计和打印了具有更高 CO 2 捕获率的光合 ELM,具有高表面积体积比。这种控制细胞生长以提高 ELM 生产力的策略类似于多细胞植物叶片中已经建立的适应性。
基于半导体的生物界面通常建立在质膜表面或细胞质内。在革兰氏阴性细菌中,周质空间的特点是封闭且存在大量酶和肽聚糖,为生物矿化提供了额外的机会,从而允许非遗传调节界面。我们通过各种基于电子和 x 射线的成像技术观察到周质内含有单金属和多金属元素的半导体纳米团簇沉淀。周质半导体是亚稳态的,并显示出缺陷主导的荧光特性。出乎意料的是,原位产生的富含缺陷(即低品位)的半导体纳米团簇在与光敏化结合时仍可提高三磷酸腺苷水平和苹果酸的产生。我们扩展了生物混合系统的可持续性水平,包括在初级水平上减少重金属、在次级水平上构建活生物反应器以及在第三级水平上创建半人工光合作用。具有生物矿化功能的周质生物混合体有可能成为各种可持续应用的容错平台。
酶在各个行业中起关键作用,从食品和饮料到药品和生物燃料。在各种酶中,淀粉酶由于能够将淀粉水解(一种复杂的多糖)催化为较简单的糖而具有重要意义。近年来,对淀粉酶的需求急剧激增,从而广泛研究其生产的微生物来源(Adrio等人。2014)。虽然已经探索了几种生物作为淀粉酶合成的潜在宿主,但土壤生态系统却是淀粉酶产生的微生物的有趣且丰富的储层。酶是在广泛的生物过程中起关键作用的生物催化剂。它们以显着的效率和特异性催化特定的化学反应的能力使它们在各种工业应用中无价。在各种酶阵列中,淀粉酶由于它们能够将淀粉(一种复杂的多糖)水解到诸如葡萄糖和麦芽糖等较简单的糖(Struck等2012)。淀粉酶在诸如食品和饮料,纺织品,纸张和纸浆,洗涤剂,药品和生物燃料生产等行业中发现了广泛使用。对淀粉酶的需求不断增长以及对可持续和生态友好的生产方法的需求导致探索了淀粉酶生产的各种微生物来源(Patel等人2023)。
1个生物系统学集团,瓦格宁根大学,Drovendaalsesteeg 1,6708pb Wageningen,荷兰2遗传学,生物技术与种子科学实验室(GBIOS),Abomey-Calavi,BP 2549 Abome-Calavi,Scalavi,Scalavi,Scalavi,Scalavi,Scalavi,Scalavi,Scalavi of Recuntion of Remonic Sciences,Agronomic Sciulty of Agronomic Sciulty剑桥,剑桥CB2 CB2 3EA,英国4个生物研究中心,海德堡大学,69120 Heidelberg,德国海德堡,德国Heidelberg,5遗传学实验室,瓦格宁根大学和研究,Droevendaalsesteeg 1,6708pb 6708pb Wageningen,荷兰6号纽约市6号纽约市7. 77 ISTRAING ISTRAINT INSUITIN,TEX ISTIN 7. Laboratory for Plant Molecular Genetics, Center of Excellence for Molecular Plant Sciences, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200032, China 8 Faculty of Biology, Bielefeld University, 33501 Bielefeld, Germany 9 Cluster of Excellence on Plant Science (CEPLAS), Institute of Plant Biochemistry, Heinrich Heine University Düsseldorf, 40225 Düsseldorf, Germany 10 Business Unit Bioscience, Wageningen University and Research, Droevendaalsesteeg 1, 6708PB Wageningen, The Netherlands 11 African Orphan Crops Consortium (AOCC), World Agroforestry (ICRAF), Nairobi 00100, Kenya 12 Seed Biotechnology Center, University of California, Davis, California 95616,美国
长期以来一直有兴趣使用微生物在生物驱动的电化学系统中直接发电。第一个这样的系统是用异养微生物运行的,被称为微生物燃料电池。他们依赖于从细胞出口并由阳极收集的代谢过程中的一些电子。微生物燃料电池提供了同时分解废物并产生电力的有吸引力的可能性,并已被用来产生电源来照亮那里收获的尿液中的液压[1]。最近,已经描述了使用光合合成微生物而不是异胞营养的系统来产生电力[2-5]。它们如何工作,并且会有用吗?典型的设备[2-4],称为“生物伏洛耐型设备”或“ BPVS”,使用氧气苯二合成微生物(通常是蓝细菌,但真核藻类也可以使用)。这些生物利用太阳能来氧化水,产生通常用于细胞内二氧化碳固定的电子,氧作为废物。但是,某些电子离开细胞(“外部发生”)。电子采用的路线以及某些电子离开电池的原因尚不清楚。外部发电可能有助于金属动员或处理吸收过量光能的影响。然而,电子可以通过阳极收集,通过外部电路绕过,并在催化天主教处重新组合,氧气和质子形成水。在外部电路周围通过时,电子做有用的工作。与传统的光伏电池不同,BPV还会在黑暗中产生动力(可能是由储存的光合作用产品的代谢),并且与电池不同,它们不会不可避免地会降低,因为它们由阳光提供动力,而不是电池中电极的可消耗性的氧化还原夫妇。在实验室中都非常好,但是由光合微生物提供的BPV会有现实世界中的应用,多久?实验室研究表明,每平方米0.5至0.8瓦的区域的最大功率输出[5,6],并且估计表明它们原则上可以产生每平方米多达几瓦的数量。这比传统的光伏安装少,尽管最多只有几倍[3]。很小,但已经能够为项目供电
