Industrial Biosystems Engineering and Biorefinery Systems

The concept of Industrial Biosystems Engineering (IBsE) was suggested as a new engineering branch to be developed for meeting the needs for science, technology and professionals by the upcoming bioeconomy. With emphasis on systems, IBsE builds upon the interfaces between systems biology, bioprocessing, and systems engineering. This paper discussed the background, the suggested definition, the theoretical framework and methodologies of this new discipline as well as its challenges and future development     

木槿与野西瓜苗花特征和繁育系统的比较研究

为比较分析柱头裂片运动的野西瓜苗和不运动的木槿在花特征和繁育系统上的差异,对其花性状、花粉/胚珠比和不同授粉处理的座果率进行了测定。结果表明:(1)木槿与野西瓜苗在花冠大小、花瓣长及底宽、花萼长与宽、雄蕊长、最上轮雄蕊高度、雄蕊柱长及其底径、花柱长度和雌雄异位间均存在十分显著的差异(P<0.01),但二者的最下轮雄蕊高度间无显著性差异(P>0.05)。(2)木槿的花粉/胚珠比为874.90±20.79,繁育系统属兼性异交类型;野西瓜苗的花粉/胚珠比为24.72±0.68,繁育系统属专性自交类型。(3)木槿自然套袋的座果率为0%,人工自交为2.04%,人工杂交为35.85%;野西瓜苗自动自交和人工自交的座果率均为100%,人工杂交为95.30%。木槿与野西瓜苗在花性状、花粉/胚珠比及花部行为等方面形成了与其繁育系统(兼性异交vs.专性自交)相适应的花特征。     

新版DELTA系统在植物分类学中的应用——以羊茅属研究为例

DELTA系统是针对分类学研究开发的综合性多功能软件包。新版DELTA系统在运行环境、程序、指令、界面、操作方式及中文字符处理等重要功能上比旧版本均有较大改进。作为国际分类学数据库数据交换标准,应用该系统可以规范分类学描述,对研究中所有常用性状进行识别和处理,自动生成各个研究对象分类学特征描述并对其进行详尽的相似性和差异性比较,对性状特征和分类单元进行注释和图像示例,将数据转换为数量分类学或分支分类学所需格式以生成树状图,自动生成检索表,建成基于本地和网络的交互式专家辅助鉴定系统等。DELTA系统作为植物分类学研究的常用手段和工具是非常适合及大有帮助的。     

卵形鲳鲹对刺激隐虫的免疫应答和免疫保护研究

用刺激隐核虫(Cryptocaryon irritans)的幼虫对卵形鲳NFDA8(Trachinotus ovatus)进行腹腔注射和体表感染,然后每隔一周用阻动试验(Immobilization assay)检测免疫鱼的抗血清和皮肤培养液对刺激隐核虫幼虫的阻动效价,在第14周中,分别用亚致死剂量和致死剂量的刺激隐核虫幼虫对免疫鱼攻毒以检测所产生的免疫保护力.实验结果显示:两种免疫方法都能让卵形鲳鲹的血清和皮肤生成阻动刺激隐核虫幼虫的特异性抗体,并能使被免疫鱼获得明显的免疫保护,但是体表感染免疫组的血清和皮肤培养液的阻动效价都要比腹腔注射免疫组高,所获得的免疫保护力也更强.同时还发现,免疫鱼血清和皮肤培养液中的抗体存在明显的差异:两者的最初生成时间、达到峰值的时间、变化规律以及阻动效价等都不一致.因此,我们推测鱼类的系统免疫应答和皮肤黏膜免疫应答有可能是相互独立的,或者是不同步的.鱼类的体液免疫应答,特别是黏膜免疫应答对抵御刺激隐核虫的感染起了重要的作用,采用刺激隐核虫虫体疫苗可能成为预防海水鱼类白点病的一种选择.     

集胞藻PCC6803 priA基因的突变体

目前对蓝藻的高温耐受性研究主要集中在热激蛋白和光系统II放氧蛋白复合体的外周蛋白基因,如放氧蛋白复合体的3个外周蛋白基因psbO、psbU和psbV[1-4],热激蛋白基因htpG[5]和hsp17[6],而对于是否存在其他耐受高温所需基因尚未进行系统的筛选.     

水温对中华鲟血清活性氧含量及抗氧化防御系统的影响

本文通过对12℃、21℃、26℃、31℃水温环境中的中华鲟的血清活性氧(ROS)含量、谷胱甘肽(GSH)含量、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活力的测定,表明水温对中华鲟体内自由基水平及其抗氧化防御体系有着显著的影响.在鲟鱼存活的水温范围内,中华鲟依靠自身的抗氧化防御系统,可以抵御活性氧含量的变化可能产生的损害,但这种抵御作用因水温的不同而表现出不同的特点.结果表明,随着水温的升高,血清ROS和MDA含量显著升高,ROS和MDA均与水温有显著的正相关性;GSH含量随水温先升高后降低,21℃时含量最高;26℃和31℃中的SOD活力要显著高于其他温度组;GSH和SOD与水温(T)具有显著的相关性:SOD=-7.7972 17 228 T-0.2821 T2(r=0.8923,p<0.01),GSH=-146.58 32.3951 T-0.7427 T2(r=0.8661,p<0.01).在试验期间,各温度组的中华鲟的血清CAT活性并没有发生显著变化.血清MDA含量和血清ROS含量之间具有显著的正相关关系,高温(26℃和31℃)状态下ROS产生增加而造成脂质过氧化反应增加,其增加程度要显著高于其他温度组,产生一定程度的氧化应激;而低温和适温环境虽然存在ROS随水温升高而升高的规律,但血清SOD活性和血清ROS含量之间存在显著的正相关关系.试验结果表明,在一定的温度范围内,中华鲟体内的抗氧化剂和抗氧化酶系统维持着体内自由基的"自稳态",使机体的脂质过氧化反应处于较低的状态.     

一种利用Cre/loxP系统进行标记基因删除与靶基因置换的细胞模型研究

Cre/lox系统可以介导DNA的定点插入和定点删除,可利用其实现转基因动物中"友好位点"的重复利用及标记基因的有效删除.为直观地评估该系统介导的以上两种重组反应的效果,通过标记基因并利用大鼠乳腺癌细胞系SHZ-88进行了模型研究.首先构建了两个载体:a.整合载体pTE-lox2272-DsRed-loxP-GFP-loxP,含有红色荧光标记基因DsRed和绿色荧光标记基因GFP;b.置换载体pT-lox2272-neo-loxP,含有筛选标记基因neo,用以置换DsRed基因.然后,用整合载体转染SHZ-88细胞,并随机挑取了3个同时表达DsRed和GFP的稳定整合细胞克隆.随后用置换载体和Cre表达载体PBS185对以上每个克隆分别进行了3次共转染,通过G418筛选并扩增培养后,总共获得1 070个克隆.通过分析标记基因DsRed和GFP在这些克隆中的表达情况:Cre介导的删除效率为91.1%,定点置换效率为29.3%.最后对部分克隆进行了PCR和DNA印迹鉴定,分子鉴定结果与发光的表型状况一致.这一方法为Cre/lox系统在转基因家畜生产中的进一步应用提供了实验依据.     

用“增强子陷阱”技术构造并筛选果蝇UAS/GAL4系统中GAL4新品系及脑基因表达图谱数据库的开发

"增强子陷阱"技术是建立果蝇脑全基因组表达图谱及其数据库的重要方法.筛选获得新特异表达的GAL4品系,可为进一步研究果蝇脑神经在学习记忆功能提供强有力的基因工具.通过"增强子陷阱"技术来获得果蝇突变体,并与报告转基因果蝇(UAS-EGFP)杂交,用荧光显微镜观察成年果蝇脑内荧光分布,从而获得该突变体的脑基因表达图谱,在此基础上利用JavaScript来建立果蝇脑全基因组表达数据库.目前获得基因突变体果蝇2 677种,大部分在果蝇脑中有表达,其中在果蝇嗅觉学习记忆相关脑区蘑菇体表达的基因有368个,且有部分基因特异地表达在某些传导通路上.这些果蝇基因突变体库及其表达图谱为进一步研究各基因的功能及作为遗传工具来研究各脑区结构和功能提供极大方便.     

区域农业经济发展的能值分析

运用能值分析法,研究了辽宁省朝阳与抚顺2个农业经济系统在25年的发展过程中资源利用、产品生产、环境压力以及可持续性的变迁.结果表明:2个农业系统的生产过程对购入资源的依赖性都呈增强的态势,由于较多依赖于购入的不可更新资源,生产过程对当地环境产生较大压力;25年中,系统的生态可持续性急剧下降.在这一过程中,朝阳农业系统表现出可持续性的更快下降,能值可持续指数从1.25下降到0.11;同样的工业化过程给朝阳较脆弱的环境带来更大的压力;与投入更多不可更新资源相比,环境的保护与恢复应该是减少本地不可更新资源流失的更优策略.     

四川省汶川县生态经济系统能值分析

基于能值理论和分析方法,应用统计和实地调查数据,对四川省汶川县1982-2002年的生态经济系统进行了分析.结果表明:汶川县的经济水平较低,规模较小;主要能值投入为可再生资源;能值产出中不可再生资源能值占大部分,主要来自矿产资源和水泥生产;研究区输出大量能值,项目包括矿产资源和木材资源,大量的能值输出,特别是木材能值输出已使得研究区脆弱的生态环境出现生态问题;汶川县的人均能值消费水平较低,生活水平不高;研究区应注意经济与生态的协调发展.