高耐酸酒酒球菌常压室温等离子体诱变选育及其苹果酸-乳酸发酵研究

【目的】为选育出高度耐酸性酒酒球菌（Oenococcus oeni）突变菌株,研究其胁迫耐受性能及苹果酸-乳酸发酵（malolactic fermentation,MLF）能力。【方法】以酒酒球菌SD-2a为出发菌株,通过常压室温等离子体（atmospheric and room temperature plasma,ARTP）诱变技术,筛选高耐酸性酒酒球菌突变菌株,并探究其乙醇耐受性及在模拟酒和葡萄酒条件下的MLF能力。【结果】经过ARTP诱变处理后,利用pH 3.0的胁迫传代培养和分离纯化等,获得了5株β-葡萄糖苷酶活性较好的耐酸突变菌株,且在高乙醇浓度下表现出了较好的耐乙醇性。其中突变菌株ARTP-2在模拟酒中的β-葡萄糖苷酶活性和l-苹果酸累积降解量最高,且其在葡萄酒中l-苹果酸降解速率快于出发菌株,在第18天完成MLF,发酵后的葡萄酒香气成分的含量显著高于接种SD-2a的酒样。【结论】突变菌株ARTP-2具有良好的胁迫耐受性和MLF能力,对葡萄酒的香气起到积极的作用,为进一步开发优质的MLF商业发酵剂奠定基础。     

光/暗对玉米叶片果糖-6-磷酸激酶-2和果糖-2,6-二磷酸酯酶活力的影响

比较了照光和黑暗条件下玉米叶片果糖—6—磷酸激酶—2(PFK-2)和果糖—2,6—二磷酸酯酶(FBPase-2)的活力变化。当玉米植株从暗中转入光下后,其叶片PFK—2的活力随光照时间的延长而逐渐降低,而FBPase-2活力变化不明显;从光下转入暗后叶片PFK-2活力明显上升,FBPase-2活力仍无明显变化;其PFK-2/FBPase-2比值在光处理时下降,暗处理时上升。同时叶片中果糖—2,6—二磷酸的含量与PFK-2/FBPase-2活力比值的变化趋势一致。连续光照 20 h,PFK-2活力持续下降,表明PFK-2的光钝化现象与玉米植株的昼夜节律变化无关。     

川东南古蔺铁索桥剖面志留系石牛栏组上段生物-沉积相特征

川东南古蔺铁索桥剖面志留系兰多维列统沉积时的古地理位置处于滇黔桂古陆之北的陆表海环境。埃隆阶上部石牛栏组从下段薄层泥状灰岩形成之后,相变为上段的生屑-砂屑灰岩夹含少量粉砂质泥岩,展示海水深度变浅的过程。本文基于该剖面露头和灰岩薄片鉴定,专述石牛栏组上段生物-沉积类型并分析浅海环境指标。石牛栏组上段粉砂质泥岩中大化石稀少,而灰岩层中底栖型后生动物壳相化石具有中等多样性,少量出现能鉴定属级的大化石密集层,可识别3种不同水动力强度改造的腕足类介壳滩;该段上部赋存珊瑚-层孔海绵原地格架生长建造的小型点礁,标定了该时期最接近滇黔桂古陆的后生动物造礁群落生态域分布点。石牛栏组上段不同粒度的壳相生屑颗粒与泥状灰岩砂屑构成灰岩的重要组分;海底环境指标,特别是不同水动力强度作用主导了灰岩中颗粒与灰泥含量的差异。     

靶向RNA的CRISPR-Cas系统研究进展

CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)-Cas(CRISPR associated proteins)系统是细菌和古细菌抵抗噬菌体、质粒等外源遗传物质的一种适应性免疫系统,该系统利用一种特殊的RNA(CRISPR RNA,crRNA)指导的内切酶来切割与crRNA相互补的外源遗传物质,从而阻碍外源核酸的侵染。根据效应复合物组成形式的不同,CRISPR-Cas系统分为1类(Ⅰ型、Ⅳ型和Ⅲ型)和2类(Ⅱ型、Ⅴ型和Ⅵ型)两大类。目前已发现多个CRISPR-Cas系统具有非常强的特异靶向RNA编辑能力,如Ⅵ型CRISPR-Cas13系统和Ⅲ型CRISPR-Cas7-11系统。随着研究的深入,相关系统在RNA编辑领域应用日渐广泛,使其成为基因编辑的有力工具。本文介绍了靶向RNA的CRISPR-Cas系统的组成、结构、分子机制以及其潜在应用,这为更好地研究该类系统的作用机制奠定基础,也为后期开发为稳定的基因编辑工具提供新的思路。     

解淀粉芽胞杆菌hemX基因缺失对血红素合成的影响

血红素是一种广泛存在于生物体中的卟啉类化合物,具有多种生理功能。解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)具有易于培养、分泌表达能力较强等特点,是一种重要的工业菌株。为了筛选血红素合成的最优出发菌株,以不添加和添加5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid, ALA)的方式,对实验室保藏菌株进行筛选,发现不添加ALA时,菌株BA、BAΔ6、BAΔ6ΔsigF的血红素产量无明显差别;然而添加ALA后,BAΔ6ΔsigF的血红素产量和比生产能力均为最高,分别达到200.77μmol/L和615.70μmol/(L·g DCW)。因此,以BAΔ6ΔsigF为出发菌株,敲除编码细胞色素组装蛋白HemX的hemX基因,探究其在血红素合成途径中的作用,发现敲除菌株发酵液明显变红,且生长未受到明显影响;摇瓶发酵12 h时ALA浓度最高,为82.13 mg/L,略高于对照的75.11 mg/L;不添加ALA时,血红素产量和比生产能力分别为对照的1.99倍和1.45倍;添加ALA后,血红素产量和比生产能力分别为对照的2.08倍和1.72倍;实时定量荧光PCR...     

聚苯乙烯纳米塑料-植物蛋白冠的形成与特征

为探究聚苯乙烯纳米塑料-植物蛋白冠的形成过程以及蛋白冠的形成对植物可能造成的影响,本研究选用3种平均粒径为200nm不同表面修饰的聚苯乙烯纳米塑料微球和新几内亚凤仙(Impatiens hawkeri)为对象,将3种聚苯乙烯纳米塑料分别与新几内亚凤仙的叶蛋白提取物进行反应,反应时间分别为2、4、8、16、24、36 h。利用扫描电镜(scanning electron microscopy, SEM)观察其形貌变化,原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)进行表面粗糙度测定,使用纳米粒度和zeta电位分析仪测定水合粒径及zeta电位,液相色谱-串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS/MS)鉴定蛋白冠的蛋白成分。从生物学过程、细胞组分以及分子功能3个方面对蛋白进行分类,研究不同表面修饰的纳米塑料对蛋白的吸附选择,探究聚苯乙烯纳米塑料-植物蛋白冠的形成与特征,预测蛋白冠对植物造成的可能影响。结果表明：随着反应时间增加,纳米塑料的形貌变化越发明显,表现为尺寸和粗糙度的增加和稳定性的增...     

利用酵母菌生产有机酸的研究进展

有机酸是含有一种或多种低分子量酸性基团(如羧基、磺酸基)的可生物合成的有机化合物,广泛应用于食品、农业、医药、生物基材料工业等领域。酵母菌具有生物安全、抗逆性强、底物谱广泛、方便遗传改造,以及大规模培养技术成熟等独特优点,因此利用酵母菌生产有机酸的研究日益受到国内外学者的关注。目前利用酵母生产有机酸还存在浓度低、副产物多,以及发酵效率低等缺陷。随着酵母菌代谢工程和合成生物学技术的发展,利用酵母菌生产有机酸取得了快速进展。本文总结了利用酵母合成11种有机酸的研究,包括内源和异源合成的大宗羧酸和高价值有机酸,并对该领域的未来研究方向进行了展望。     

植物乳杆菌谷氨酸脱羧酶催化pH范围的理性改造及高效转化生产g-氨基丁酸

γ-氨基丁酸可由谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase, GAD)催化谷氨酸一步合成,反应体系成分简单、环境友好。然而,绝大多数GAD酶催化pH偏酸性且反应范围狭小,需要加入无机盐维持最适催化环境,增加了生产附加成分。此外,随着产物γ-氨基丁酸的生成,溶液pH会逐渐上升,不利于GAD酶的持续转化。本研究首先从实验室保藏的一株高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)中克隆得到谷氨酸脱羧酶LpGAD,基于酶蛋白表面电荷修饰,选择9个位点进行定点突变及组合突变,酶学性质表征结果显示三突变体LpGAD^{S24R/D88R/Y309K}在催化pH区间内酶活力整体提高,尤其拓宽了在偏中性pH 6.0下的酶活,为野生酶的1.68倍。接下来,通过分子动力学模拟解析了酶活提高的机理。此外,将Lpgad与Lpgad^{S24R/D88R/Y309K}突变基因分别在谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum) E01中过表达,通过优化确定了摇瓶最适转化条件为反应温度40 ℃,菌体量OD₆₀₀=20,底物L-谷氨酸100.0 g/L,5-磷酸吡哆醛添加量为100 μmol/L。5 L发酵罐中,不调节pH,通过分批投料底物L-谷氨酸,γ-氨基丁酸产量高达402.8 g/L,较对照菌株提高了1.63倍。本研究成功拓宽了LpGAD的pH催化范围及酶活,提高了γ氨基丁酸的转化效率,为实现其规模化工业生产奠定了基础。     

不同结香方法对土沉香木质部芳香物质形成的影响*

探究不同结香方法对土沉香木质部芳香物质形成的影响,为创新和优化土沉香结香技术提供理论参考。设置钻孔、火烧孔和黄绿墨耳菌溶液3个结香处理,12个月后取样检测各处理的土沉香木质部组织变色范围、淀粉和可溶性糖含量,并用95%乙醇(色谱纯)提取个处理土沉香样品的醇溶提取物,测定沉香四醇和主要芳香物质成分。结果表明：(1) 黄绿墨耳菌溶液处理的土沉香木质部组织变色范围最大,纵向变色距离最长达120cm,横向变色距离最宽达3.84cm;钻孔和火烧孔处理,纵向变色距离均超过120cm,但横向变色距离最宽仅为0.58cm和1.06cm。(2) 3种结香处理的土沉香木质部组织淀粉含量均显著低于CK (P＜0.05),降幅范围在24.82~55.25%;黄绿墨耳菌溶液和火烧孔处理的土沉香木质部组织可溶性糖含量均显著高于CK (P＜0.05),钻孔与CK差异不显著((P＞0.05)。(3)钻孔、火烧孔和菌液处理沉香醇溶性提取物含量达到11.84%、13.26%和21.08%,显著高于CK (P＜0.05);沉香四醇含量达到0.18%、0.26%和0.42%,对照处理未检测出沉香四醇。(4) 钻孔、火烧孔和黄绿墨耳菌溶液处理的土沉香芳香物质中分别鉴定出29种、33种和36种,主要成分包括色酮及其衍生物、沉香螺醇、愈创木醇、香树烯、苄基丙酮、二氢卡拉酮、枯苏醇、α-檀香醇和壬醛。说明黄绿墨耳菌溶液诱导土沉香木质部组织变色范围最大,淀粉含量消耗和可溶性糖增幅最大,醇溶提取物、沉香四醇含量及其芳香物质积累的效果最优。     

ε-聚赖氨酸抑菌性能的研究进展

ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)是抑菌谱广泛的天然抑菌剂,由通过α-羧基与ε-氨基连接的25–35个赖氨酸聚合而成。ε-PL主要由白色链霉菌发酵生产所得,比化学生产更加高效和环保。ε-PL具有水溶性好、耐热和对环境无污染等特点,具有良好的应用前景。本文从发酵生产入手,着重综述了ε-PL对各种微生物抑菌性能、抑菌机制及抑菌机制模型的研究进展。推测ε-PL是通过对细胞膜的破坏而改变细胞的通透性,或者作用到细胞内引起活性氧(reactive oxygen species, ROS)胁迫而影响调节基因的表达,从而起到抑菌作用。根据这2种抑菌方式分别建立了相应的抑菌模型,即毡毯模型和ROS诱导细胞凋亡模型。本文可为ε-PL对微生物抑制性能的深入研究提供依据,同时也提出了ε-PL抑菌机制的新模型,为扩展ε-PL应用领域提供了一定的参考。