拉曼光谱分析技术在资源微生物发酵性能评价中的应用

微生物发酵过程是细胞新陈代谢进行物质转化的过程,为了提高目标产物的转化率,需要对微生物发酵动态特性进行实时分析,以便实时优化发酵过程。拉曼光谱(Raman spectroscopy)量化测试作为一种有应用前景的在线过程分析技术,可以在避免微生物污染的条件下,实现精准监测,进而用于优化控制微生物发酵过程。【目的】以运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)为例,建立微生物发酵过程中葡萄糖、木糖、乙醇和乳酸浓度拉曼光谱预测模型,并进行准确性验证。【方法】采用浸入式在线拉曼探头,收集运动发酵单胞菌发酵过程中多个组分的拉曼光谱,采用偏最小二乘法对光谱信号进行预处理和多元数据分析,结合离线色谱分析数据,对拉曼光谱进行建模分析和浓度预测。【结果】针对运动发酵单胞菌,首先实现拉曼分析仪对单一产品乙醇发酵过程的精准检测,其次基于多元变量分析,建立葡萄糖、乙醇和乳酸浓度变化的预测模型,实现对发酵过程中各成分浓度变化的准确有效分析。【结论】成功建立了一种评价资源微生物尤其是工业菌株发酵液多种组分的拉曼光谱分析方法。该方法为运动发酵单胞菌等工业菌株利用多组分底物工业化生产不同产物的实时检测,以及其他微生物尤其工业菌株的选育和过程优化提供了新方法。     

西伯利亚鲟幼鱼骨骼系统解剖研究

为了解西伯利亚鲟(Acipenser baeri)骨骼系统的形态特征, 采用传统的解剖法和透明骨法对西伯利亚鲟幼鱼进行解剖观察, 为西伯利亚鲟在形态学和分类学的研究提供基础资料。结果表明: 西伯利亚鲟幼鱼骨骼系统由主轴骨骼和附肢骨骼两部分构成, 主轴骨骼包括头骨、脊柱和肋骨, 附肢骨骼由鳍条、支鳍骨骼和带骨构成。对比分析发现, 西伯利亚鲟和施氏鲟骨骼系统的组成与构造较为相似, 其原因可能是其对高纬度低水温环境长期适应的结果。     

地黄种质资源形态及生物学性状的观察与比较

收集我国地黄种质资源30份,并对其叶片形态、株形、开花期、花色、块根形状、块根皮色、块根肉色等进行观察,对叶片长度、叶片宽度、叶片鲜重、株高、叶片数等性状进行测定。结果表明不同地黄品种之间在叶片长度、叶片宽度、叶片鲜重、株高度、叶片数等都存在极显著差异。根据综合鉴定与评价,将地黄种质资源划分为5个类型。     

我国西南地区玉米地方品种遗传多样性的SSR分子标记分析

利用微卫星(SSR)标记技术和DNA混合取样方法,选取均匀覆盖玉米染色体组的42对SSR引物,检测了来自我国西南地区54个玉米地方品种的遗传多样性。在54个玉米地方品种中检测到256个等位基因,每个SSR标记的等位基因数为2～9个,平均6.1个,说明我国西南地区玉米地方品种遗传多样性丰富。根据遗传相似系数矩阵做出的树状图,将54个玉米地方品种大致划分成4类,来源于同一地区的多数玉米地方品种划分在同一类中,表明西南地区玉米地方品种的地理分布与其遗传背景存在内在联系。从54个玉米地方品种中选出11个,每个品种选取15个单株,共165个DNA单株样品,分析玉米地方品种的遗传结构及其品种内的遗传多样性。对于检测玉米地方品种的遗传多样性,DNA单株样品分析优于DNA混合样品分析,42对相同的SSR引物在11个玉米地方品种中检测到330个等位基因,平均等位基因数A=7.86,有效等位基因数Ae=3.90,平均期望杂合度He=0.69,实际观察杂合度H0=0.37。据遗传结构分析结果,固定指数(F)为0.25～0.79,表明玉米地方品种是典型的混合繁育系统;由于杂合体不足,玉米地方品种群体间及群体内的遗传结构均偏离了Hardy-Weinberg平衡;杂合性基因多样度比率(Fst)平均为0.07,表明品种间和品种内的遗传变异分别占总遗传变异的7%和93%。玉米地方品种内遗传多样性及品种间遗传距离分析结果表明,在我国西南地区,分布在四川的玉米地方品种具有最丰富的遗传变异。经综合分析推测,我国西南地区玉米地方品种最早引进到四川种植,由此向毗邻地区传播扩散。     

长链非编码RNA作为潜在药物靶点的研究进展

随着生命科学的不断发展,2012年DNA元件百科全书（ENCODE）项目进一步丰富了人类基因组功能元件的相关信息。该项目 发现人类基因组超过80%的序列会被转录,其中大部分转录本是非编码RNA（ncRNA）。目前,在这些非编码RNA中,小RNA的研究 相对深入,而长链非编码RNA（lncRNA）的研究相对较少。越来越多研究表明,很多lncRNA参与到人类重大疾病的发生、发展过程之 中,并且一些动物实验证实lncRNA可作为药物靶点。因此,从lncRNA角度筛选新的药物靶点也越来越受到研究者的关注。重点总结了 lncRNA的生物学功能及作为潜在药物靶点的研究进展。     

产脂肪酶菌株筛选及柠檬酸杆菌产酶条件优化

脂肪酶可以催化甘油三酯水解成脂肪酸和甘油,已广泛应用在工业领域,而获得产酶微生物是研究的基础。采用油脂平板法筛选出1株脂肪酶产生菌。经16S rRNA序列分析可知,该菌株属于柠檬酸杆菌(Citrobacter werkman and Gillen)。单因素试验对其进行产酶条件优化,优化后产酶条件（g/L）：淀粉2.0,KH₂PO₄ 1.0,K₂HPO₄·3H₂O 2.2,(NH₄)₂SO₄ 1.0,MgSO₄·7H₂O 0.1,牛肉膏2.0,橄榄油10.0 mL,pH 7.5,接种量1.5%(v/v),37 ℃培养43 h。获得最大酶活为384 U/mL,是优化前的13倍。可以利用该菌制备脂肪酶。     

MicroRNAs与多潜能干细胞的研究进展

microRNAs(miRNAs)是一类内源性非编码小RNA,通过调控基因表达来参与生命过程中的一系列重要进程。越来越多的证据表明,miRNAs参与了几乎所有生物代谢过程,其胚胎干细胞的自我更新与分化和在多能干细胞(iPSCs)中的诱导调节作用也日益受到关注。该文介绍了miRNAs的生成、检测方法以及miRNAs对胚胎干细胞(ESCs)及诱导多能性干细胞的调控作用,并对miRNAs的应用前景进行了展望。     

山茶科大苞茶的再发现及形态特征修订

通过对模式标本的考订,指出大苞茶的原始描述中关于子房特征的部分与模式标本的实际性状不符,对其形态特征进行了修订。基于修订后的形态特征,该"绝迹"物种在模式产地的周边地区被重新发现。     

石油烃的厌氧生物降解对油藏残余油气化开采的启示

利用微生物将油藏中难以动用的原油就地转化为甲烷,以天然气的形式开采、或作为战略资源就地储备,从而大幅度提高油气资源的利用率,是当前国际上研究的前沿课题。本文综述了石油烃厌氧生物降解转化为甲烷的菌群结构、反应热力学和反应动力学等基础科学问题的最新研究进展,讨论了油藏残余油气化开采技术的可行性及开发潜力,提出了该技术进一步研究的方向。     

PCR-DGGE用于检测油田产出液中烃降解菌的多样性

为研究油田产出液中烃降解菌的多样性,设计了特征性烃降解基因的引物,并经基因库回检验证,采用PCR-DGGE方法并结合化学方法分析了油田产出液中烃降解基因及其化学成分。结果表明,产出液中存在丰富的烃降解菌,8个样本共有12种典型的alkB基因类型;其中2种主要的烃降解菌与Bacillussp.BTRH40、Pseudomonas aeruginosaUMI-88这一族群亲缘关系接近;烃降解菌的多样性与样本所处区块的环境条件密切相关。设计的引物及PCR-DGGE方法可方便检测油田产出液的烃降解菌,为油田开发中激活烃降解菌提供了检测方法。