蛋白酶抑制剂对含水生菜种子耐冻性的影响

选取生菜(Lactuca sativa)种子作为试材,外源添加蛋白酶抑制剂2-硝基苯甲酸[5,5'-Dithiobis-(2-nitrobenzoic acid),DTNB]对种子吸胀处理,通过程序降温,分析2-硝基苯甲酸对低温下种子发芽率及生理活性的影响。结果表明,低温下含水生菜种子的致死温度为–20 ℃;外源添加2-硝基苯甲酸2 mmol·L–1时种子发芽率最高,即对种子活性的保护效果显著;在此浓度下种子内SOD活性比对照提高1.38倍,羟基自由基清除能力提高1.17倍;与对照组相比产生两种新的蛋白11 S种子贮藏球蛋白Jug r4和11 S种子贮藏球蛋白2,均属于球蛋白家族,可提高含水种子的耐冻性;低温下种子内积累更小分子量的球蛋白多肽,对种子具有低温保护效果。综上,低温条件下生菜种子产生一定的抗冷反应,外源添加2 mmol·L–1 2-硝基苯甲酸可提高含水种子发芽率及生理活性,产生抗冻蛋白,积累更小分子量的球蛋白多肽进而提高种子抗冻性。     

在小鼠心跳骤停期间应用中度低温对复苏后抗氧化物酶活性的影响

目的：低温在许多小鼠心跳骤停后复苏模型的研究中被证实是有效的。心跳骤停后释放的氧自由基是产生继发性损伤的一个重要机制。本研究旨在探索心跳骤停期间应用中度低温对复苏后抗氧化物酶活性的影响。方法：用氯化钾诱导8min心跳骤停。此实验分为常温心跳骤停组（NCA）、低温心跳骤停组（HCA）TL对照组。HCA组在心跳骤停5min后开始降温使核心温度维持在（30．0±1．0）℃。应用胸部按压和肾上腺素来复苏。在心跳骤停两组各选择三个时间点：复苏后1h、4h和24h。测量超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）在心脏和肝脏的活性。结果：实验动物在HCA组比常NCA组生存率高。HCA组比NCA组复苏时间明显延长。与NCA组相比,HCA组复苏后24h的SOD活性在肝脏表达明显降低。与NCA组相比,HCA组复苏后4h的CAT活性在肝脏表达显著增高。结论：在心跳骤停过程中,与正常体温相比,应用中度低温能够提高生存率。与正常体温相比较,在心跳骤停中期间应用中度低温不影响心脏的SOD与CAT活性,应用中度低温在肝脏可延迟性抑制SOD的活性并且短暂提高CAT活性。     

微生物脂肪酶稳定性研究进展

脂肪酶广泛应用于食品、药物、生物燃料、诊断、生物修复、化学品、化妆品、清洁剂、饲料、皮革和生物传感器等工业领域,微生物脂肪酶是商品化脂肪酶的重要来源。高温、酸性、碱性和有机溶剂等恶劣的工业生产环境使得脂肪酶的进一步工业应用受到限制,获取稳定性好的脂肪酶成为打破这一限制的关键环节。本文重点对提高微生物脂肪酶稳定性的策略进行了综述:挖掘极端微生物脂肪酶资源;利用定向进化、理性设计和半理性设计等蛋白质工程策略改造脂肪酶;利用物理吸附、封装、共价结合和交联等酶的固定化技术提高脂肪酶的稳定性;利用物理/化学修饰、表面展示以及多种改良策略相结合提高脂肪酶的稳定性。结合作者前期对酶工程的研究发现,新型酶催化剂的获得应该基于明确的设计思路,结合多种改造方法,基于定向进化-理性设计、定向进化-半理性设计、蛋白质工程-酶的固定化、蛋白质工程-物理/化学修饰、酶的固定化-物理/化学修饰等组合改造,比单一的改造方法具有更高的效率。     

极端嗜热古菌8oxoG DNA糖苷酶的研究进展

7,8二氢-8-氧鸟嘌呤(7,8-dihydro-8-oxoguanine,8oxoG)是一种常见的DNA损伤碱基。由于8oxoG能够与腺嘌呤配对,在DNA中的8oxoG被修复之前进行复制,DNA将会产生GC→TA的突变,从而造成基因组的不稳定。目前,碱基切除修复(Base excision repair,BER)是修复DNA中8oxoG的经典途径,其中8oxoGDNA糖苷酶(8-oxoguanineDNAglycosylases,OGG)是启动BER途径的关键酶。研究发现,OGG能够识别和切除DNA中的8oxoG,从而阻止细胞内GC→TA突变的积累。目前,OGG分为3个家族:OGG1、OGG2和AGOG (archaeal 8oxoG DNA glycosylase),广泛分布于细菌、古菌和真核生物。古菌基因组的序列表明,它们至少编码一种OGG。目前,对源自细菌和真核生物的OGG已进行了大量的研究,但是关于极端嗜热古菌OGG的研究相对较少,尚处于初期阶段。本文综述了极端嗜热古菌OGG的研究进展,并对今后的研究提出了展望。     

三株芽胞杆菌菌株对松材线虫低温存活与繁殖的影响

为明确细菌在松材线虫生态适应性中的作用,本研究选择与致病相关的松材线虫伴生细菌GD1、马尾松内生细菌GD2以及具有杀松材线虫活性的湿地松内生细菌NJSZ-13为试验对象,测定经这3株芽胞杆菌菌株3个浓度低温驯化10、15和20 d后,在冷冻条件下松材线虫强毒虫株AMA3、中毒虫株AA3和弱毒虫株YW4的存活率和繁殖量。结果表明：低温驯化15 d和20 d后3株菌株对不同毒力线虫的活力影响较驯化10 d后的更显著。在低温驯化15 d、-20℃冷冻处理1 h后,5×10⁶ CFU/mL浓度菌株GD1处理下,虫株AMA3、AA3和YW4的存活率分别为77.22%、83.68%和84.26%,与对照差异显著;5×10⁵ CFU/mL浓度菌株GD1处理下,虫株AMA3、AA3和YW4的存活率分别为75.76%、80.67%和81.50%,与对照差异显著。5×10⁶ CFU/mL和5×10⁵ CFU/mL浓度菌株GD2处理下,与GD1处理组结果相似,菌株NJSZ-13处理组则与菌株GD1和GD2的结果相反。低温驯化15 d、-20℃冷冻处理1 h后,5×10⁶ CFU/mL浓度菌株GD1处理下,虫株AMA3、AA3和YW4的繁殖量分别为7 530、9 317和12 793条/皿,与对照（3 192、3 840和5 823条/皿）差异显著;5×10⁵ CFU/mL浓度菌株GD1处理时,3个虫株的繁殖量均与对照差异显著。而菌株GD2和NJSZ-13处理后,3个虫株的繁殖量均无显著变化。表明不同芽胞杆菌对松材线虫的低温适应性影响存在差异,松材线虫伴生细菌GD1和马尾松内生细菌GD2能增强其低温适应性,而湿地松内生细菌NJSZ-13菌株则相反。     

冰川细菌冷杆菌属的多样性研究进展

冰川作为地球主要的冰冻圈环境之一,蕴藏着丰富的低温微生物资源。1976年,Inoue Komagata从南极分离出一株嗜冷细菌,直到1997年,以这株嗜冷菌为模式物种,建立了冷杆菌属(Cryobacterium),同时该菌株被命名为嗜冷冷杆菌(Cryobacterium psychrophilum)。冷杆菌属物种主要分布于南北极、青藏高原冻土、冰川等低温环境,但与冰川等环境中其他常见类群相比丰度较低,属于稀有类群。目前,该属已有15个有效描述种,其中包含严格的嗜冷菌,但不同种对温度的耐受性有差异,因此是研究低温环境细菌进化和物种形成的良好材料。该属菌株可产生β-类胡萝卜素、低温酶等生物活性物质。本文综述了冷杆菌属的分布、生物学特征;通过对GenBank中冷杆菌属纯培养菌株的全基因组序列进行平均核酸序列一致性(average nucleotide identity,ANI)计算和聚类分析,明确其精确的分类地位,评估了该类群物种多样性;并讨论了冷杆菌在食品加工、医药卫生所需的生物活性物质的应用潜力。     

新疆额尔齐斯河流域冷水鱼肠道耐低温乳酸菌的分离筛选及其遗传差异

[目的]从新疆阿勒泰地区额尔齐斯河流域冷水鱼肠道中分离耐低温的乳酸菌,挖掘乳酸菌的物种和遗传多样性,为低温乳酸菌生物技术研发提供优良菌种.[方法]利用MRS、Elliker两种不同培养基从9种冷水鱼肠道中,分离筛选出耐低温菌,测定细菌最适生长温度并进行常规生理生化实验.根据16S rRNA基因序列初步确定耐低温菌的系统进化地位,并采用BOX、(GTG)5、ERIC三种不同的引物进行rep-PCR,对16S rRNA基因高度同源性的菌株进一步区分.[结果]分离得到78株耐冷菌,最终确定有24株为耐低温乳酸菌,菌株的最适生长温度在15-24℃之间.系统发育分析结果表明:24株耐低温乳酸菌隶属于6个属,其中肉杆菌属(Carnobacterium)3株,乳球菌属(Lactococcus)9株,肠球菌属(Enterococcus)7株,环丝菌属(Brochothrix)1株,魏斯氏菌属(Weissella)2株,链球菌属(Streptococcus)2株.指纹图谱聚类分析树状图显示乳球菌属(Lactococcus)和肠球菌属(Enterococcus)存在种及菌株水平上的遗传差异,前者包括4个种,后者2个种.[结论]新疆额尔齐斯河流域冷水鱼肠道中分离的耐低温乳酸菌以球菌为主,没分离到常见的乳杆菌,需进一步完善分离培养的方法,深入挖掘和研究其物种多样性和遗传多样性.     

低温对蝶蛹金小蜂卵成熟及其数量动态的影响

寄生蜂卵成熟动态影响其产卵决策行为,因而对于认识寄生蜂搜寻行为生态学机理具有重要意义。以蝶蛹金小蜂(Pteromalus puparum)-菜粉蝶(Pieris rapae)为模式生物,首先连续3周每隔24 h详细观察子代蜂幼期不同发育阶段的体型、卵巢管以及寄主蛹的外部形态,以此为基础观察了低温处理(模拟越冬温度)被寄生蛹对子代蜂成熟卵数量动态的影响。蝶蛹金小蜂胚后发育历时约2周,其中卵期1 d;幼虫历期约7 d。初孵幼虫体透明;胚后第3—6天体积快速增大,然后减缓,体色由绿变黄;胚后第8天进入预蛹,第9—12天蛹淡色,复眼由淡黄变为深红,第13—14天蛹暗黑色,并逐渐带有金属光泽。卵巢管在羽化当天即开始沉积卵黄,并在羽化后1—4 d连续增加直到出现卵吸收;羽化后5—6 d成熟卵数量增速不明显甚至略有减小。寄主蛹随子代蜂从卵发育至幼虫再到蛹体色从绿色变为灰褐色再到土黄色。低温处理被寄生的寄主蛹(寄生蜂处于老熟幼虫或蛹期)后,羽化成虫的卵巢管略细,成熟卵数量较少。成熟卵数量的变化不仅受低温处理的影响,而且受雌蜂体型大小和日龄的影响;低温处理明显减缓卵成熟速率,各日龄期成熟卵数量均明显减少;适温下成熟卵数量于羽化后第4天达到峰值,而低温处理下成熟卵数量达到峰值的时间延迟至第7天。研究表明,越冬低温对来年羽化的蝶蛹金小蜂卵成熟动态具有不良影响。     

低温下抗氧化酶活性与冬油菜根细胞结冰关系的初步研究

以4个抗寒性不同的油菜品种的根为材料,于低温试验箱内连续降温处理(4℃/24 h,0℃/24 h,-3℃/24 h,-6℃/24 h,-9℃/24 h,-15℃/24 h,-21℃/24 h),检测其抗氧化酶(POD、CAT)活性,并结合POD同工酶电泳和冷冻前后幼苗的形态变化特征,探讨油菜根部抗氧化酶活性变化与细胞冰冻状态间的相关性以及油菜根的抗冻机理.结果显示:(1)弱抗寒性油菜品种(‘临油7号’和Vision)在低温冷冻后,叶面出现大量水渍,之后叶片萎缩直至焦枯,根部出现水渍后软化直至干枯死亡;强抗寒性品种(‘陇油6号’和‘陇油8号’)在冷冻后不产生水渍或水渍极少,其根在冻后损伤也较轻微.(2)在连续冷冻条件下,弱抗寒性油菜根部POD和CAT活性在降温初期有较大幅度的变化,之后就保持恒定,说明根部细胞已完全结冰;而强抗寒性油菜根部POD和CAT活性在降温初期变化较小,后期持续大幅增加,表明根部细胞仍保持溶液状态;POD同工酶分析也反映出类似的变化规律.研究表明,低温下冬油菜根部抗氧化酶活性变化和细胞冰冻状态之间存在相关性;细胞结冰通常会给植物造成致死性伤害,强抗寒油菜品种能安全越冬的关键就是能通过某种机制避免细胞内结冰,其结冰温度越低,抗寒性越强.     

棉花幼苗对不同程度低温逆境的生理响应

以‘新陆早33号'(冷敏感)和‘中棉所50号’(高耐寒)棉花品种为材料,采用人工模拟低温方法,研究不同温度和时间处理下棉花幼苗叶片抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的响应特征,探讨不同温度胁迫下棉花的抗逆机制.结果显示:(1)随胁迫温度降低、胁迫时间延长,两参试棉花品种幼苗遭受低温伤害的程度逐渐加剧,尤以5℃和0℃处理表现最为明显.(2)经15℃及10℃处理后,植株叶片REC、POD活性、SP和Pro含量总体上随胁迫时间延长而提高,MDA含量、APX活性和SS含量则先升后降,并均于处理24 h时达峰值;而在5℃及0℃处理下,REC和SOD、POD活性以及MDA、SS、SP含量迅速上升,APX活性、Pro含量则呈先升后降的变化趋势.(3)与‘新陆早33号,相比,‘中棉所50号’在各处理水平下均可保持更大的抗氧化酶活性和渗透调节物质含量上升幅度.研究表明,在不同程度低温逆境中,棉花幼苗可通过调节抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,启动相应抗逆调节方式来维持代谢平衡,增强抗逆性;高耐寒性品种在低温逆境中具有更灵敏、高效的活性氧清除能力和渗透调节响应机制,从而有效抵御低温逆境伤害.