【中国科学报】环球科技参考----中国科学院地球化学研究所

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【中国科学报】环球科技参考

发布时间：2012-11-29

德国开发多功能酶大规模制造新工艺

从水果木瓜中提取的木瓜蛋白酶现已在啤酒酿造、肉制品处理、羊毛纺织品的整理，以及炎症治疗等多个行业领域得到广泛应用。另一个相似例子是辣根酶类，其中应用最多的是被用作诊断和免疫学测试的辣根过氧化物酶。由于辣根的收成波动较大，一旦辣根减产，辣根过氧化物酶产量就无法满足工业发展的需求。

为了解决这种供需矛盾，德国弗劳恩霍夫界面工程和生物技术IGB研究所的“Innozym”项目研究小组设计了一种运用微生物辅助生物技术制造酶的新方法。该方法的优势是无论作物收成如何都能保证充足的酶产量。此外，研究人员还创制了用于替代化学催化剂的全新酶类，并使其能在较低温度的工业环境下发挥作用，从而节约了能源；同时还可减少制造过程中化学品的使用，例如那些用于调节pH值的化学品。

实验室中用于制备酶的反应器最大容量为30升，而工业生产酶的反应器容量最少为1万公升。然而并不能简单地将小批量生产酶的步骤同样用于大批量生产。为此，该研究所的化学生物技术过程CBP中心正在试图扫除实验室与工业生产间的障碍。该中心将于10月启用新的生产设施大楼，通过优化实验室过程，使反应容量从10升提升到1万升。

研究人员还在培育酵母或细菌类生物，当其达到足够数量时，向其中加入一种可以刺激细胞或细菌产生所需酶的物质（感应器），再移栽到培养基中。研究人员先从液体中提取细胞，由分离器处理多达1万升的液体，然后再通过结晶、过滤或色谱柱分离方法从残余悬浮液中获取所需的酶。（郑颖）

快速水热法将潮湿藻类变为生物质原油

水热法利用水来提升温度与压力。其中，水热液化（HTL）是一种将生物质转化为生物燃料或其前体的方法，因为省去了高耗能的干燥步骤，在处理微藻等含水量高的生物质时，能量利用率更高。

密歇根大学的某课题组花了数年时间，探索如何利用HTL将藻类转化为生物质原油，并对产品进行脱氧处理，以便进一步精炼。他们的最新研究成果发现，在特定的条件下，利用HTL可在1分钟内将65%的潮湿微绿球藻转化为生物质原油。

之前，他们曾尝试将1.5 ml潮湿藻类加热10~90分钟，放入钢管接头，然后密封，置于1100华氏度的沙粒中。在570度的状态下处理10~40分钟，得到的最佳结果是，一半左右的藻类转化为了生物质原油。一分钟的实验结果更佳的原因可能是其反应速度比预想中快，温度的极速提升避免了多余的反应，从而提高了生物质原油的产量。

此外，更短的反应时间意味着反应容器体积不必很大，成本也会更低。而在浓缩方面，该课题组今年稍早时已经获得了碳氢含量为97%的生物质原油。密歇根大学正在申请专利保护，并寻求商业上的合作伙伴，以便将技术推向市场。

目前，大多数藻类燃料商业生产商都是先将藻类做干燥处理，再从中提取油脂。这样做的成本很高，超过20美元/加仑。因此，直接使用潮湿藻类一直是重要的研究方向。其优势之一就是，在避免干燥步骤的同时，依然可以分解蛋白质和碳水化合物。“一分钟方法”就成功地做到了这一点，所得油脂包含藻类原料中90%的能量，这几乎接近理论值的上限。（许婧）

研究发现间种豆科树

可提高玉米田肥力并保持玉米稳产高产

根据世界农林中心（ICRAF）开展的一项为期12年的研究，在玉米田中成行间种豆科树可以帮助撒哈拉以南非洲地区的农民应对干旱和土壤退化的影响。其在赞比亚和马拉维进行的三个协调试验发现：混合种植固氮树gliricidia和玉米的农场每年都有较高的玉米产量；综合利用这种“肥料树”及使用推荐用量一半无机肥料的农场的玉米平均单产最高；单一种植玉米并施用无机肥可能在某些年份有较高产量，但长期效果不稳定。这项研究是首次对变化环境下农林混合实践产量长期稳定性进行分析。（邢颖）

CGIAR项目揭示出

全球变暖给发展中国家带来的问题

国际农业研究磋商小组（CGIAR）“气候变化、农业和粮食安全”（CCAFS）项目通过分析气候变化对发展中国家22种关键农业产品和3种重要自然资源的影响，揭示出如下一些跨领域问题。

世界农业生产系统面临解决2050年预计90至100亿人口吃饭问题的严峻挑战，气候变化是其中的重大困难之一。

确保和维持世界人口所必需的热量、蛋白质和营养将是一项额外的挑战。

重新调整农业应对气候变化，不仅仅是种植耐高温的作物。一些农作物能够耐高温但却不能抵御日益严重的病虫害，其他一些作物耐旱但却不耐涝，而洪水将随着极端天气的普遍产生而不定期发生。

全球砍伐森林的行为仍在继续，同时树木仍被视为农产品（如坚果和水果）的来源、减少大气二氧化碳含量的资源以及适应气候变化的重要资源。

最普通主食商品的生产，如小麦、玉米和水稻将受到新的天气模式的挑战。调整生产，替换为耐新环境的商品以及技术创新均是适应气候变化的关键措施。

家畜饲养和水产捕捞也将受到气候变暖的影响。在一些地区，不同植物、家畜品种可以提供替代品，但在另一些地区，适应气候将变得非常严峻。

对农业的重新调整将最终扩展超越作物种植和家畜饲养。世界上的很多饮食文化地区必须适应由气候变化导致的饮食改变。（董瑜）

基因组测序方法和技术研发

取得多项新进展

包括东京大学在内的多家日本机构合作开发出一种可与新一代测序技术（NGS）联合使用检测蛋白互作组的技术，即无细胞展示技术。NGS通过与无细胞展示技术联合检测蛋白间互作，具有高通量、广覆盖率且无须利用克隆等特点，尤其能提高数据的可靠度。

美国哥伦比亚大学的一个研究小组开发出一种能显著提高碱基识别效果的新型纳米孔测序技术。该方法用特定的标签对4种碱基进行修饰，在聚合酶链式反应过程中，修饰过的碱基被用于DNA链的延伸，而其标签则会被释放出来并依次进入纳米孔。通过检测4种大小不同的标签产生的离子电流阻断信号差异，能够在单分子水平上准确地区分4种DNA碱基。该方法解决了目前纳米孔测序中由于4种碱基化学结构相似导致穿过纳米孔时电流变化差异小而不能准确分辨的问题。

加拿大研究人员开发出一种检测姊妹染色体交换的单细胞测序新方法Strand-seq。该方法能分别对单细胞的双亲DNA模板链进行测序，获得高分辨率的姊妹染色体交换图谱。（杨艳萍）

本篇文章来源于《中国科学报》 (2012-11-29 第2版国际)|(作者：郑颖许婧邢颖董瑜杨艳萍)

原文链接：http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2012/11/266424.shtm