Extended hydrogen photoproduction by nitrogen-fixing cyanobacteria

Cyanobacteria are the only prokaryotic organisms performing oxygenic photosynthesis. They comprise a diverse and versatile group of organisms in aquatic and terrestrial environments. Increasing genomic and proteomic data launches wide possibilities for their employment in various biotechnical applications. For example, cyanobacteria can use solar energy to produce H2. There are three different enzymes that are directly involved in cyanobacterial H2 metabolism: nitrogenase (nif) which produces hydrogen as a byproduct in nitrogen fixation; bidirectional hydrogenase (hox) which functions both in uptake and in production of H2; and uptake hydrogenase (hup) which recycles the H2 produced by nitrogenase back for the utilization of the cell. Cyanobacterial strains from University of Helsinki Cyanobacteria Collection (UHCC), isolated from the Baltic Sea and Finnish lakes were screened for efficient H2 producers. Screening about 400 strains revealed several promising candidates producing similar amounts of H2 (during light) as the ΔhupL mutant of Anabaena PCC 7120, which is specifically engineered to produce higher amounts of H2 by the interruption of uptake hydrogenase. The optimal environmental conditions for H2 photoproduction were significantly different between various cyanobacterial strains. All suitable strains revealed during screening were N2-fixing, filamentous and heterocystous. The top ten H2 producers were characterized for the presence and activity of the enzymes involved in H2 metabolism. They all possess the genes encoding the conventional nitrogenase (nifHDK1). However, the high H2 photoproduction rates of these strains were shown not to be directly associated with the maximum capacities of highly active nitrogenase or bidirectional hydrogenase. Most of the good producers possessed a highly active uptake hydrogenase, which has been considered as an obstacle for efficient H2 production. Among the newly revealed best H2 producing strains, Calothrix 336/3 was chosen for further, detailed characterization. Comparative analysis of the structure of the nif and hup operons encoding the nitrogenase and uptake hydrogenase enzymes respectively showed minor differences between Calothrix 336/3 and other N2-fixing model cyanobacteria. Calothrix 336/3 is a filamentous, N2-fixing cyanobacterium with ellipsoidal, terminal heterocysts. A common feature of Calothrix 336/3 is that the cells readily adhere to substrates. To make use of this feature, and to additionally improve H2 photoproduction capacity of the Calothrix 336/3 strain, an immobilization technique was applied. The effects of immobilization within thin alginate films were evaluated by examining the photoproduction of H2 of immobilized Calothrix 336/3 in comparison to model strains, the Anabaena PCC 7120 and its ΔhupL mutant. In order to achieve optimal H2 photoproduction, cells were kept under nitrogen starved conditions (Ar atmosphere) to ensure the selective function of nitrogenase in reducing protons to H2. For extended H2 photoproduction, cells require CO2 for maintenance of photosynthetic activity and recovery cycles to fix N2. Application of regular H2 production and recovery cycles, Ar or air atmospheres respectively, resulted in prolongation of H2 photoproduction in both Calothrix 336/3 and the ΔhupL mutant of Anabaena PCC 7120. However, recovery cycles, consisting of air supplemented with CO2, induced a strong C/N unbalance in the ΔhupL mutant leading to a decrease in photosynthetic activity, although total H2 yield was still higher compared to the wild-type strain. My findings provide information about the diversity of cyanobacterial H2 capacities and mechanisms and provide knowledge of the possibilities of further enhancing cyanobacterial H2 production.

Suursaaren valtausoperaation valmistelut tammi-maaliskuussa 1942

Suursaaren merkitys merisodan käynnille Suomenlahdella oli kiistämätön. Saaren merkitys laivaston- ja ilmapuolustuksen tukikohtana oli huomattu Neuvostoliiton sodanjohdossa ja täs-tä johtuen Suursaari joutui neuvottelujen kohteeksi 1930-luvulla. Neuvostoliitolla olisi ollut mahdollisuus sulkea Suomenlahti hallitsemalla Suursaaren, Tytärsaaren, Lavansaaren ja Vi-ron rannikko niille sijoitetulla rannikkotykistöillä. Toisen maailmansodan aikana Neuvostolii-ton sodanjohto havaitsi tehneensä virheen luopuessaan Suursaaresta ja näin ollen päätti vallata sen takaisin. Aamulla 2. tammikuuta1942 neuvostoliittolaiset nousivat Suursaaressa maihin ja ajoivat riittämättömät suomalaisjoukot pois saaresta ilman suuria taisteluja. Eversti Pekka Enkaisen johtama 2. rannikkoprikaati sai tehtäväkseen vallata Suursaaren takai-sin. Valmistelut operaatiota varten aloitettiin välittömästi saaren menettämisen jälkeen. Maa-liskuun puolivälissä päämaja käski kenraali Aaro Pajaria ottamaan operaation johtovastuun ja muodostamaan samalla valtausoperaatiota varten taisteluosasto Pajarin. Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää kuinka suomalaisjoukot toteuttivat Suursaaren val-tausoperaatioon liittyvät valmistelut alkuvuodesta 1942. Tutkimustehtävällä selvitetään kuin-ka operaation kannalta olennaiset toimet toteutettiin ennen hyökkäyksen alkamista 27. maa-liskuuta vuonna 1942. Toteutettuja valmisteluja verrataan osittain aikalaisiin oppaisiin ja esi-miesten antamiin käskyihin ja ohjeisiin. Tutkimus on asiakirjatutkimus ja tutkimusmenetelmänä on kvalitatiivinen sisältöanalyysi. Suurin osa tutkimuksen lähteistä on suomalaisia arkistolähteitä. Tärkeimpiä alkuperäislähteitä ovat Kansallisarkiston arkistolähteet. Hyödyllisimpiä näistä arkistolähteistä ovat Suursaaren sotatoimia koskevat taisteluosasto Pajarin asiakirjat, 2. rannikkoprikaatin sotapäiväkirjat ja muut asiakirjat ja lentolaivue 6:n sotapäiväkirjat liitteineen. Tutkimuksessa selvisi, että valmistelujen aikana kaikki toimet oli järjestelmällisesti ja tarkasti suunniteltuja sekä kontrolloituja. Toimintaa kehitettiin koko valmistelujen ajan havaittujen puutteiden tai ongelmien perusteella. Tutkituista aihekokonaisuuksista tiedustelu, koulutus, huolto ja tukitoimet liittyivät koko valmistelujen ajan kiinteästi toisiinsa. Tiedustelupartioiden ja ilmatiedustelun toiminta kehittyi koko ajan enemmän tietoa antavaksi. Huolto-organisaation vahvuutta kasvatettiin samassa suhteessa operaation joukkojen vahvuuden kanssa. Huoltojoukkojen vahvuus oli olosuhteisiin ja operaation vaativuuteen nähden osittain riittämätön. Tarkalla suunnittelulla ja kaikkien joukkojen tuella huolto-organisaatio onnistui toteuttamaan sille käsketyt tehtävät. Koulutus toteutettiin siten, että koulutusolosuhteet ja ai-heet olivat mahdollisimman samankaltaisia kuin mitä operaatio tulisi olemaan. Koulutuksessa painotettiin niitä asioita, jotka olivat joukoille uusia. Tukitoimissa painopisteenä oli joukkojen siirtojen toteutus ja huollon tukeminen.

KERÄÄJÄKASVIT - hyötyä viljelijälle ja ympäristölle

Tässä julkaisussa käsitellään kerääjäkasvien toimivuutta typen huuhtoutumisen vähentäjänä ja soveltuvuutta käytännön viljelyyn. Ensimmäisessä osassa käsitellään kerääjäkasvien mahdollisuuksia vähentää typen huuhtoutumista tieteelliseltä tutkimuspohjalta ja toisessa osassa paneudutaan viljelijöiden tilakohtaisiin kerääjäkasvikokemuksiin. Tutkimusten ja tilakohtaisten kokeilujen pohjalta kerääjäkasvit estävät typen huuhtoutumista. Kerääjäkasveilla on myös suotuisa vaikutus maan rakenteeseen ja se vähentää eroosiota ja rikkakasvien määrää kasvustoissa. Julkaisu on suunniteltu auttamaan viljelijöitä, jotka harkitsevat aloittavansa kerääjäkasvien viljelyä. Tämä opas on osa TEHO Plus -hankkeen tuottamaa materiaalia viljelijöiden ja neuvojien käyttöön, mikä täydentää hankkeen laatimaa Maatilan ympäristökäsikirjaa.

FÅNGGRÖDOR – nytta för odlaren och miljön

Den här publikationen går in på hur fånggrödorna minskar kväveurlakningen och hur de lämpar sig för odling i praktiken. I första delen behandlar vi fånggrödornas möjligheter att minska urlakningen av kväve på en vetenskaplig forskningsgrund och i andra delen går vi in på jordbrukarnas erfarenheter av fånggrödor gårdsvis. Forskningen och de gårdsvisa försöken visar att fånggrödorna hindrar kväveurlakningen. Fånggrödorna har också en gynnsam verkan på markstrukturen och den minskar erosionen och mängden ogräs i växtligheten. Publikationen är avsedd att vara till hjälp för de jordbrukare som planerar att börja odla fånggrödor. Denna guide ingår i det material som producerats inom TEHO Plus-projektet för jordbrukare och rådgivare. Den kompletterar Gårdens miljöhandbok, som också sammanställts inom projektet.

Ein aktuelles Kompendium über die Saamen und ihre Kultur

Kirjallisuusarvostelu

Pharao - lisäpotkua Sfinxiin

Lääkehoidon arvioinnin sähköiset työkalut ja niiden hyödyntäminen potilastyössä.

Työeläkkeet ja yhteiskunnan muutos

Kirjallisuusarvostelu