Kỵ khí là gì? Các công bố khoa học về Kỵ khí

Trong thập kỷ qua, một kho thông tin lớn về phát thải từ các loại đốt sinh khối khác nhau đã được tích lũy, phần lớn là kết quả từ các hoạt động nghiên cứu của Chương trình Địa cầu Sinh học Quốc tế/ Hóa học Khí quyển Toàn cầu Quốc tế. Tuy nhiên, thông tin này chưa sẵn có một cách dễ dàng đối với cộng đồng hóa học khí quyển vì nó bị phân tán trên một số lượng lớn các tài liệu và được báo cáo bằng nhiều đơn vị và hệ thống tham chiếu khác nhau. Chúng tôi đã đánh giá một cách có phê phán những dữ liệu hiện có và tích hợp chúng vào một định dạng nhất quán. Dựa trên phân tích này, chúng tôi trình bày một tập hợp các hệ số phát thải cho một loạt các loại chất phát thải từ các vụ cháy sinh khối. Trong những trường hợp dữ liệu không có sẵn, chúng tôi đã đề xuất các ước lượng dựa trên các kỹ thuật ngoại suy thích hợp. Chúng tôi đã đưa ra các ước lượng toàn cầu về phát thải từ cháy rừng đối với các loại chất quan trọng phát thải từ những kiểu đốt sinh khối khác nhau và so sánh các ước lượng của chúng tôi với kết quả từ các nghiên cứu mô hình hóa ngược.

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.

Động lực: Các thí nghiệm lập hồ sơ chất chuyển hóa dựa trên GC-MS điển hình có thể bao gồm hàng trăm tập tin sắc ký, mỗi tập tin chứa đến 1000 thẻ phổ khối (MSTs). MSTs là các dạng đặc trưng của khoảng 25–250 ion phân mảnh và các đồng vị tương ứng, được tạo ra sau sắc ký khí (GC) bằng ion hóa va đập điện tử (EI) của các phân tử hóa học đã được tách ra. Các ion phân mảnh này sau đó được phát hiện bởi khối phổ ký thời gian bay (TOF). MSTs của các thí nghiệm lập hồ sơ thường được báo cáo dưới dạng danh sách các ion, được đặc trưng bởi khối lượng, chỉ số lưu giữ sắc ký (RI) hoặc thời gian lưu giữ (RT) và độ dồi dào tùy ý. Hai tham số đầu tiên cho phép nhận dạng và tham số sau cho phép định lượng các hợp chất hóa học được đại diện. Nhiều công cụ phần mềm đã được báo cáo dành cho tiền xử lý, tức là giải quyết đường cong và phân tích tổ hợp, của các tập tin GC-(EI-TOF)-MS. Công cụ tiền xử lý tạo ra ma trận dữ liệu số chứa tất cả các MST đồng bộ và mẫu thí nghiệm. Tuy nhiên, quá trình này dễ gặp lỗi chủ yếu do (i) sự không chính xác trong việc đồng bộ RI hoặc RT của MSTs và (ii) sự phức tạp cao của các mẫu sinh học. Sự phức tạp này gây ra sự đồng lưu của hợp chất và do đó MSTs không chọn lọc, nghĩa là không tinh khiết. Việc lựa chọn và xác thực các ion phân mảnh tối ưu cho định lượng cụ thể và chọn lọc của hợp chất đồng lưu là điều bắt buộc. Hiện tại quá trình xác thực chủ yếu được thực hiện dưới sự giám sát của con người ở hầu hết các phòng thí nghiệm. Cho đến nay, chưa có công cụ phần mềm nào hỗ trợ đánh giá chất lượng không đích và độc lập của ma trận dữ liệu trước khi phân tích thống kê. TagFinder có thể lấp đầy khoảng cách này.

Chiến lược: TagFinder giúp phân tích tất cả các ion phân mảnh được quan sát trong các thí nghiệm lập hồ sơ GC-(EI-TOF)-MS. Cách tiếp cận không mục tiêu cho phép khám phá các hợp chất mới và bất ngờ. Ngoài ra, độ phân giải đồng vị khối lượng được duy trì bởi xử lý của TagFinder. Tính năng này rất cần thiết cho các phân tích dòng chảy chuyển hóa và rất hữu ích, nhưng không bắt buộc cho việc lập hồ sơ chất chuyển hóa. Khi có thể, TagFinder ưu tiên các phương tiện chuẩn hóa hóa học, ví dụ, sử dụng hợp chất tham chiếu nội bộ cho việc hiệu chuẩn thời gian lưu hoặc chuẩn hóa định lượng. Ngoài ra, chuẩn hóa ngoại cũng được hỗ trợ cho việc nhận dạng và hiệu chuẩn hợp chất. Quy trình làm việc của TagFinder bao gồm, (i) nhập dữ liệu ion phân mảnh, cụ thể là khối lượng, thời gian và độ dồi dào tùy ý (cường độ), từ định dạng tệp chuyển đổi sắc ký hoặc từ danh sách đỉnh cung cấp bởi các phần mềm tiền xử lý sắc ký khác, (ii) ghi chú thông tin mẫu và phân nhóm mẫu vào các lớp, (iii) tính toán RI, (iv) phân nhóm các ion phân mảnh quan sát có khối lượng bằng nhau từ các sắc ký khác nhau vào các cửa sổ RI, (v) kết hợp các nhóm này, gọi là thẻ khối, thành các nhóm thời gian của các ion phân mảnh đồng lưu, (vi) thử nghiệm các nhóm thời gian cho thẻ khối có cường độ tương quan, (vii) tạo ma trận dữ liệu và (viii) trích xuất thẻ khối chọn lọc hỗ trợ bởi nhận dạng hợp chất. Nhờ đó, TagFinder hỗ trợ cả phân tích dấu vân tay không mục tiêu và lập hồ sơ chất chuyển hóa theo mục tiêu.

Sẵn có: Các không gian làm việc mẫu của TagFinder và bộ dữ liệu thử nghiệm có sẵn theo yêu cầu từ tác giả liên hệ. TagFinder được cung cấp miễn phí cho mục đích học thuật từ http://www-en.mpimp-golm.mpg.de/03-research/researchGroups/01-dept1/Root_Metabolism/smp/TagFinder/index.html

Liên hệ: [email protected]

Thông tin bổ sung: Dữ liệu bổ sung có sẵn tại Bioinformatics trực tuyến và trong tải xuống TagFinder từ URL trên.

GHI NỘI: Việc xử lý nước thải từ nhà máy chưng cất, nước thải axit terephthalic tinh khiết (PTA) và nước glucose tổng hợp đã được thực hiện và các sản phẩm vi sinh hòa tan (SMPs) trong effluent kỵ khí đã được điều tra.

KẾT QUẢ: Phân tích khí sắc ký - khối phổ (GC-MS) cho thấy ngoài các dư lượng phân hủy, các alkane chuỗi dài, ester và axit đã chiếm hầu hết các SMPs có trọng lượng phân tử thấp trong các effluent. Tổng lượng protein và polysaccharide SMPs trong effluent đã tăng từ 50 lên 323 mg L⁻¹ khi tỷ lệ tải hữu cơ (OLR) tăng từ 2.5 lên 10.5 kg m⁻³ d⁻¹; khi COD đầu vào thay đổi từ 5000 lên 10 000 mg L⁻¹, tổng lượng đã tăng từ 54 lên 98 mg L⁻¹ ở OLR khoảng 5 kg m⁻³ d⁻¹.

KẾT LUẬN: Kết quả cho thấy rằng SMPs chiếm một tỷ lệ quan trọng trong các hợp chất hữu cơ trong các effluent kỵ khí; các SMPs có trọng lượng phân tử thấp chủ yếu là alkane chuỗi dài, ester và axit. Các SMPs protein và polysaccharide tăng lên khi OLR tăng, trong khi nồng độ đầu vào cao hơn dẫn đến nồng độ SMPs cao hơn tại cùng một OLR. Từ sự biến đổi của SMPs protein và polysaccharide dọc theo chiều cao của các phản ứng kỵ khí, có thể suy ra rằng các methanogen có thể đã đóng góp nhiều hơn vào việc tiêu thụ SMPs. Bản quyền © 2010 Hiệp hội Công nghiệp Hóa học

Trong nghiên cứu nhà kính này, chúng tôi đã điều tra ảnh hưởng của sự nén đất và tiền điều kiện căng thẳng độ ẩm lên sức cản khuếch tán khí khổng (R_s), thế nước lá (Ψ₁), và sự chênh lệch nhiệt độ giữa tán cây và không khí (ΔT) của cỏ Kentucky bluegrass (Poa pratensisL. ‘Ram I’). Các tác động do nén đất được quy định như sau: (i) NC = không nén, (ii) LT = nén dài hạn trong thời gian 99 ngày, và (iii) ST = nén ngắn hạn trong 9 ngày. Lực nén tương đương 720 năng lượng J. Các chế độ tưới nước được bắt đầu đồng thời với nén LT và gồm: (i) tưới nước đầy đủ = tưới ở −0.045 MPa và (ii) căng thẳng nước = tưới ở −0.400 MPa. Chín mươi chín ngày sau khi bắt đầu điều kiện tiền, một chu kỳ làm khô đã được bắt đầu bằng cách tưới nước toàn bộ. Tại thời điểm này, chúng tôi giám sát hàng ngày R_s, Ψ₁, và ΔT. Dưới điều kiện O₂ thấp, R_sgiữ ở mức thấp trong 2 ngày sau đó tăng trong 5 ngày đối với tất cả các điều kiện, mặc dù Ψ₁không thay đổi cho đến ngày tưới nước thứ năm (DAI). Đến DAI 9, R_sgiảm nhưng rồi lại tăng từ DAI 10 đến 13 khi thế nước đất (Ψ_s) và Ψ₁giảm. Khi thiếu hụt nước đất tăng lên, các cây được chuẩn bị cho nén dài hạn hoặc căng thẳng nước có Ψ₁thấp hơn (0.2 đến 0.4 MPa), R_scao hơn, và Δ cao hơn (1 đến 2°C) so với cây không nén hoặc được tưới đủ nước. Bất kể nguyên nhân của Rs_scao hơn là gì (ví dụ, O₂đất thấp, nén dài hạn hoặc tiền điều kiện căng thẳng nước), kết quả là sự quang hợp sẽ thấp hơn và căng thẳng nhiệt cao hơn.

Tynskya eocaena là một loài chim ở đầu thời kỳ Eocen với hộp sọ giống như chim săn mồi và đôi chân bán ngón, với sự mô tả dựa trên một bộ xương từ Địa hình Green River ở Bắc Mỹ. Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi báo cáo về xương của một loài mới thuộc chi Tynskya, T. waltonensis, được bảo tồn ba chiều từ London Clay ở Walton-on-the-Naze (Essex, Vương quốc Anh). Hóa thạch này thuộc về một cá thể duy nhất và cung cấp những hiểu biết mới về hình thái xương của họ messelasturid. Đặc biệt, chúng tiết lộ những đặc điểm cột sống bất thường, với đốt sống cổ có các mặt khớp đuôi lõm thay vì hình yên ngựa và đốt sống ngực caudal most là platycoelous (bề mặt khớp phẳng). Hàm dưới rất sâu và hình thái phát sinh của các ngón chân hỗ trợ mối quan hệ nhóm chị em giữa Tynskya và nhóm Messelastur (Messelasturidae). Các phân tích phát sinh chủng loại của một ma trận dữ liệu đã chỉnh sửa không giải quyết một cách thuyết phục các mối quan hệ cấp cao của họ messelasturid và họ halcyornithid liên quan chặt chẽ, với cả hai nhóm đều chia sẻ các đặc điểm tiến hóa với chỉ các nhóm chim hiện còn ít có liên hệ (Accipitriformes, Strigiformes, Falconiformes và Psittaciformes). Tuy nhiên, một phân tích bị ràng buộc vào khung phân tử đã khôi phục họ messelasturidae như là nhóm chị em của một nhánh bao gồm các loài chim psittaciform và passeriform. Các hình thái phát sinh của hàm và đốt sống cổ gợi ý về những điều chỉnh ăn uống chuyên biệt của Tynskya, và họ messelastur có thể đã tận dụng một ngách ăn uống, mà giờ đây không còn tồn tại với các loài chim hiện tại.