微生物发酵法生产环磷酸腺苷研究进展

环磷酸腺苷(3',5'-cyclic adenosine monophosphate,cAMP)是普遍存在于生物机体内并起着十分重要作用的生理活性物质,称为第二信使。cAMP于1957年被首次发现报道,随后因为它在生命活动中的特殊地位和作用而被大量研究,外源性cAMP早在上世纪70年代就已开发成人类临床药物,在动物生产领域也有极大的潜在应用价值。目前已知临床用cAMP原料药全部由化学法合成。而微生物发酵法生产菌种则以节杆菌、枯草芽孢杆菌和酵母为代表;运用代谢调控机理和技术,用节杆菌发酵生产cAMP的产量据报道已达≥7.23 g/L,用枯草芽孢杆菌也已达到6~7g/L,而酵母作为典型的模式生物,虽然cAMP-PKA信号转导途径基础研究历史悠久,但发酵生产cAMP则近几年才有报道。目前,除了进一步改造菌株、优化发酵技术提高产量和解决分离提纯问题外,充分发挥微生物发酵法的潜力和优势、弥补化学法合成的不足,是赢得其产业化契机的关键。     

城市湖泊景观水体形态定量研究

湖泊水体形态是景观空间的重要组成部分,以往对于湖泊景观水体形态的研究多囿于定性描述,本文引入了定量方法对城市湖泊景观的水体形态展开研究,采用基本几何、分形几何与欧式几何形态指标对水体形态进行描述,以28个公众认可度高的城市湖泊为案例,通过定量评价得到水体形态指标数值或区间,并基于线性回归分析,探讨了各个指标之间的影响及关联,解析归纳了湖泊景观水体的“形态”特征。     

固定化硝化菌群联合芽孢杆菌处理对虾养殖废水

【背景】高度集约化的对虾养殖业面临着日益严重的水污染问题,同步高效降解养殖废水中的有机物、氨氮和亚硝酸盐是对虾养殖业健康可持续发展的重要保障之一。【目的】通过分别固定化硝化菌群(Nitrifyingbacterialconsortia,NBC)和芽孢杆菌,优化菌群空间结构,提高菌群功能,实现同步高效降解对虾养殖废水中的有机物、亚硝酸盐和氨氮,保障南美白对虾养殖的可持续发展。【方法】采集养殖虾塘底泥进行硝化细菌自养富集和连续培养,利用16S rRNA基因高通量测序技术分析硝化菌群组成。从5株芽孢杆菌中筛选化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)降解能力最强的菌株。选用吸附和成球效果好的无毒包埋材料,通过正交实验优化固定化配方提高机械强度。选择硝化菌群和芽孢杆菌最适使用浓度进行分别固定化并联合应用于对虾养殖废水的处理。【结果】高通量分析结果显示硝化菌群中变形菌门(Proteobacteria,61.10%)占绝对优势,具有自养硝化功能的类群丰度达12.69%并呈高多样性。还包含丰度达47.44%的具有反硝化功能或者潜在反硝化功能的优势菌群和丰度达12.85%的光合细菌,是高有机负荷下硝化作用的重要补充,并可通过反硝化作用实现真正脱氮。COD降解能力最强的是解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefacien)YL-10,48h内COD降解率达100%。固定化最佳配方为贝壳粉5%、海藻酸钠3%、交联剂氯化钙为4%、优化后的固定化小球其机械强度可达129.68m N。固定化使硝化菌群的氨氮和亚硝酸盐降解率分别提高了128.13%和130.11%(P0.05),但对芽孢杆菌YL-10的COD降解率无明显提高。1×10~8 CFU/mL为硝化菌群和芽孢杆菌YL-10在养殖废水中最适使用浓度。在固定化硝化菌群和芽孢杆菌YL-10联合作用下,对虾养殖废水的氨氮、亚硝酸盐和COD浓度在48h内分别由初始的6.32±0.12、5.69±0.11和65.29±1.14 mg/L降至0.03±0.03、0.06±0.01和0 mg/L (P0.05),降解率分别为99.57%、99.03%和100%。【结论】通过优化固定化有效提高硝化菌群的硝化作用,联合COD降解能力强的芽孢杆菌,同步高效降解对虾养殖废水中的有机物、氨氮和亚硝酸盐,为规模化应用于南美白对虾高密度养殖提供科学依据。     

玉米联合固氮菌Kosakonia radicincitans GXGL-4A转座突变体系的构建

【背景】长期以来,农业生产上过度施用化学氮肥造成了农田生态环境的破坏,引起土壤板结、次生盐渍化和重金属污染。此外,由于田间大量的氮素流失和淋溶导致水体富营养化和地下水污染,使得农产品硝酸盐含量超标,最终可能通过食物链危及人类的健康。因此,通过合理地开发和利用生物固氮菌,从而减少化学氮肥施用量,对于保护生态环境,促进农业的可持续生产具有十分重要的意义。【目的】对从玉米根部分离得到的联合固氮菌Kosakonia radicincitans GXGL-4A进行Tn5转座突变,从而创制大量的突变体,经筛选后应用于对固氮及其调控的分子机制和氮代谢调控网络解析等研究。【方法】以固氮菌K.radicincitans GXGL-4A为研究对象,通过PCR法克隆得到GXGL-4A菌株的亚硝酸还原酶基因nirBD。通过构建重组质粒pMOD-egfp-tet,并利用电击转化法将转座复合体导入GXGL-4A野生株,进行Tn5转座突变,从而获得大量突变菌株。【结果】筛选到4株亚硝酸盐还原酶活性显著降低的突变株,并克隆了突变株M36突变位点的侧翼序列。【结论】对玉米联合固氮菌K.radicincitans GXGL-4A进行Tn5转座突变是可行的,初步建立了该菌株稳定有效的插入突变技术体系。     

美国西部不同地区Grayia spinosa核DNA ITS序列分析

藜科植物Grayia spinosa是美国西部地区的特有种,多生长在干旱盐碱地,具有重要的生态价值。该研究测定了采自美国西部犹他州G.spinosa的nrDNA ITS序列,与Gen Bank中已提交的G.spinosa的所有ITS序列以及G.spinosa的四个近缘种作为外类群进行比较,分析了美国西部不同地区G.spinosa ITS序列的一级结构与其RNA二级结构的变异规律。结果表明:所有G.spinosa样品的nrDNA ITS序列长度在611~623 bp之间,GC含量在60.35%~61.0%之间,序列间共存在22个变异位点,5个为简约信息位点。各样品间的遗传距离在0.001 8~0.008 9之间,不同样品间的遗传距离与地理距离的相关性不显著。邻接法构建的系统发育树显示所有G.spinosa聚为一大支,与外类群形成明显分支。此外,利用RNAfold在线软件预测了G.spinosa ITS序列的RNA二级结构,将8个G.spinosa样品的RNA二级结构根据构型差异大体上分为四类,分别记为type A,B,C和D四类,主要变异出现在ITS1和ITS2区。所不同的是在G.spinosa ITS的一级结构分析中GSNE1与GSWA8体现出更近的亲缘关系,但二者的RNA二级结构差异明显,同时GSNE2、GSUT3、GSUT4、GSCA5、GSCA6、GSCO7在ITS序列一级结构分析中也体现出较近的亲缘关系,但是他们的RNA二级结构差异明显。这可能与ITS序列的RNA二级结构在进化中体现出更大的保守性有关。     

安徽省苔类植物新资料

该文报道了5种安徽苔类植物新记录,即刺茎拟大萼苔(Cephaloziella spinicaulis Douin)、钝角顶苞苔[Acrobolbus ciliatus(Mitt.)Schiffn.]、上海羽苔(Plagiochila shangaica Steph.)、日本小叶苔(Fossombronia japonica Schiffn.)和单月苔(Monosolenium tenerum Griff.),分别隶属于拟大萼苔科、顶苞苔科、羽苔科、小叶苔科和单月苔科。其中,顶苞苔科、小叶苔科和单月苔科为安徽省新记录科。同时,对这几个种的主要识别特征和地理分布进行了讨论。     

表观调控rDNA转录的研究进展

rDNA是控制细胞核糖体生物合成的串联重复基因,影响着整体蛋白质的翻译水平,与细胞生长代谢息息相关.由于rDNA序列具有多拷贝的重复特征,其转录除了受一般转录机制的调节外,还受多重表观调控机制的调节,精细调控着rDNA的转录状态.一般认为rDNA分为活跃和沉默两种状态,分别与活跃染色质标记和异染色质标记相关.近些年来,发现一种平衡态rDNA的存在,更加丰富了rDNA表观机制的研究.H3.3是一种H3组蛋白变体,是近些年来的研究热点,已有报道H3.3可能在分子伴侣HIRA的介导下整合进入活跃rDNA,然而沉默rDNA的维持是否也与H3.3的作用相关需要更多的探索.CTCF是rDNA重复单元间的绝缘子成分,与H3.3相关但并不清楚是否也调控着rDNA的转录.该综述讨论了几种调控rDNA表观状态的机制,并对可能参与该过程的新机制提出了设想.     

不同间伐强度下华北落叶松人工林土壤磷组分特征及其影响因素

间伐是人工林经营的重要措施,磷是森林生态系统的限制性养分元素之一,但间伐对土壤磷素的影响尚不明确.本研究采用Tissen改良的Hedley磷分级体系对土壤样品进行连续浸提,研究不同间伐强度[对照,未间伐;轻度间伐,15%;中度间伐,35%;重度间伐,50%]下山西太岳山好地方林场华北落叶松人工林表层土壤(0～10 cm)磷组分特征及其影响因素.结果表明: 与对照相比,中度间伐显著增强了土壤总无机磷含量;轻度和中度间伐显著增强了Resin-Pi、NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po、NaOH-Pi、微生物生物量磷和土壤酸性磷酸酶活性,显著降低了NaOH-Po含量;间伐对土壤全磷、总有机磷、稳定态磷(HCl-Pi、浓HCl-Pi和浓HCl-Po)和闭蓄态磷(Residual-P)的影响不显著.土壤有机碳含量、含水率、土壤微生物和酸性磷酸酶活性是影响土壤磷素有效性的重要因子.中度间伐能提高华北落叶松人工林土壤磷素的有效性.     

当归与激素合用对哮喘小鼠的治疗作用及其机制

目的：探讨当归与激素合用对哮喘小鼠的治疗作用及其机制。方法：取BALB/c小鼠随机分为对照组、血瘀模型组、哮喘模型组、氢化可的松组、当归组、氢化可的松与当归合用组（n=12）。采用卵白蛋白致敏、激发,复制哮喘模型;使用氢化可的松复制血瘀模型。观测当归、氢化可的松及其合用对小鼠血液流变学（全血黏度与血清TXB2含量）和哮喘（哮喘行为学、肺功能、肺指数与肺组织含水量）的影响,采用ELISA法、免疫组化法测定相关细胞因子和HMGB1/TLR4/NF-κB蛋白质的表达水平。结果：8 g/kg当归、0.05 g/kg氢化可的松及其合用可明显缓解哮喘行为学指标,提高肺功能,降低肺指数及肺组织含水量,降低BALF中TNF-α、IL-1β及IL-6水平,抑制肺组织HMGB1、TLR4及NF-κB蛋白质的高表达;当归与氢化可的松合用对提高哮喘小鼠肺功能、降低相关细胞因子（TNF-α、IL-1β及IL-6）水平明显优于单独使用当归组,抑制肺组织中TLR4和NF-κB蛋白质表达的作用优于单独使用当归或氢化可的松。二者合用后可缓解氢化可的松所致的小鼠血清TXB2含量升高、血液粘稠度增加。结论：当归与激素及其合用具有明显的平喘作用,抑制HMGB1/TLR4/NF-κB蛋白质合成是其平喘的机制之一。当归与激素合用改善肺功能的作用更强,可能与加强抑制TLR4/NF-κB合成有关。合用当归可缓解激素在治疗哮喘时引起的血液流变学异常变化。