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萨克拉门托-圣华金三角洲蓝藻有害藻华监测策略
这项工作是由一个跨机构作者团队开发的，并得到了三角洲水质的许多敬业和热情保护者的支持。这项工作具体基于水资源部佩吉·莱曼博士发表的材料、加州水务局的淡水有害藻华监测框架和战略（南加州沿海水研究项目和州水资源控制委员会 2021 年）、三角洲区域监测计划的营养物长期规划、中央谷地区水质委员会的三角洲营养物研究计划以及三角洲独立科学委员会的萨克拉门托-圣华金三角洲水质科学（2018 年）和萨克拉门托-圣华金三角洲监测企业审查（2022 年）。我们非常感谢以下个人对本文档的开发提供的反馈和指导。
石膏壳内的内蒸发微生物垫
摘要：我们对以色列埃拉特高盐度盐场池塘（盐度 280 至 290 g 1-0）底部石膏壳内发育的蓝藻和紫色细菌分层群落进行了描述。石膏壳厚 4 至 5 厘米，上部 1 至 2 厘米处栖息着富含类胡萝卜素的单细胞蓝藻（Aphanothece sp. 等），使石膏呈现橙棕色。在棕色层下面，发现了一个绿色层，主要由 Synechococcus 属的单细胞蓝藻组成，丝状 Phormidjum 型蓝藻是次要成分。在这些产氧光养生物层下面是一层红色的紫色细菌层。我们研究了石膏壳的光学特性，通过表征不同层中存在的色素并测量光谱标量使用光纤微探针测量地壳不同深度的辐射度。在地壳上部 2 毫米处，测量到的最大标量辐射度高达入射光的 200%。光谱蓝色范围（400 至 500 纳米）的光被上部棕色层中的保护性胡萝卜素（蓝黄素、海胆酮等）有效吸收。然而，光谱红色部分中大量的光穿透到绿色层，从而实现光合作用：620 和 675 纳米处约 1% 的入射辐射度到达深度为 15 毫米的绿色层，光谱红外部分中 >1% 的入射光到达深度为 20 至 23 毫米的紫色细菌。
CcdB 毒素是 CRISPR 的有效选择标记...
蓝藻是唯一能够进行产氧光合作用的原核生物，是重要的初级生产者，在农业、水生生态和环境保护领域发挥着关键作用。它们多功能的代谢使它们成为各种生物技术应用的有趣候选者。最近，通过基于 CRISPR 的方法的发展，它们的基因操作领域取得了巨大进展。然而，大多数可用的质粒都很难操作，这使得它们的使用具有挑战性。在本研究中，我们使用 CcdB 毒素作为选择标记来改进用于蓝藻基因组编辑的基于 Cpf1 的质粒。我们的结果表明，这种选择提高了质粒构建的成功率，从而提高了基因组编辑的成功率。
从海洋火山渗漏中新分离出的蓝藻表现出快速下沉和强劲、高密度生长的特点
摘要 蓝藻是一种光合生物，在碳循环中发挥重要作用，是很有前途的生物生产底盘。在这里，我们从独特的海洋环境中分离出两种具有 4.6Mbp 基因组的新型蓝藻，UTEX 3221 和 UTEX 3222，这些蓝藻的 CO₂ 自然升高。我们描述了这两种分离物的完整基因组序列，并重点研究了 UTEX 3222（因为它在液体中浮游生长），描述了与生物技术相关的生长和生物量特性。UTEX 3222 在固体培养基上超过了其他快速生长的模型菌株。它可以在液体培养基中每 2.35 小时翻一番，并在批量培养中生长到高密度（>31 g/L 生物量干重），几乎是最近报道的高密度生长的 Synechococcus sp. PCC 11901 的两倍。此外，UTEX 3222 易于下沉，比其他快速生长的菌株沉降速度更快，这表明收获 UTEX 3222 生物质具有良好的经济效益。这些特性可能使 UTEX 3222 成为海洋二氧化碳去除 (CDR) 和 CO₂ 光合生物生产的有力选择。总体而言，我们发现在自然 CO₂ 升高的环境中进行生物勘探可能会发现具有独特特征的新型 CO₂ 代谢生物。
基于合成生物学改造蓝细菌的光合碳固定
[4] Gibson B, Wilson DJ, Feil E 等人。野生环境中细菌倍增时间的分布。Proc Biol Sci, 2018, 285: 20180789 [5] Yu J, Liberton M, Cliften PF 等人。Synechococcus elongatus UTEX 2973，一种利用光和二氧化碳进行生物合成的快速生长蓝藻底盘。Sci Rep, 2015, 5: 8132 [6] Paddon CJ, Westfall PJ, Pitera DJ 等人。强效抗疟药青蒿素的高水平半合成生产。Nature, 2013, 496: 528-32 [7] Lin MT, Occhialini A, Andralojc PJ 等人。一种更快的 Rubisco，具有提高作物光合作用的潜力。 Nature, 2014, 513: 547-50 [8] Bailey-Serres J, Parker JE, Ainsworth EA 等. 提高作物产量的遗传策略。Nature, 2019, 575: 109-18 [9] Gleizer S, Ben-Nissan R, Bar-On YM 等. 转化大肠杆菌从二氧化碳生成所有生物质碳。Cell, 2019, 179: 1255-63 [10] Chen FYH, Jung HW, Tsuei CY 等. 将大肠杆菌转化为仅靠甲醇生长的合成甲基营养菌。Cell, 2020, 182: 933-46 [11] Kaneko T, Sato S, Kotani H 等.单细胞蓝藻Synechocystis sp. 菌株 PCC6803 的基因组序列分析。II. 整个基因组的序列测定和潜在蛋白质编码区的分配。DNA Res，1996，3：109 [12] van Alphen P、Najafabadi HA、dos Santos FB 等人。通过确定其培养的局限性来提高 Synechocystis sp. PCC 6803 的光自养生长率。Biotechnol J，2018，13：e1700764 [13] Sheng J、Kim HW、Badalamenti JP 等人。温度变化对台式光生物反应器中 Synechocystis sp PCC6803 的生长率和脂质特性的影响。 Bioresour Technol, 2011, 102: 11218-25 [14] 张胜山, 郑胜南, 孙建华, 等. 通过便捷引入 AtpA-C252F 突变快速提高蓝藻细胞工厂的高光和高温耐受性。Front Microbiol, 2021, 12: 647164 [15] Ungerer J, Lin PC, Chen HY, 等. 调整光系统化学计量和电子转移蛋白是蓝藻 Synechococcus elongatus UTEX 2973 快速生长的关键。Mbio, 2018, 9: e02327-17 [16] Wlodarczyk A, Selao TT, Norling B, 等. 新发现的 Synechococcus sp. PCC 11901 是一种可高产生物量的强健蓝藻菌株。Commun Biol, 2020, 3: 215 [17] Jaiswal D, Sengupta A, Sohoni S 等人。从印度分离的一种强健、快速生长且可自然转化的蓝藻 Synechococcus elongatus PCC 11801 的基因组特征和生化特性。Sci Rep, 2018, 8: 16632 [18] Jaiswal D, Sengupta A, Sengupta S 等人。一种新型蓝藻 Synechococcus elongatus PCC 11802 与其邻居 PCC 11801 相比具有不同的基因组和代谢组学特征。Sci Rep, 2020, 10:
NREL 首选 16:9 宽屏演示模板 (... ...
• 开发中空纤维膜上的气体扩散电极，以从 CO 2 产生可调比例的 CO/H 2 • 对蓝藻进行基因工程，以最大限度地从 CO/H 2 /CO 2 生产异丙醇并建立集成系统
CcdB 毒素是 CRISPR 的有效选择标记...
蓝藻是唯一能够进行产氧光合作用的原核生物，是重要的初级生产者，在农业、水生生态和环境保护领域发挥着关键作用。它们多功能的代谢使它们成为各种生物技术应用的有趣候选者。最近，通过基于 CRISPR 的方法的发展，它们的基因操作领域取得了巨大进展。然而，大多数可用的质粒都很难操作，这使得它们的使用具有挑战性。在本研究中，我们使用 CcdB 毒素作为选择标记来改进用于蓝藻基因组编辑的基于 Cpf1 的质粒。我们的结果表明，这种选择提高了质粒构建的成功率，从而提高了基因组编辑的成功率。
蓝藻生长过程中产生的胞外聚合物（EPS）的特性：在白化事件中的潜在作用
摘要。胞外聚合物 (EPS) 是许多远洋和底栖环境中重要的有机碳库。EPS 的产生与植物和微微浮游生物的生长密切相关。EPS 通过结合阳离子并充当矿物质的成核位点，在碳酸盐沉淀中起着关键作用。水柱中大规模细粒碳酸钙沉淀事件（白垩事件）与蓝藻水华有关，包括聚球藻属。引发这些沉淀事件的机制仍存在争议。我们认为，在指数和稳定生长阶段产生的蓝藻 EPS 在白垩的形成中起着关键作用。本研究的目的是研究在模拟水华的 2 个月蓝藻生长过程中 EPS 的产生情况。使用各种技术，如傅里叶变换红外 (FT-IR) 光谱以及比色法和十二烷基硫酸钠 - 聚丙烯酰胺凝胶电泳 (SDS-PAGE) 测定法，研究了聚球藻不同生长阶段 EPS 的产生和特性。我们通过体外强制沉淀实验进一步评估了 EPS 在碳酸盐沉淀中的潜在作用。在早期和晚期稳定期产生的 EPS 所含的负电荷基团比在指数期产生的 EPS 所含的负电荷基团要多。因此，稳定期 EPS 的 Ca 2 + 结合亲和力较高，导致形成大量较小的
Synechococcus elongatus 基因组中的系统性大片段缺失及其导致的转录组学变化
摘要：基因组精简是微生物进化过程中的自然过程，已成为生成理想底盘细胞用于合成生物学研究和工业应用的常用方法。然而，由于基因操作非常耗时，系统性基因组减少仍然是蓝藻生成此类底盘细胞的瓶颈。Synechococcus elongatus PCC 7942 是一种单细胞蓝藻，是系统性基因组减少的候选者，因为其必需基因和非必需基因已通过实验确定。本文报告，23 个超过 10 kb 的非必需基因区域中至少有 20 个可以被删除，并且可以实现这些区域的逐步删除。生成了一个七重缺失突变体（基因组减少了 3.8%），并研究了基因组减少对生长和全基因组转录的影响。在祖先三重至六重突变体（ b 、 c 、 d 、 e1 ）中，与野生型相比，上调的基因数量越来越多（最多 998 个），而在七重突变体（ f ）中上调的基因数量略少（831 个）。在来自五重突变体 d 的另一个六重突变体（ e2 ）中，上调的基因数量要少得多（232 个）。在本研究的标准条件下，突变体 e2 的生长率高于野生型、e1 和 f 。我们的结果表明，大量减少蓝藻基因组以生成底盘细胞和进行实验进化研究是可行的。
诱导型 CRISPR/Cas9 可在集胞藻 PCC 6803 中进行多重和快速分离的单靶基因组编辑
诱导型 CRISPR/Cas9 可在 Synechocystis sp. PCC 6803 中进行多路复用和快速分离的单目标基因组编辑 Ivana Cengic a、Inés C. Cañadas b、Nigel P. Minton b、Elton P. Hudson a * a 瑞典皇家理工学院化学、生物技术和健康工程科学学院、生命科学实验室，斯德哥尔摩，瑞典 b BBSRC/EPSRC 合成生物学研究中心 (SBRC)、诺丁汉大学生命科学学院，诺丁汉，NG7 2RD，英国 * 通讯作者：huds@kth.se 摘要 建立各种合成生物学工具对于开发用于生物技术的蓝藻至关重要，尤其是那些允许以时间高效的方式进行精确和无标记基因组编辑的工具。这里我们描述了一个核糖开关诱导的 CRISPR/Cas9 系统，该系统包含在一个单一的复制载体上，用于模型蓝藻 Synechocystis sp. PCC 6803。茶碱反应性核糖开关可以严格控制 Cas9 表达，从而能够将 CRISPR/Cas9 载体可靠地转化为 Synechocystis 。CRISPR/Cas9 的诱导介导了各种类型的基因组编辑，特别是不同大小的删除和插入。编辑效率因目标和预期编辑而异；较小的编辑总体上表现更好，例如，将 FLAG 标签插入 rbcL 时达到 100%。重要的是，本文描述的单载体 CRISPR/Cas9 系统还被证明可以在 Synechocystis 中同时介导多达三个目标的多重编辑。所有单靶和几个双靶突变体在第一轮诱导后也完全分离，增加了该系统的实用性。此外，由镍单独诱导并包含在 CRISPR/Cas9 载体本身上的载体固化系统将固化效率提高了大约 4 倍，使最终的突变体真正成为无标记的。关键词：CRISPR、Cas9、蓝藻、可诱导、核糖开关、多重引言