一株产β-葡萄糖苷酶甘草内生菌的筛选、全基因组分析及产酶优化

【背景】从健康甘草须根中分离获得的一株芽孢杆菌具有高产β-葡萄糖苷酶的活性。【目的】探究分离菌株潜在的产酶遗传信息,为该菌深入研究与工业应用提供数据支撑。【方法】利用七叶苷培养基进行产β-葡萄糖苷酶的益生菌筛选,筛到一株产β-葡萄糖苷酶的芽孢杆菌,采用三代Nanopore PromethION和二代Illumina NovaSeq平台对菌株进行基因组测序与组装、并通过基因预测与功能注释等生物信息分析预测菌株潜在的β-葡萄糖苷酶基因。另外,以β-葡萄糖苷酶活性为指标,研究碳源、氮源、接种量、温度和起始pH对菌株产酶活性的影响。【结果】从甘草须根中分离得到一株具有β-葡萄糖苷酶活性的菌株,通过形态学观察、生理生化和分子生物学试验鉴定为芽孢杆菌属菌株,并命名为Bacillus rugosus A78.1。该菌株基因组大小为4 146 938 bp,G+C含量为43.86%,共编码4 255个基因。在基因组中,共注释到碳水化合物活性酶基因192个,其中β-葡萄糖苷酶基因10个,分别属于GH1和GH3家族基因。在基因本体（GO）、京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）和同源基因簇（clusters of orthologous groups of proteins,COG）数据库分别注释到2 896、4 019和3 657个基因。该菌株基因组测序结果上传至NCBI获得GenBank登录号为CP096590。菌株A78.1产β-葡萄糖苷酶的最佳碳、氮源分别为0.5%葡萄糖、1.0%酵母浸粉,最佳培养条件为温度37℃、3%接种量、pH 6.0,此条件下β-葡萄糖苷酶活力可达到（5.640±0.085） U/mL。【结论】通过全基因组测序分析及产酶优化试验确定了Bacillus rugosus A78.1优良的产β-葡萄糖苷酶能力及在碳水化合物代谢方面的潜力,为该菌株在纤维素分解、糖苷类化合物水解等生物、化工和食品领域的研究与应用提供基础。     

短期增温对紫花针茅草原土壤微生物群落的影响

土壤微生物是生态系统碳循环的重要参与者和调控者。全球变暖可能对土壤微生物群落产生影响, 加速陆地生态系统向大气中释放碳, 进而引起陆地碳循环对气候变暖的正反馈。然而, 目前学术界对土壤微生物群落如何响应气候变暖等问题认识不足, 尤其是缺乏低温干旱条件下土壤微生物对增温响应的实验证据。为此, 该文依托青藏高原紫花针茅(Stipa purpurea)草原建立的增温实验平台, 基于磷脂脂肪酸(PLFA)方法测定了2015和2016年生长季表层(0-10 cm)土壤微生物各类群的生物量, 在此基础上揭示气候变暖对紫花针茅草原土壤微生物群落结构的影响。结果显示, 短期增温处理导致2015和2016年生长季(5-10月)的表层土壤温度均显著提高1.6 ℃, 同时也导致土壤含水量显著下降了3.4%和2.4% (体积分数), 但并没有显著改变土壤化学性质及归一化植被指数。增温处理下, 两年生长季旺期(8月)的微生物生物量碳(MBC)含量分别为749.0和844.3 mg·kg ^-1, 微生物生物量氮(MBN)含量为43.1和102.1 mg·kg ^-1, 微生物生物量碳氮比分别为17.9和8.4, 但实验期间MBC、MBN和微生物生物量碳氮比与对照没有差异。PLFA分析的结果显示细菌在微生物群落中占主导, 而丛枝菌根真菌含量最少, 增温处理并没有改变不同类群的微生物生物量以及群落结构。进一步的分析显示, 土壤温度和含水量是调控土壤微生物群落变异的主要因子, 并且增温导致的微生物生物量碳的变化量分别与土壤温度和含水量的变化量呈显著正相关关系。以上结果表明, 由于受水分的限制, 短期增温对紫花针茅草原土壤微生物群落没有显著影响。     

基于转录组测序的慈竹笋木质素基因筛选及其表达分析

慈竹（Bambusa emeiensis）纤维素含量丰富,是较好的造纸原料,但竹茎中木质素影响着制浆生产及纸浆质量。目前,对慈竹木质素生物合成机制所知甚少,这限制了遗传调控竹木质素的研究。本文以拟南芥、水稻等植物的已知木质素基因作为查询序列,通过BLASTp和系统进化分析,从10、50、100和150 cm慈竹笋转录组数据中筛选到351个木质素生物合成相关Unigenes,包括51个LAC,37个4CL、26个PAL、34个CCR和25个CAD相关转录子,其数量高于其他已报道的竹类植物。转录丰度和定量基因表达分析发现16个木质素基因,包括2个PAL、5个CCR、3个4CL、2个CADH2和4个LAC,随着笋发育而表达上调,表明其可能与发育性木质素积累相关。     

同种雄性竞争对手的存在对星豹蛛雄蛛求偶和交配行为的影响

越来越多的研究发现,雄性产生精子(精液)也需付出代价。雄性除了依据配偶质量和竞争对手的竞争强度适应性调整生殖投入外,雄性在求偶和交配行为上也相应产生适应性反应,求偶和交配行为具有可塑性。目前雄性求偶和交配行为可塑性研究主要集中于雌性多次交配的类群中,在雌性单次交配的类群中研究甚少。以雌蛛一生只交配一次而雄蛛可多次交配的星豹蛛为研究对象,比较:(1)前一雄性拖丝上信息物质对后续雄蛛求偶和交配行为的影响,(2)雌雄不同性比对雄蛛求偶和交配行为的影响。研究结果表明,星豹蛛前一雄蛛拖丝上的信息物质对后续雄蛛求偶潜伏期、求偶持续时间和交配持续时间都没有显著影响,但前一雄蛛拖丝上的信息物质对后续雄蛛求偶强度有显著抑制作用。同时,性比对星豹蛛雄蛛求偶和交配行为都没有显著影响。可见,星豹蛛雄蛛对同种雄性拖丝上的化学信息可产生求偶行为的适应性调整,而对性比不产生适应性反应。     

珠江口南沙河涌浮游植物群落结构时空变化及其与环境因子的关系

随着城市生态健康理念的提出,城市河涌生态健康也受到了前所未有的关注。为更好的了解河涌的水环境和浮游植物现状,于2015年3月至2016年2月对珠江口南沙河涌8个站位水环境和浮游植物群落结构进行调查。结果显示:共发现浮游植物164种(属),隶属7门73属,其中以绿藻种类最多,达33属79种,占48.17%;硅藻次之,17属41种,占25%。优势种为梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、假鱼腥藻属(Pseudanabaena sp.)和小球藻(Chlorella vulgaris)。浮游植物细胞密度在0.19×10~6—101.34×10~6个/L内变动,呈现单峰型,在4月发生拟菱形弓形藻(Schroederia nitzschioides)水华,14涌密度高达87.38×10~6个/L,随后因强降雨细胞密度骤降。浮游植物群落的季节演替基本符合PEG(Plankton Ecology Group)模型,从冬季的硅藻,到春夏季的绿藻,再到秋季的蓝藻。One-way ANOVA分析显示,各月份浮游植物细胞密度差异显著(P0.01)。Pearson相关性分析表明绿藻细胞丰度变化主导着浮游植物总丰度的变化(r=0.454,P0.01)。运用Margalef物种丰富度指数、Shannon物种多样性指数、Pielou均匀度指数对水体进行评价表明,调查水体呈中度污染。相关加权营养状态指数表明,河涌全年处于富营养化状态。浮游植物聚类分析表明,时间异质性较高,总体相似性较低;空间上相似性较高,人为活动可能是导致空间差异的关键因子。冗余分析显示,叶绿素a、溶解氧、盐度、水温、总氮和p H与浮游植物群落结构关系最为密切。p H对硅藻门浮游植物影响较大,碱性条件适宜直链藻生长,春季水华形成的驱动因子是盐度、温度和总氮。     

抗重金属土壤微藻F1对Cu~(2+)胁迫的耐受生理机制研究

以从新疆富蕴县金属矿区土壤筛选出的抗重金属微藻F1为材料,测定在不同浓度(0、0.5、1.0、1.5和2.0mmol/L)Cu~(2+)胁迫下F1微藻叶绿素a、可溶性蛋白、MDA和谷胱甘肽(GSH)含量,以及谷胱甘肽硫转移酶(GST)、谷胱甘肽过氧化酶(GSH-PX)和谷氨酰半胱氨酸合成酶(GCL)的活性,同时用红外光谱仪检测细胞壁上参与重金属螯合的官能团,用扫描电镜分析细胞壁上的离子交换情况,探讨F1土壤微藻对Cu~(2+)胁迫的耐受生理机制,为利用微藻生态修复技术去除污染区土壤重金属奠定基础。结果显示:(1)F1土壤微藻对Cu~(2+)具有较强的耐抗性。(2)F1土壤微藻细胞中参与吸附Cu~(2+)的基团分别为-OH、-CH2、-RCONH2和C-OH等。(3)F1土壤微藻在吸附Cu~(2+)的过程中,Cu~(2+)与细胞壁上的Al~(3+)、Fe~(2+)、Mg~(2+)、Ca~(2+)、K~+、Na~+和Zn~(2+)发生了交换。(4)藻细胞中的GSH和GSH-PX在F1土壤微藻耐受Cu~(2+)胁迫时起主要作用。研究认为,F1微藻种对Cu~(2+)的耐受性首先与其细胞壁外表细微结构及其离子交换特性有关,并且细胞壁上-OH、-CH_2、-RCONH_2和C-OH等化学基团起着重要作用,其次细胞内的谷胱甘肽以及谷胱甘肽相关酶类能够有效清除活性氧的过量积累,最终保护细胞免受重金属胁迫损伤。     

大果沙枣活性成分的提取及体外抑菌活性的研究

目的：研究喀什地区大果沙枣的果皮、果肉、种子活性成分提取液在体外抑菌活性的强弱。方法：首先采用索氏抽提法分别提取大果沙枣果皮、果肉、种子并进行定性分析,再采用抑菌圈法研究3种提取液对4种指示菌的抑菌活性。结果：大果沙枣果皮、果肉、种子中均含有黄酮、多糖、脂肪、氨基酸、有机酸等活性成分,3种提取液对4种指示菌均有显著的抑菌效果,各原料活性成分提取液的抑菌活性也具有显著差异。结论：喀什生产的大果沙枣的种子提取物的抑菌活性最高,该研究为大果沙枣的药用研究提供参考依据。     

生长素反应因子

生长素反应因子(ARF)是1997年发现的新一类转录因子家族,它们与生长素早期反应基因启动子中的生长素反应元件(AuxRE)TGTCTC特异性地结合,调节这类基因的转录活性.文章阐述生长素反应因子和其结构的特点、作用模式的设想的研究进展.     

伊犁地区野生毛牛蒡和牛蒡的种群分布、生态和群落特性的研究

在充分踏察的基础上,选择具有代表性的样地,接线路调查法和样地调查法得出野生毛牛蒡和牛蒡种群的分布格局在伊犁地区总体上呈随机分布,占86．7％的调查样地;小范围内也有群聚分布的,占13．3％的调查样地;分布于喜光、低海拔、对土壤适应性高、生活力强等是牛蒡和毛牛蒡的生态习性;常与各类草本为伍,与菊科、禾本科、唇形科、藜科、蓼科、蒺藜科等常见科的植物均能共生于同一环境,是牛蒡和毛牛蒡的群落学特性;植被类型和人为因素是影响它们分布的环境因素。