藻类和真菌之间发现新型的共生关系：alcobiosis

藻类和真菌之间发现新型的共生关系：alcobiosis植物学研究所分类学系的JanVondrák和该研究的第一作者说："多年前，在实地考察中，我们一再困惑地发现，在木材或树皮上的一些真菌涂层（所谓的皮质真菌）受到干扰的地方有一层绿藻。我们发现这是一种真菌和藻类的紧密共生，不过不是地衣，因为真菌并不依赖其藻类的滋养"。研究人员为这种类型的共存引入了一个新的术语：alcobiosis，由三个关键词的字母组成：藻类、皮质类真菌和共生。一旦真菌涂层受到干扰，就会出现绿色的藻类层。资料来源：捷克科学院植物学研究所在几年的时间里，研究小组收集了大量的样本，并对藻类和真菌伙伴进行了DNA测序。他们发现，这种共生关系非常普遍，并发生在整个琼脂菌类的许多皮质真菌中。个别真菌物种通常忠实于各种藻类中描述的特定藻类物种。对藻类活动的后续生理测量证实，这些藻类是活的，活跃的，大量参与光合作用，这证明它们在真菌组织内繁荣。藻类与地衣有着惊人的相似之处，但与之不同的是，真菌伙伴并不依赖其藻类的滋养。光线显微镜下的藻类横截面（其中藻类的叶绿素是绿色的）和荧光显微镜下的藻类横截面（其中叶绿素因自发荧光而呈红色）。资料来源：捷克科学院植物学研究所"因此，主要的未知数仍然是这种共生关系以何种方式对每个伙伴都有利。然而，我们的发现也带来了许多与共生的地理、生态和分类学参数有关的问题，如藻类的多样性是否从极地到热带地区增加。"JanVondrák评论了该团队的发现并补充道。JanVondrák评论说："这种共生现象在以前的文章中已经被提及。但大多数情况下，这些只是零星的评论，说这样那样的皮质真菌经常和藻类一起被发现。我们是第一个将藻类生物作为一种广泛的现象来抓的，其中包括大量的藻类和真菌"。在他们的研究中，作者还发现藻类的传播得到了小型腹足动物的帮助，它们经常以皮质类真菌为食。它们的排泄物含有藻类和真菌的有活力的细胞，这些细胞在不久之后就会产生新的藻类生物涂层。这种繁殖方式类似于地衣的"isidia"（即用于无性繁殖的特定地衣菌体结构）。植物学研究所的科学家们描述了一种在欧洲非常常见的共生关系，但迄今为止，尽管欧洲有许多代的自然学家来来去去，但这种关系一直没有得到关注。这样就为专业生物学家和生物爱好者从不同的角度进一步研究alcobioses打开了一个新的空间。因为肉眼可以清楚地看到alcobioses，而且很容易将它们与没有形成这种关系的类似真菌区分开来。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346901.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346901.htm

利用人工光合作用种植作物

利用人工光合作用种植作物光合作用通常是指绿色植物吸收光能后，把二氧化碳和水转化为有机物（包括可供食用的部分）和氧气。但这个过程的能量效率非常低——只有约1%的太阳能会被植物利用。近日，通过一种人工光合作用的方法，将二氧化碳和水转化为了食物。研究人员利用的是他们自主开发的两步串联电解装置，以及两步电催化方法：首先将二氧化碳和水转化为醋酸盐，然后在黑暗环境下培养可制造食物的生物体，这些生物体能够通过“吃”醋酸盐来繁殖。其中，电能是利用太阳能电池板产生的。研究人员表示，这种有机-无机混合系统可以将能量转化效率（太阳能到“食物”）最多提升到植物的18倍。他们还探究了利用该技术种植农作物的潜力，结果发现，豇豆、番茄、烟草、大米、油菜和绿豌豆都能在黑暗环境中，使用醋酸盐中的碳来生长。研究人员表示，这种人工光合作用的方式或可以用在城市中以便种植作物，或用于未来的太空探索。

研究发现沙漠粉尘在海洋浮游植物生长中起着至关重要的作用

研究发现沙漠粉尘在海洋浮游植物生长中起着至关重要的作用在5月5日发表在《科学》杂志上的一项新研究中，来自俄勒冈州立大学、马里兰大学巴尔的摩郡分校和美国国家航空航天局的一个研究小组将卫星观测与一个先进的计算机模型相结合，以了解来自陆地的矿物尘埃如何为海洋中浮游植物的生长提供肥料。浮游植物是微小的、类似植物的生物体，构成了海洋食物网的中心。浮游植物漂浮在海洋表面附近，主要依靠阳光和从深海中涌出的矿物营养物，或通过沿海径流漂浮到海上。但是富含矿物质的沙漠尘埃--由强风携带并沉积在海洋中--对浮游植物的健康和丰度也起着重要作用。根据这项新的研究，沉积在海洋上的尘埃支持了每年全球出口产量的4.5%--这是衡量浮游植物在光合作用中吸收的碳汇入深海的数量。然而，在中纬度和高纬度的一些海洋区域，这一贡献接近20%至40%。浮游植物在地球的气候和碳循环中发挥着巨大作用。像陆地植物一样，它们含有叶绿素，通过光合作用从阳光中获取能量。它们在这个过程中产生氧气并封存大量的二氧化碳，其规模可能与雨林相当。而且，它们处于海洋范围内食物排序的最底层，从微小的浮游生物到鱼到鲸鱼。研究报告的共同作者、马里兰大学巴尔的摩县分校的研究教授洛林-雷默（LorraineRemer）说，尘埃粒子在落入海洋之前可以飞行数千英里，在那里它们滋养了距离尘埃源很远的浮游植物。"她说："我们知道沙漠尘埃的大气运输是使海洋'点击'的部分原因，但我们不知道如何找到它。如何从地球表面以上400英里处追踪海洋生物？这需要追踪叶绿素的绿色足迹。研究作者TobyWestberry和MichaelBehrenfeld--俄勒冈州立大学的遥感海洋学家--分析了美国宇航局Aqua卫星上的中分辨率成像光谱仪（MODIS）从2003年到2016年收集的14年的海洋颜色测量数据。追踪海洋颜色的明显特征，他们不仅能够确定浮游植物繁殖的时间和地点，还能确定它们的健康程度和数量（基于叶绿素的浓度）。这张海洋观测宽视场传感器（SeaWiFS）图像显示了东北太平洋的叶绿素浓度。叶绿素是浮游植物中的主要色素--它使这些微小的海洋植物呈现出绿色，它们用它进行光合作用。通过精确测量海洋反射的光的颜色，SeaWiFS使科学家能够测量浮游植物群的浓度。在这个假色图像中，红色和黄色显示了高浓度，而绿色、浅蓝色和深蓝色显示了逐渐降低的浓度。黑色表示由于海洋上的云层覆盖而没有数据的区域。资料来源：NASASeaWiFS项目，JimGower，不列颠哥伦比亚省西德尼海洋科学研究所，IOSSERIES团队，以及不列颠哥伦比亚省西德尼海洋科学研究所的BillCrawford和FrankWhitney。为了确定浮游植物是否对沙漠尘埃有反应，该小组将他们的海洋颜色发现与美国宇航局戈达德地球观测系统（GEOS）模型在同一时期的尘埃沉积事件的输出进行了比较。这些事件的强度从强大的撒哈拉沙尘暴到美国西海岸的相对低调的羽流。他们发现，即使是适量的沙漠尘埃也增加了浮游植物的数量，并改善了浮游植物的健康状况。以前的研究集中在大型的局部事件上--火山爆发、野火、极端的沙尘暴--这些事件向空气中喷出大量的有机和矿物颗粒。在其他研究中，研究人员有意通过在海水中"播种"铁来刺激浮游植物的生长，铁是海洋中一种关键但往往有限的营养物质。"我们观察到浮游植物的反应并不仅仅发生在海洋中的铁贫乏地区，"共同作者、美国宇航局戈达德太空飞行中心的科学家HongbinYu说。"这些反应在世界各地都有发生。添加一点营养物质，你就会在水中发生一些事情。"科学家们说，沙漠尘埃的营养益处并不限于铁。灰尘颗粒含有植物需要的其他营养物质，特别是磷和氮。随着气候变化对大气模式、土壤湿度和其他影响灰尘如何进入海洋的因素的影响，需要进行更多的研究。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359449.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359449.htm

卫星视角观察加利福尼亚清湖的有毒藻类和背后的环境保护疏忽

卫星视角观察加利福尼亚清湖的有毒藻类和背后的环境保护疏忽2024年5月15日由Landsat9号卫星上的OperationalLandImager-2拍摄的加利福尼亚清湖的卫星图像。2024年5月中旬，藻类大量繁殖，加利福尼亚州清湖水域一片混浊。5月15日，Landsat9号卫星上的OLI-2（OperationalLandImager-2，陆地成像仪2号）拍摄到这幅图像时，湖面大部分区域都能看到明亮的绿色漩涡。藻华可能包含蓝绿藻（也称为蓝藻）以及其他类型的浮游植物，只有直接取样才能确定藻华的确切成分。蓝藻是一种单细胞生物，依靠光合作用将阳光转化为食物，有些蓝藻会产生微囊藻毒素，这是一种强烈的毒素，会刺激皮肤并导致肝脏和肾脏受损。清湖（ClearLake）是一个天然营养丰富的富营养化湖泊，有利于藻类和水生植物的生长。该湖位于旧金山湾以北约60英里（100公里）处，根据沉积物岩芯显示，该湖长期以来一直含有大量藻类，可能从约1万年前上一个冰河时代结束时就开始这样了。但近年来，人们增加了对湖水的营养输入，有害水华的数量也随之持续增加。在清湖已确认的130多种藻类中，有三种蓝绿藻在特定条件下会对人类健康造成不良影响。据莱克县官员称，这些有害藻类的大量繁殖往往发生在春季和夏末。磷等营养物质通过支流进入湖中，导致藻类过量生长。附近农场、葡萄园、有问题的化粪池系统、砾石矿和一个废弃的露天汞矿的径流也是造成湖泊水质问题的原因。一些诱发水华的营养物质存在于湖床沉积物中，只是在波浪作用和非本地鲤鱼的觅食和产卵行为下被搅动起来。水质分析工具显示，叶绿素-a（植物和浮游植物（包括藻类）中捕获阳光的色素）水平以及估算蓝藻浓度的指数在整个五月初都有所上升。这些估计值来自哨兵-3号上的海洋颜色仪器，并由美国国家海洋和大气管理局国家海洋服务局（NOAANationalOceanService）进行了额外处理。截至5月25日，当地的水质监测人员尚未测量出此次藻华的微囊藻毒素浓度。即使不存在毒素，大量的藻类仍会危害水生生物；细菌在分解死亡的浮游植物时会消耗氧气，从而导致缺氧和死亡区。美国国家航空航天局地球观测站的图片，由WanmeiLiang使用美国地质调查局的Landsat数据拍摄。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433446.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433446.htm

科学家在蓝藻中发现了一种新的酶功能 有望催生更好的碳捕捉作物

科学家在蓝藻中发现了一种新的酶功能有望催生更好的碳捕捉作物5月10日发表在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上的这项研究展示了一种名为羧基体碳酸酐酶（CsoSCA）的酶以前未知的功能，这种酶存在于蓝藻（又称蓝绿藻）中，能最大限度地提高微生物从大气中提取二氧化碳的能力。蓝藻因其在湖泊和河流中的有毒繁殖而广为人知。但这些蓝绿色的细菌分布广泛，也生活在世界的海洋中。虽然它们会对环境造成危害，但研究人员将它们形容为"微小的碳超级英雄"。通过光合作用，它们每年在捕捉全球约12%的二氧化碳方面发挥着重要作用。蓝细菌是一组光合细菌，通常被称为"蓝藻"，尽管它们是原核生物而不是真正的藻类。从海洋、淡水到裸岩，这些生物广泛存在于各种水生和陆地环境中。蓝藻以其进行含氧光合作用的能力而闻名，这意味着它们会产生氧气作为副产品，与植物类似。这一过程对地球上的生命至关重要，因为它为大气中氧气的产生做出了重要贡献。第一作者、澳大利亚国立大学博士研究员萨沙-普尔斯福德（SachaPulsford）介绍了这些微生物捕获碳的惊人效率。Pulsford女士说："与植物不同，蓝藻有一个称为二氧化碳浓缩机制（CCM）的系统，它能固定大气中的碳并将其转化为糖，其速度明显快于标准植物和农作物物种。"CCM的核心是被称为羧基体的大型蛋白质区。这些结构负责封存二氧化碳，容纳CsoSCA和另一种叫做Rubisco的酶。CsoSCA和Rubisco两种酶协同工作，显示出CCM的高效特性。CsoSCA的作用是在羧基体内产生局部高浓度的二氧化碳，然后Rubisco可以吞噬这些二氧化碳，并将其转化为糖分供细胞食用。论文的主要作者、英国国立大学的本-朗博士说："到目前为止，科学家们还不清楚CsoSCA酶是如何受控的。我们的研究重点是揭开这个谜团，尤其是在遍布全球的一个主要蓝藻群中。我们的发现完全出乎意料。CsoSCA酶随着另一种名为RuBP的分子的旋律起舞，RuBP像开关一样激活了它。把光合作用想象成做三明治。空气中的二氧化碳是馅料，但光合作用细胞需要提供面包。这就是RuBP。""就像做三明治需要面包一样，二氧化碳转化为糖的速度取决于RuBP的供应速度。CsoSCA酶向Rubisco提供二氧化碳的速度取决于RuBP的含量。当RuBP足够多时，酶就会开启。但是，如果细胞中的RuBP用完了，酶就会关闭，从而使系统高度调整和高效。令人惊讶的是，CsoSCA酶一直蕴藏在大自然的蓝图中，等待着被发现"。科学家们说，工程作物在捕获和利用二氧化碳方面的效率更高，这将大大提高作物产量，同时减少对氮肥和灌溉系统的需求，从而极大地促进农业发展，它还可以确保世界粮食系统更能适应气候变化。Pulsford女士说："了解CCM的工作原理不仅能丰富我们对地球生物地球化学基本自然过程的认识，还能指导我们为世界面临的一些最大的环境挑战制定可持续的解决方案。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430609.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430609.htm

科学家利用植物病毒拯救作物免受食根线虫的侵害

科学家利用植物病毒拯救作物免受食根线虫的侵害当线虫以植物根部为食时，它们会阻碍植物从土壤中吸收水分和养分的能力现在，科学家们利用一种改良的植物病毒，开发出了一种更环保、更有效的消灭线虫的方法。加州大学圣迭戈分校的妮可-斯坦梅茨教授及其同事寻求一种浪费更少、更环保的替代方法，他们将目光投向了烟草淡绿镶嵌病毒。与杀虫剂不同，烟草淡绿花叶病毒天生善于通过土壤向下传播。工程师们开发出了由植物病毒制成的纳米颗粒，可以将杀虫剂分子输送到以前无法到达的土壤深处。这一进展有可能帮助农民有效防治困扰作物根部的寄生线虫，同时最大限度地降低成本、农药使用量和环境毒性。科学家们首先去除病毒的RNA，使其对植物没有传染性。然后，将这种改良病毒的纳米颗粒混入含有杀虫剂伊维菌素的溶液中。通过加热混合物这一简单的"热形状转换"过程，杀虫剂被包裹在纳米颗粒中。纳米颗粒的显微镜图像图/美国加州大学圣地亚哥分校在实验室测试中，这些携带农药的纳米颗粒成功穿过了10厘米（3.9英寸）的土壤。当从土壤样本中回收这些微粒并将其加入装满线虫的培养皿中时，它们所携带的杀虫剂至少消灭了一半的线虫种群。这种一次合成法有几个优点。首先，它成本低廉，只需几个步骤，纯化过程简单。种方法的可扩展性更强，为农民获得更实惠的产品铺平了道路。其次，这种方法只需将杀虫剂封装在纳米颗粒内，而不是将其化学结合到表面，从而保留了杀虫剂的原始化学结构。现在的计划是在实际受线虫侵扰的作物植株上对纳米颗粒进行测试。斯坦梅茨说："这项技术有望在不增加杀虫剂用量的情况下提高田间处理效果。"有关这项研究的论文最近发表在《纳米通讯》（NanoLetters）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385757.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385757.htm