基于重组策略的一体化生物加工过程最新进展

木质纤维素材料具有储量丰富、原料成本低及可再生等优点,人们期望其能替代石油作为原料来生产多种燃料和化学品,如生物柴油、生物氢、生物乙醇等,而木质纤维素解聚过程的高成本成为实现这一过程的主要障碍。一体化生物加工过程 (Consolidated bioprocessing,CBP) 是指在不添加任何外源水解酶的情况下,直接将木质纤维素原料一步转化为生物化学品的生物加工过程。通过基因工程,将水解酶的生成、木质纤维素的降解和生物产品的生产等功能集成到一个生物体上。对于CBP,人们通常有两种策略可供选择,即本地策略和重组策略。文中重点介绍了基于重组策略的CBP的原理、两种不同的应对方式、合成生物学及代谢工程对其的贡献以及未来所面临的挑战与展望。     

光受体UVR8对UV-B响应机制研究进展

来自太阳光谱中的UV-B辐射被认为是一种重要的环境信号,可以被植物感受并诱导植物调整自身生长和发育状态以适应环境。人们对植物中光敏色素、隐花色素和蓝光受体向光素的研究已非常深入,但对植物响应UV-B的机制仅在最近才取得一些突破性进展。这些研究发现,植物中存在着UV-B受体UVR8(UV Resistance Locus 8)。目前认为,UVR8二聚体感应UV-B后瞬间解聚为单体,并与E3泛素连接酶COP1(constitutively photomorphogenic 1)相互作用,从而激活UV-B响应基因的表达。该文从UVR8的发现、UVR8的结构和感受UV-B机制、UVR8二聚体重新形成以及UV-B信号传导与可见光信号传导途径间的差异等方面综述了关于UV-B受体UVR8的最新研究成果。     

耕作方式对东北雨养区玉米光合与叶绿素荧光特性的影响

在东北地区设置大田试验,研究不同耕作方式下玉米全生育期耕层土壤温度、土壤含水量、叶片光合性能及叶绿素荧光参数的变化特征.结果表明： 耕作方式对土壤水热性能的影响主要体现在播种-拔节阶段,2010-2011年平地播种中耕起垄(PL)和全生育期平作(PP)处理0～40 cm土层土壤体积含水量在出苗期、苗期和拔节期比传统垄作(LL)处理平均提高5.6%和5.2%、4.6%和7.3%及3.9%和4.8%,苗期5 cm土壤最低温度分别比LL处理高1.4和1.3 ℃.由于土壤水热条件的改善,拔节期PL和PP处理的叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)等指标显著高于LL处理,而PSII潜在活性(F_v/F_o)和PSII最大光化学效率(F_v/F_m)无显著差异,表明气孔导度和气孔限制值等气孔因素是导致光合作用差异的主要原因;灌浆期叶片P_n和T_r则以LL和PL处理显著高于PP处理,这主要是由于PP处理在强降雨时期经历了涝渍灾害,光合作用受到抑制.可见PL处理通过改善土壤水热条件增强了玉米光合性能,进而提高了籽粒产量.     

伊洛瓦底江中国境内江段裂腹鱼属二新种描述及分类整理

该文对伊洛瓦底江水系的裂腹鱼属进行分类订正。发现了两种未被描记的鱼类新种,即白体裂腹鱼(Schizothorax leukussp.nov.)和奇异裂腹鱼(Schizothorax heteri sp.nov.)。白体裂腹鱼下唇完整不分叶、表面具发达乳突,下唇后缘平直呈横带形;下颌内侧角质突起甚厚,充满整个口腔,角质前缘锐利;胸鳍末端之前的峡部和腹部裸露无鳞;须长约等于眼径;背鳍末根不分枝鳍条较软,基部～1/3扩大变硬、后缘具明显锯齿;侧线鳞94～105,侧线上鳞26～34,侧线下鳞21～27;第一鳃弓外侧鳃耙16～20;体侧暗褐色,无明显黑斑。这些特征可将白体裂腹鱼与本属其他种类相区分。奇异裂腹鱼吻皮与上唇约等厚;下唇发达,分三叶,中间叶小,约与触须基部直径相当;唇后沟连续;下颌无锐利角质;胸鳍末端之前的峡部和腹部裸露无鳞;须长约等于眼径;背鳍末根不分枝鳍条扩大,为粗状的硬齿,后缘具强锯齿;背鳍起点位于腹鳍起点之后;侧线鳞89～104,侧线上鳞24～33,侧线下鳞19～29;通体浅灰色,体侧无斑纹;这些特征可将白体裂腹鱼与本属其他种类相区分。该研究否定了圆颌裂腹鱼(S.rotundimaxillaris)的有效性,澄清了墨脱裂腹鱼(S.molesworthi)、灰裂腹鱼(S.griseus)和保山裂腹鱼(S.paoshanensis)等在伊洛瓦底江水系的记录均属误订,确定该水系中国境内裂腹鱼属有效种为8种,并制定了伊洛瓦底江裂腹鱼属种检索表。     

小麦根和叶细胞质膜Ca^2＋—ATPase性质的比较

比较了小麦(Triticum aestivum L.cv.Longchun No.13)根和叶细胞质膜Ca~(2 )-ATPase的性质,并结合二者所处的环境和功能方面的差异进行了分析。结果表明:根细胞质膜Ca~(2 )-ATPase在一个较宽的pH范围内有高活性,最适反应温度为45℃;叶细胞质膜Ca~(2 )-ATPase只在一个较窄的pH范围内有高活性,最适反应温度为50℃。根细胞质膜Ca~(2 )-ATPase对ATP的Hill系数为1.6,具有明显的正协同作用;叶细胞质膜Ca~(2 )-ATPase对ATP的Hill系数为1.0,符合米氏动力学类型。两种器官的细胞质膜Ca~(2 )-ATPase受Ca~(2 )激活的Hill系数都小于1,都具有负协同作用。钙调素对酶活性有激活作用,而Mg~(2 )则有抑制作用。     

国内外生态城市规划建设比较研究

中国正处在快速城镇化阶段,是城市实现生态转型的关键节点。然而生态城市规划建设的技术、管理和保障机制等落后于城市开发。概述了生态城市的起源、发展历程和最新理念,在国内外各遴选了面积相似的生态城市案例9个（含2个生态社区）,追踪发展动态,分析规划建设特点,比较其在战略规划、绿色出行、技术和产业、公共参与和保障措施上的异同,结合《城市与区域规划国际准则》和《绿色生态城区评价标准》,对国内生态城市的建设管理提出建议。在城市层面制定应对气候变化等潜在危险的长期战略,短期目标要适宜可考核;以人为本,完善公共服务,增强城市的包容性;建立系统思维,加强本土技术创新,促进产业发展转型;完善保障机制,提供公众参与的渠道。     

单增李斯特菌食品分离株LM201的双组分信号转导系统的生物信息学分析

用生物信息学方法对已完成基因组测序的单增李斯特菌(Listeria monocytogenes,Lm)食品分离株LM201的双组分信号转导系统(Two-component signal transduction systems,TCSs)进行了数量统计、结构分析和功能预测。结果发现:LM201有14对TCSs和2个孤儿应答调控子(Response regulator,RR);其组氨酸激酶(Histidine kinase,HK)具有11种组成结构;其RRs分属于7个亚家族;有3对TCSs和1个孤儿RR的预测功能在Lm中未见报道,有1对TCS功能预测为未知。该研究结果能为构建Lm的TCSs交叉调控网络提供参考,以明确TCSs在Lm毒力调控方面的机制。     

根际促生菌及木质素对持久性有机污染土壤修复的调控和酶活性的影响

近年来,持久性有机污染物对农田污染状况加剧,对人类食品安全和身体健康造成严重威胁。本实验以温室蔬菜基地中老化的有机污染土壤为目标,选取了DDTs和PAHs两种典型持久性有机污染物为去除对象,运用原位实验,研究了不同调控措施对有机污染土壤的修复效果及土壤酶活性的变化情况,并对污染物去除率与酶活性变化进行了相关性分析。结果表明,根际促生菌和木质素共同调控下的鼠李糖脂强化植物-微生物联合修复方法对有机污染物的去除效果最好,DDTs去除率为27.48%,PAHs去除率为53.26%;修复结束后,土壤多酚氧化酶、过氧化氢酶均被激活,激活程度表现为过氧化氢酶多酚氧化酶,磷酸酶活性被抑制,使用Pearson双变量法对土壤酶活性与污染物去除率进行统计学分析发现,多酚氧化酶、磷酸酶与DDTs和PAHs去除率存在较好相关性,因此可以将这两种酶活性定义为修复过程中的一项微生态指标。     

Cl~-和SO_4~(2-)输入对辽河口芦苇湿地土壤有机碳矿化的影响

以辽河口芦苇(Phragmites australis)湿地土壤(0~10、10~20、20~30、30~40 cm)为对象,采用室内密闭培养-气相色谱法,研究了不同浓度氯盐(Cl~-)及硫酸盐(SO_4~(2-))输入对辽河口芦苇湿地土壤有机碳矿化的影响。结果表明,表层土壤(0~10 cm)有机碳矿化速率和累积矿化量显著高于下层土壤(10~40 cm)。在20 d培养期间,土壤有机碳矿化速率随时间整体呈下降趋势。Cl~-处理组,低浓度(75 mmol·L-1)处理促进了土壤有机碳矿化,高浓度(450 mmol·L-1)处理显著抑制了土壤有机碳矿化。SO_4~(2-)处理组,不同浓度SO_4~(2-)输入对各层土壤有机碳矿化速率无显著影响。Cl~-输入较SO_4~(2-)输入对辽河口芦苇湿地土壤有机碳矿化影响更明显。本研究表明,未来盐度的上升可能会加速辽河口湿地土壤碳的损失。     

基于Fisher-Pry模型的纤维素预处理技术成熟度分析

为了研究纤维素预处理技术成熟度情况,基于多源文献数据利用Fisher-Pry模型对蒸汽爆破法、酸处理法、碱处理法和生物法等主要预处理技术成熟度进行了研究。结果表明,蒸汽爆破法、酸预处理法及碱预处理法从2005年之后快速发展,目前基本处于成熟阶段,但由于这些方法本身存在水解产生抑制性产物、腐蚀性、成本高等缺陷,很难取得进一步的突破。生物法目前还正处于快速成长阶段,具有很大的前景,经过Fisher-Pry曲线拟合,预计生物法到2043年左右达到成熟。