Khí sinh học là gì? Các công bố khoa học về Khí sinh học

Một phương pháp mới được trình bày, trong đó sắc ký khí kết hợp với khối phổ (GC–MS) cho phép phát hiện định lượng và định tính hơn 150 hợp chất trong củ khoai tây, với độ nhạy và tính đặc trưng cao. Trái ngược với các phương pháp khác được phát triển để phân tích chuyển hóa trong hệ thống thực vật, phương pháp này đại diện cho một cách tiếp cận không thiên vị và mở để phát hiện những thay đổi bất ngờ trong mức độ chuyển hóa. Mặc dù phương pháp này là sự thỏa hiệp cho một loạt các chất chuyển hóa về mặt chiết xuất, biến đổi hóa học và phân tích GC–MS, nhưng đối với 25 hợp chất chuyển hóa được phân tích chi tiết, tỷ lệ thu hồi được tìm thấy nằm trong khoảng được chấp nhận chung là 70–140%. Hơn nữa, tính tái lập của phương pháp rất cao: sai số xảy ra trong các quy trình phân tích được tìm thấy là dưới 6% cho 30 trong số 33 hợp chất được thử nghiệm. Sự biến đổi sinh học vượt quá sai số hệ thống của phân tích với tỷ lệ lên đến 10 lần. Phương pháp này cũng phù hợp cho việc mở rộng quy mô, có khả năng cho phép phân tích đồng thời một số lượng lớn mẫu. Như một ví dụ đầu tiên, phương pháp này đã được áp dụng cho củ khoai tây trồng trong đất và in vitro. Do phân tích đồng thời một loạt các chất chuyển hóa, điều rõ ràng ngay lập tức là các hệ thống này khác biệt đáng kể về mặt chuyển hóa. Hơn nữa, việc nhận biết song song nhiều đường dẫn cho phép rút ra một số kết luận về sự khác biệt sinh lý cơ bản giữa hai hệ thống củ này. Như một ví dụ thứ hai, các dòng biến đổi gen được sửa đổi trong chuyển hóa sucrose hoặc tổng hợp tinh bột đã được phân tích. Ví dụ này minh họa sức mạnh của một cách tiếp cận không thiên vị trong việc phát hiện những thay đổi bất ngờ trong các dòng biến đổi gen.

Khoa học tâm lý về thai kỳ đang phát triển nhanh chóng. Một trong những trọng tâm chính là các quá trình căng thẳng trong thai kỳ và tác động của chúng đến sinh non và cân nặng thấp khi sinh. Bằng chứng hiện tại chỉ ra rằng lo âu trong thai kỳ là một yếu tố rủi ro chủ chốt trong nguyên nhân gây sinh non, trong khi căng thẳng mãn tính và trầm cảm liên quan đến nguyên nhân gây cân nặng thấp khi sinh. Các quá trình trung gian chính mà những tác động này được quy cho, tức là cơ chế thần kinh nội tiết, viêm nhiễm, và hành vi, sẽ được xem xét một cách ngắn gọn, và nghiên cứu về việc ứng phó với căng thẳng trong thai kỳ cũng sẽ được khám phá. Bằng chứng về sự hỗ trợ xã hội và cân nặng khi sinh cũng sẽ được xem xét với sự chú ý đến những khoảng trống trong nghiên cứu về các cơ chế, mối quan hệ với bạn đời, và ảnh hưởng văn hóa. Các hậu quả phát triển thần kinh của căng thẳng trước sinh được làm nổi bật, và các nguồn lực phục hồi trong số những người phụ nữ mang thai được hình thành. Cuối cùng, một phương pháp lý thuyết đa cấp nhằm nghiên cứu lo âu thai kỳ và sinh non được trình bày để kích thích các nghiên cứu trong tương lai.

Về lý thuyết, việc chuẩn bị este methyl của axit béo (FAMEs) liên quan đến các phản ứng hóa học có tính chất đảo ngược trong một hệ thống phức tạp. Về phương pháp, có nhiều cách khác nhau, thường được đặc trưng bởi loại xúc tác được sử dụng và các bước liên quan. Mặc dù có hơn một nửa tá xúc tác phổ biến, đa số thuộc loại axit (HCl, H₂SO₄ và BF₃) hoặc kiềm (NaOCH₃, KOH và NaOH), mỗi loại đều có khả năng xúc tác và giới hạn ứng dụng riêng. Về các bước, nhiều phương pháp truyền thống, bao gồm các phương pháp được công nhận chính thức, bao gồm các bước sấy, tiêu hóa, chiết xuất, tinh chế, thuỷ phân kiềm, chuyển methyl hóa/methyl hóa và công việc thu hồi sau phản ứng. Mặc dù những phương pháp này có khả năng cung cấp các ước lượng đáng tin cậy nếu có một số biện pháp phòng ngừa nhất định, nhưng chúng phức tạp, tốn thời gian và không hiệu quả về chi phí. Một phương pháp mới đã được áp dụng là chuyển methyl hóa lipidin situ. Nhờ vào sự đơn giản, độ nhạy cao, độ tin cậy tương đối và khả năng xác định tổng hợp axit béo, phương pháp chuyển methyl hóa trực tiếp đang tìm thấy chỗ đứng độc đáo trong việc xác định lipid. Bất kể phương pháp nào được sử dụng, việc methyl hóa định lượng yêu cầu hóa học phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa ở mỗi bước liên quan, đặc biệt trong quá trình hình thành FAME và các bước thu hồi tiếp theo. Rõ ràng, có một nhu cầu cấp thiết về các nghiên cứu hệ thống hơn nữa, được hướng dẫn bởi nguyên tắc hóa học của các phản ứng liên quan và các tính chất lý hóa của các chất phản ứng và sản phẩm cuối, vào các yếu tố ảnh hưởng đến các bước này. Hy vọng, điều này sẽ dẫn đến một phương pháp cải tiến, đo lường thành phần lipid trong vật liệu sinh học không chỉ với độ chính xác cao mà còn với hiệu quả cao và chi phí tối thiểu.

Các quần thể vi khuẩn hình thành bào tử hiếu khí phổ biến trong các cánh đồng nông nghiệp và có thể góp phần trực tiếp hoặc gián tiếp vào năng suất nông nghiệp. Bài báo này trình bày những tiến bộ gần đây trong hiểu biết về sinh thái học của các loài Bacillus và Paenibacillus spp. và cách mà những phân nhóm khác nhau của hai giống này có thể thúc đẩy sức khỏe cây trồng. Sự phong phú, đa dạng và phân bố của các quần thể bản địa và các dòng vi khuẩn chiết ghép trong các cánh đồng nông nghiệp đã được đặc trưng bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trong khi đó quần thể bản địa của hai giống này xuất hiện phổ biến trong hầu hết các loại đất nông nghiệp, mô thực vật lại được chiếm lĩnh khác nhau bởi các phân nhóm đặc trưng. Nhiều loài Bacillus và Paenibacillus spp. có thể thúc đẩy sức khỏe cây trồng theo nhiều cách khác nhau. Một số quần thể ức chế mầm bệnh thực vật và sâu bệnh bằng cách sản sinh ra các chất chuyển hóa kháng sinh, trong khi số khác có thể kích thích trực tiếp hệ miễn dịch của cây chủ trước khi bị nhiễm bệnh. Một số dòng có thể kích thích sự hấp thu dinh dưỡng của cây, có thể bằng cách thúc đẩy mối cộng sinh giữa rễ cây và nấm mycorrhiza hoặc bằng cách cố định trực tiếp nitơ trong khí quyển. Mặc dù có nhiều thông tin mới về di truyền học và sinh lý học của Bacillus và các loài liên quan, một sự hiểu biết sâu hơn về sinh thái học vi sinh vật của hai giống này cần được phát triển. Để đạt được điều này, một số câu hỏi quan trọng nhưng chưa được giải đáp liên quan đến ý nghĩa sinh thái và tiềm năng quản lý các hoạt động có lợi của các vi khuẩn này đã được thảo luận.

Sản xuất nhiên liệu sinh học lỏng để pha trộn với xăng dầu là một vấn đề quan trọng toàn cầu nhằm đảm bảo nguồn cung năng lượng, đồng thời giảm thiểu việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, hỗ trợ phát triển công nghệ nông thôn với các công việc dựa trên kiến thức và giảm thiểu khí thải nhà kính. Hiện nay, việc thiết kế cho xây dựng nhà máy đã trở nên dễ tiếp cận và các quy trình mới sử dụng chất thải nông nghiệp và rác thải sinh hoạt đã đạt được mức độ trưởng thành tốt và tỷ lệ chuyển đổi cao (gần 90% polysaccharide được chuyển đổi thành monosaccharide sẵn sàng cho quá trình lên men). Để công nghệ 2G thành công hoàn toàn, vẫn cần khắc phục một số hạn chế ngăn cản việc vận hành nhà máy lần đầu tiên với công suất danh nghĩa. Chúng tôi cũng cho rằng sự thành công của công nghệ 2G yêu cầu phát triển logistics thuận lợi để đảm bảo cung cấp sinh khối và khiến tất cả các bên liên quan (nông dân, nhà đầu tư, doanh nhân công nghiệp, chính phủ, và những người khác) nhận thức rằng sự thành công phụ thuộc vào sự tiến bộ trong thỏa thuận. Sự tăng trưởng sản xuất ethanol cho năm 2020 dường như đã được đảm bảo với một số nhà máy 2G, nhưng các khoản đầu tư công/tư vẫn cần thiết để cho phép công nghệ 2G tiến lên từ giai đoạn rất sơ khởi sang công nghệ trưởng thành hơn và đã được củng cố.

Các microsatellite tồn tại trong tất cả các bộ gen thực vật và cung cấp các dấu hiệu hữu ích cho nghiên cứu đa dạng di truyền và cấu trúc. Các microsatellite trong lục lạp (cpSSRs) thường được nghiên cứu do dễ dàng tách chiết hơn so với các microsatellite trong nhân. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã định lượng tần suất và các ứng dụng của cpSSRs dựa trên một tổng quan tài liệu hơn 400 nghiên cứu được công bố từ 1995 đến 2013. Những dấu hiệu này là công cụ quan trọng và kinh tế cho các nhà sinh học thực vật và tiếp tục được sử dụng song song với các phương pháp di truyền hiện đại để nghiên cứu đa dạng di truyền và cấu trúc, lịch sử tiến hóa và sự lai giống ở các loài bản địa và nông nghiệp. Các nghiên cứu sử dụng các mồi loài riêng lẻ đã báo cáo số lượng locus đa hình lớn hơn so với những nghiên cứu sử dụng mồi chung. Một nhược điểm lớn của cpSSRs là tính đồng hình của kích thước đoạn phiên mã; do đó, chúng tôi đã ghi nhận sự xuất hiện của nó tại một số locus cpSSR trong và giữa các loài Acmispon (Fabaceae). Dựa trên bộ dữ liệu thực nghiệm của chúng tôi, chúng tôi khuyến nghị việc giải trình tự chọn lọc một phần mẫu kết hợp với genotyping đoạn như một phương pháp tiết kiệm chi phí và phong phú dữ liệu để sử dụng cpSSRs và như một bài kiểm tra về tính đồng hình. Sự sẵn có của các tài nguyên gen cho thực vật hỗ trợ sự phát triển của các mồi cho các hệ thống nghiên cứu mới, từ đó nâng cao tính hữu dụng của cpSSRs trong sinh học thực vật.

Giám sát sinh học chủ động được sử dụng để đánh giá ô nhiễm môi trường do các yếu tố như kim loại nặng thông qua các loài chỉ thị như rêu. Chúng được sử dụng, trong số các khu vực khác, ở các khu vực đô thị nơi không có các loài chỉ thị. Trong các khu vực nghiên cứu như vậy, rêu được thu thập từ các địa điểm được coi là sạch về sinh thái sẽ được đưa ra thử nghiệm. Trong bối cảnh này, việc chuẩn bị rêu đúng cách trước khi thử nghiệm là rất quan trọng, để thông tin nhận được về điều kiện môi trường là đáng tin cậy. Vào năm 2018, các nghiên cứu đã được thực hiện trong các khu vực rừng của miền Nam Ba Lan - tại tỉnh Opolskie. Rêu Pleurozium schreberi đã được sử dụng trong các nghiên cứu này. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với đầu đốt ngọn lửa (F-AAS) đã được sử dụng để xác định nồng độ của Mn, Fe, Ni, Cu, Zn và Pb có mặt. Mục tiêu là nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp chuẩn bị đến các mẫu rêu Pleurozium schreberi trước khi sử dụng trong các nghiên cứu giám sát sinh học chủ động. Bốn phương pháp khác nhau đã được thử nghiệm trên bốn địa điểm mẫu khác nhau (với mức độ ô nhiễm khác nhau). Kết quả của nghiên cứu đã được phân tích và hệ số biến thiên (CV) đã được xác định. Giá trị của CV bị ảnh hưởng, trong số những điều khác, bởi vị trí của từng mẫu cụ thể và mức độ ô nhiễm bởi, chẳng hạn như kim loại nặng, trong rêu. Nghiên cứu đã chứng minh rằng trong số bốn phương pháp được sử dụng để chuẩn bị rêu cho việc thử nghiệm sau này trong giám sát sinh học chủ động, phương pháp tốt nhất là trung bình với việc đồng thời điều kiện hóa rêu trong nước khử khoáng. Việc điều trị này làm cho hệ số CV giảm xuống dưới 10% cho hầu hết các kim loại được xác định trong các mẫu rêu. Nó cũng đã được chỉ ra rằng việc duy trì phương pháp thu thập rêu theo tiêu chuẩn ICP Vegetation (khu vực hở/rừng - tán cây) cũng có ảnh hưởng đáng kể đến kết quả thu được. Phân tích thống kê đã xác nhận (kiểm tra Wilcoxon) rằng phương pháp xử lý rêu đã ảnh hưởng đáng kể đến các kết quả thu được. Nhờ vào việc chuẩn bị thích hợp các mẫu rêu trước khi thử nghiệm, chúng có thể được sử dụng trong việc giám sát sinh học chủ động các khu vực đô thị, chẳng hạn như.

Bài tổng quan này tóm tắt những tiến bộ gần đây trong sinh lý học và đa dạng sinh học vi sinh vật liên quan đến việc loại bỏ nitơ oxit (NO_x) từ các chất ô nhiễm khí. Một cái nhìn tổng quan ngắn gọn được đưa ra về các công nghệ hóa học gần đây và tiềm năng công nghệ sinh học cho việc loại bỏ NO_x từ khí thải: các quá trình vi sinh vật liên quan đến việc loại bỏ NO_x [khử nitrat hiếu khí, khử nitrat kích thích bằng hydro và khử nitrat nhiệt độ cao; oxy hóa kỵ khí của amoni (NH₄⁺), các quá trình nitrification và khử nitrat kết hợp]; chuyển hóa oxit nitric của các vi khuẩn khử nitrat và các vi sinh vật khác; phản ứng của oxit nitric ở nhiệt độ cao hơn; kết hợp các quá trình loại bỏ nitơ và lưu huỳnh. Bài tổng quan này được nhằm đến các nhà công nghệ sinh học, hóa sinh, vi sinh học và sinh lý học.

Cylindrospermopsin (CYN) là một loại cytotoxin được sản xuất bởi một số loài vi tảo lam, xuất hiện trên toàn thế giới. CYN đã được chứng minh là có phổ hoạt động sinh học rộng rãi trong các tế bào động vật, liên quan đến độc tính gan, độc tính gen, độc tính tế bào và tiềm năng gây ung thư, và được coi là một trong những yếu tố gây ra ngộ độc ở con người tại Đảo Palm (Úc) và Caruaru (Brazil). Chất này có thể xâm nhập vào cơ thể qua nhiều con đường khác nhau, bao gồm việc tiêu thụ nước, cá và hải sản, cũng như nuốt phải một cách tình cờ hoặc hít phải phun sương aerosol trong quá trình sử dụng giải trí các hồ chứa bị ô nhiễm bởi bùng phát vi tảo lam. Thông tin về tác động của CYN đối với môi trường và các quá trình phân hủy của nó dưới điều kiện tự nhiên là rất ít. Xét đến điều này, CYN cần được coi như một mối đe dọa tiềm tàng đối với sức khỏe và sinh mạng con người. Bài đánh giá này trình bày các đặc tính vật lý hóa học và hoạt động sinh học của CYN, sự xuất hiện của nó trong nước ngọt và sự nhạy cảm của nó đối với ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường.