Yosunlardan bioyoqilg'i

Yosunlarning bioyoqilg'i barqarorligini maksimal darajada oshirish uchun ozuqa moddalarini qayta ishlash kerak

Ekinlarni himoya qilish: biotik va abiotik omillar ta'sirida suv o'tlarining o'limini minimallashtirish

Erdagi monokulturalar singari, yirik suv o'tlari monokulturalari zararkunandalar va patogenlar tomonidan ishg'ol qilinadi va shuning uchun ekinlarni himoya qilish suv o'tlari hovuzining barqarorligi uchun asosiy muammo hisoblanadi . Patogenlarga chidamli shtammlarni aniqlash ko'plab boshqa strategiyalar bilan bir qatorda qo'llanilishi kerak. Keyinchalik muhokama qilinadigan ushbu strategiyalar mustahkam o'sish xususiyatlariga va muhim lipid tarkibiga ega bo'lgan ishlab chiqarish turlariga o'ziga xos zararkunandalarga chidamliligini o'z ichiga olishi mumkin. Boshqa yondashuvlar bir nechta turlardan foydalanishni o'z ichiga olishi mumkin, bu o'ziga xos zararkunandalarning sekin tarqalishi va yirik alg inshootlarida hosilning yo'qotilishini minimallashtirish uchun etarli bo'lishi mumkin.
Mikroalglarning o'sishi moslamalari turli xil istalmagan mehmonlar uchun ajoyib yashash joyi bo'lishi mumkin. Aksariyat hollarda ular raqobatchilar (yog 'ishlab chiqarish darajasi past bo'lgan boshqa suv o'tlari yoki bakteriyalar), parazitlar (viruslar, qo'ziqorinlar yoki protozoanlar) yoki yirtqichlar (protozoyalar, qo'ziqorinlar yoki suv umurtqasizlari) sifatida harakat qilib, suv o'tlarining o'sishi uchun zararli bo'ladi [ 54-57 ]]. Yosunlarning bioyoqilg'i loyihalari ochiq va yopiq tizimlarni ko'rib chiqmoqda. Ushbu variantlar sezilarli darajada turli xil qiyinchiliklarga ega. PBR kabi yopiq tizimlar ifloslanishni minimallashtirish potentsialiga ega, ammo bu katta kapital xarajatlarni talab qiladi. Ochiq suv havzalari tizimlarining boshlang'ich kapitali pastroq, ammo tarixan bu ochiq hovuz tizimlari asosan zich o'stirilgan aksenik (yoki deyarli aksenik) boshlang'ich madaniyatlardan foydalangan holda raqobatdosh ifloslantiruvchi organizmlarga tayangan [ 58 , 59 ]]. Ushbu yuqori zichlikdagi emlash suv o'tlari populyatsiyasini tez ko'paytirishga imkon beradi va ifloslanish tufayli yakuniy mahsulot yo'qotilishini kamaytiradi. Afsuski, bioyoqilg'i ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan juda katta madaniyat hajmi uchun, ayniqsa, uzluksiz yig'ish strategiyalari qo'llanilsa, bu strategiya amalga oshirilmasligi mumkin. Kontaminatsiyani minimallashtirishning yana bir yechimi potentsial ifloslantiruvchi moddalarning ko'pchiligi uchun mos bo'lmagan ekstremal sharoitlarda o'sishi mumkin bo'lgan mikroalglardan foydalanishdir. Bu Dunaliella salina va Arthrospira bilan sodir bo'ladi, ular mos ravishda 35% sho'rlanish va pH 10 ga bardosh bera oladi [ 59-61 ]]. Afsuski, barcha ishlab chiqarish shtammlari ekstremal sharoitlarda omon qola olmaydi va ekstremofil kontaminatsiyaning paydo bo'lishi ehtimoli hali ham mavjud [ 62 ].
Mikroalglar o'zlarini patogenlar va yirtqichlardan himoya qilish uchun morfologik, xulq-atvor va kimyoviy mexanizmlarni ishlab chiqdilar. Kimyoviy mudofaa "yosunlar guruhi"da bakteriyalar, zamburug'lar, protozoyalar, suv umurtqasizlari, boshqa suv o'tlari va hatto viruslarga qarshi keng tarqalgan [ 63-65 ] . Hozirgacha o'rganilgan antibiotik ekstraktlarining aksariyati dengiz makro- va mikro-yosunlaridan [ 65-67 ] ; ammo ular ko'plab chuchuk suv turlarida ham mavjud [ 67-69]. Mikroalglardan ko'p antibiotiklar siyanobakteriyalar, haptofitlar, xrizofitlar, diatomlar, dinoflagellatlar va xlorofitlardan olingan. Ushbu moddalarning kimyoviy tabiati juda xilma-xildir, jumladan yog 'kislotalari, bromofenollar, taninlar, polisaxaridlar, spirtlar, galogenli birikmalar, peptidlar, lipopeptidlar, alkaloidlar, amidlar, uchinchi darajali sulfoniylar va boshqa ko'plab noyob moddalar [ 65 , 66 ]. Ushbu kimyoviy moddalarning ba'zilari hujayralar ichida to'planadi, shuning uchun ular faqat suv o'tlari shikastlangan yoki yutilgandan keyin harakat qiladi. Boshqa turlarda salbiy o'zaro ta'sirlardan qochish uchun toksinlar suv o'tlari tomonidan ommaviy axborot vositalariga chiqariladi [ 70 ]]. Yirtqichlarga qarshi zaharli moddalarning ta'sir qilish usuli o'tkir toksiklik, jismoniy qobiliyatning pasayishi (o'sishning pasayishi va / yoki naslning kamayishi), oziqlanishning oldini olish va qochishga bo'linishi mumkin. Morfologik va xulq-atvorni himoya qilish mexanizmlari, shuningdek, alg o'tloqlariga qarshi kimyoviy repertuarni to'ldiradi [ 57 , 70 , 71 ].
Ushbu tabiiy himoya mexanizmlarini hisobga olgan holda, bioyoqilg'i ishlab chiqarish uchun "ekinlar" himoyasini ta'minlash uchun qishloq xo'jaligiga moslashtirilgan boshqa strategiyalar bilan bir qatorda ulardan foydalanish oqilona ko'rinadi. Eng oddiy yechim ekstremofil xususiyatlarga ega va antibiotik xususiyatlarining keng repertuariga ega bo'lgan ishlab chiqarish shtammini tanlash bo'ladi. Biroq, bu tabiiy ravishda bitta turda sodir bo'lmasligi mumkin, shuning uchun keyingi eng oddiy yechim butun hosilni himoya qilishga sinergik hissa qo'shadigan mikroalglar to'plamini kokultura qilish bo'ladi. Bundan tashqari, bitta tur ushbu alg antibiotiklarining bir yoki bir nechtasini yoki boshqa tabiiy mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun yaratilishi mumkin [ 63 , 72 , 73 ]]. Biroq, bular asosan ikkilamchi metabolitlar bo'lib, ular bir nechta fermentlarni sintez qilishni talab qiladi. Shu bilan bir qatorda, mikroblarga qarshi peptidlar (AMP) o'simliklarning yadrosi va xloroplastida ko'rsatilgandek, bitta heterolog gendan ifodalanishi mumkin edi [ 74 , 75 ]. Ushbu molekulalarning ba'zilari keng spektrli antibakterial, antifungal yoki antiprotozoal agentlar ekanligi ko'rsatilgan, ular uchun patogenlar qarshilikni rivojlantirish uchun cheklangan qobiliyatga ega [ 76 , 77 ]. Bundan tashqari, ular maxsus ekinlarni himoya qilish funktsiyasi uchun maxsus ishlab chiqilishi va skrininglanishi mumkin [ 78 ].
Yosunlarda muqobil bakteritsid oqsillari (AMP bo'lmagan) ifodalangan. Chlorella ellipsoidea yadro genomi quyon neytrofil peptid-1 ishlab chiqarish uchun ishlab chiqilgan bo'lib , u in vitro [ 79 ] inson patogenlariga qarshi samarali vosita ekanligini isbotladi . O'zgartirilgan Chlamydomonas reindhartii xloroplast sut bezlari bilan bog'langan sarum amiloid A3 peptidining 5% umumiy eruvchan oqsilini (TSP) to'pladi, ammo uning mikroblarga qarshi faolligi sinovdan o'tkazilmadi [ 80 , 81 ]. Yaqinda Nannochloropsis oculata yadro transformantlarida sigir laktoferritsinining ifodalanishiga erishildi . Ushbu oqsilni ifodalovchi shtammlardan olingan alg ekstraktlari Escherichia coli ga qarshi samarali bo'lganva Vibrio parahemolyticus [ 82 ].
Yuqorida aytib o'tilgan oqsillar mikroorganizmlarga qarshi samarali bo'lishi mumkin, ammo suvda yashovchi umurtqasizlar hali ham bu suv o'tlari bilan erkin ovqatlanishlari mumkin. Kelajakda yechim Bacillus thuringensis va Bacillus sphaericus ga o'xshash funktsiyalarga ega bo'lgan "insektitsid" oqsillarni ifodalashdan kelib chiqishi mumkin . Bu oqsillar allaqachon o'simliklar va siyanobakteriyalarda ifodalangan va suv hasharotlari, suv lichinkalari va dafnidlar uchun zararli ekanligi ko'rsatilgan [ 73 , 83-85 ] . Boshqa tomondan, ba'zi suv umurtqasizlari suv o'tlari uchun foydali bo'lishi mumkin va biologik nazorat strategiyasi sifatida ishlatilishi mumkin. Ba'zi turlar suv o'tlaridan boshqa o'ljalarni afzal ko'radilar, masalan, geterotrof protistlar [57 , 70 ]. Masalan, kopepodlar Phaeocystis (Haptophyceae) suvo'tlarining yirtqich hayvonlarini tanlab yeyish orqali uning gullashiga bevosita hissa qo'shishi ko'rsatilgan [ 86 ].
Asosan, yerdagi ekinlarda bo'lgani kabi, suv o'tlarida tasvirlangan qiyinchiliklarni engish mumkin, ammo bu o'simlik yetishtirishga ta'sir qiluvchi alg/patogen o'zaro ta'sirini tushunish uchun ko'p yillik asosiy tadqiqotlarni talab qilishi mumkin. Bundan tashqari, samaradorlikni oshirish va shuning uchun biz echimlar narxini muvozanatlashimiz kerak. investitsiyalarning daromadliligi va bu tahlil qisqa muddatda qiyin bo'lishi mumkin, chunki bu tahlilga asoslanadigan fundamental ma'lumotlar kam.

Neft bilan raqobat: to'g'ri narxni olish

Joriy texnologiya asosida yosunlarga asoslangan bioyoqilg'ilarning barreliga 300-2600 AQSh dollarigacha bo'lgan joriy hisob-kitoblarga ko'ra, ushbu narxni yaxshilash uchun texnik to'siqlarni engib o'tish kerak. Ushbu yaxshilanishlarning ba'zilari yuqorida muhokama qilinganidek, o'sish strategiyalari va muhandislikni takomillashtirishdan kelib chiqishi mumkin, ammo yaxshilanishlar butun organizmdan foydalanishni optimallashtirish orqali ham bo'lishi mumkin. Bir barrel suv o'tlari moyining yakuniy narxini ishlab chiqarish keng miqyosda ishlab chiqarilganda, hozirgi kichik ishlab chiqarish quvvatlaridan ekstrapolyatsiya qilish qiyin bo'lsa-da, tizimni takomillashtirish xarajatlarni kamaytiradi.5-rasmTexnologik takomillashtirishning suv o'tlari bioyoqilg'ilarining iqtisodiy samaradorligiga nisbatan ta'siri haqidagi taxminlarimizni ko'rsatadi. Aksariyat tahlilchilar yaqin kelajakda neft bilan to'liq tenglikni bashorat qilishmaydi. Ehtimol, alg yoqilg'ilarining dastlabki sotuv nuqtasi neftga qaraganda taxminan ikki baravar yuqori bo'ladi, ammo atrof-muhit xarajatlari qazib olinadigan yoqilg'iga bog'liq bo'lgan hozirgi strategiyamizdan sezilarli darajada past bo'ladi.

5-rasm