Generation of a highly attenuated strain of Pseudomonas aeruginosa for commercial production of alginate

Alginate is an important polysaccharide that is commonly used as a gelling agent in foods, cosmetics and healthcare products. Currently, all alginate used commercially is extracted from brown seaweed. However, with environmental changes such as increasing ocean temperature and the increasing number of biotechnological uses of alginates with specific properties, there is an emerging need for more reliable and customizable sources of alginate. An alternative to seaweed for alginate production is Pseudomonas aeruginosa, a common Gram-negative bacterium that can form alginate-containing biofilms. However, P. aeruginosa is an opportunistic pathogen that can cause life-threatening infections in immunocompromised patients. Therefore, we sought to engineer a non-pathogenic P. aeruginosa strain that is safe for commercial production of alginate. Using a homologous recombination strategy, we sequentially deleted five key pathogenicity genes from the P. aeruginosa chromosome, resulting in the marker-free strain PGN5. Intraperitoneal injection of mice with PGN5 resulted in 0% mortality, while injection with wild-type P. aeruginosa resulted in 95% mortality, providing evidence that the systemic virulence of PGN5 is highly attenuated. Importantly, PGN5 produces large amounts of alginate in response to overexpression of MucE, an activator of alginate biosynthesis. The alginate produced by PGN5 is structurally identical to alginate produced by wild-type P. aeruginosa, indicating that the alginate biosynthetic pathway remains functional in this modified strain. The genetic versatility of P. aeruginosa will allow us to further engineer PGN5 to produce alginates with specific chemical compositions and physical properties to meet different industrial and biomedical needs.     

Eco-holobiont: A new concept to identify drivers of host-associated microorganisms

Host microbiomes play a critical role in host fitness and health. Whilst the current 'holobiont' concept framework has greatly expanded eco-evolutionary and functional understanding of host-microbiome interactions, the important role of biotic interactions and microbial loop (compositional linkage between soil, plant and animal) in shaping host-microbiome are poorly understood. We proposed an 'eco-holobiont' concept to fill the knowledge gap.     

基于组合评价法的湖南省农业可持续发展区域分异

从农业资源与环境、农业生产与经济、农业人口与社会3个评价维度构建了区域农业可持续发展指标体系, 运用主成分分析法、熵值法、模糊Borda法、因子分析法及聚类分析法和GIS技术, 通过组合评价方法定量研究湖南省农业可持续发展区域分异现状。结果表明: 湖南省农业可持续发展在区域上总体呈现出不平衡的发展状态, 农业可持续发展综合水平以长株潭城市群为核心, 由东至西递减; 农业人口与社会可持续发展水平南北低中部高, 东部强西部弱; 农业生产与经济可持续发展水平围绕湘北洞庭湖农业区和湘南农业综合区向外围递减; 农业资源与环境可持续发展水平表现为一横两纵优势带和南北两个落后圈。     

辅色剂对紫淮山花色苷稳定性的影响及其热降解动力学研究

为探究谷胱甘肽和没食子酸对紫淮山花色苷的辅色作用,本文研究了谷胱甘肽和没食子酸对紫淮山花色苷降解率、热稳定性及色差的影响。试验表明,谷胱甘肽和没食子酸能有效抑制花色苷的降解,且最佳添加量分别为0.03%和0.2%。在此添加量条件下,紫淮山花色苷在50、70、90℃水浴中的热降解均符合一级降解反应动力学规律。添加谷胱甘肽和没食子酸的紫淮山花色苷降解速率常数(k)小于对照组,半衰期(t 1/2)和活化能(Ea)高于对照组,说明谷胱甘肽和没食子酸能够增强花色苷的热稳定性。色差测定结果表明,经谷胱甘肽和没食子酸辅色后的紫淮山花色苷,其明度指数(L*)和色品指数(a*、b*)较对照组变化缓慢,颜色的稳定性增强。     

大豆滞绿(stay-green)突变体诱变后代表型性状变异分析

本文利用大豆滞绿突变体Z-94320经60Co-γ射线诱变的突变体后代M5、M6代为材料,进行两年的田间性状观察记录统计,用相关性分析、主成分分析、聚类分析对其17个主要表型性状统计分析。结果表明:诱变后代产生了丰富的变异,出现了多种种皮色和子叶色,产生了非滞绿性状,形成了各种生育周期,且分离出晚熟性状。通过相关性分析发现,单株粒重与株重、茎粗、主茎荚数、分枝荚数、一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数、瘪粒荚数、虫食数呈极显著正相关,这些性状可以对产量进行预测;主成分分析在M5代提取出“产量因子”、“株型因子”、“粒荚因子”、“茎荚因子”四个主成分,对农艺性状累计贡献率达到70.50%,M6代提取出“产量因子”、“虫害因子”、“株型因子”、“茎杆因子”四个主成分,对农艺性状累计贡献率达到71.54%;聚类分析将M5、M6代材料分别划分为6类,发现同代中各类群农艺性状情况大致相似,但是各农艺性状在两代之间的变化明显,在株重、结荚高度、单株粒重等方面M6代显著高于M5代,并筛选出两株高产品系和一株特色滞绿品系。本研究逐步完善了对滞绿大豆突变体库的构建,为滞绿大豆诱变后代的遗传多样性研究提供了基础的数据分析。     

东南亚生物多样性热点地区的形成与演化

东南亚地处热带,生物多样性极为丰富,可分为4个热点地区:印度-缅甸区的中南半岛、巽他区(含马来半岛、婆罗洲、苏门答腊岛)、菲律宾区(菲律宾群岛)、华莱士区(苏拉威西岛、爪哇岛、马鲁古群岛、小巽他群岛等)。中南半岛在泥盆纪便已是欧亚大陆的一部分,在印度板块撞击欧亚大陆之后受挤压而出;巽他区来自于冈瓦纳古陆和澳洲古陆;菲律宾群岛部分来自于劳亚古陆的碎片向南漂移,部分来自于太平洋西南岛弧的向北迁移;华莱士区则是劳亚古陆碎片、太平洋西南岛弧以及澳洲古陆北侧碎片的组合。巽他区地处赤道,常年温湿;菲律宾区、华莱士区、中南半岛则都受到不同程度的季风气候决定的干湿季变动。地质历史和季风气候影响程度的不同,奠定了东南亚4个生物多样性热点地区的雏形。华莱士区保存有大量的早期被子植物原始类群如睡莲目(Nymphaeales)和木兰藤目(Austrobaileyales),是现代被子植物起源地和冰期避难所之一。巽他区(婆罗洲)和中南半岛是亚洲热带植物的现代分布中心和"进化前沿",是整个东南亚地区重要的种源;而华莱士区的爪哇岛和小巽他群岛主要是物种迁入和中转的种库。这样的物种形成历史与迁移格局,塑造了东南亚4个生物多样性热点地区物种多样性水平与地理范围的基本格局。巽他区和印度-缅甸区曾在冰期通过陆桥相连,使得东南亚成为周边植物扩散交汇的一个"十字路口"。但是,人们对东南亚生物多样性热点地区的物种长距离扩散规律及植物地理学分区仍存在分歧;东南亚与邻近生物多样性热点地区如新几内亚岛、西高止山脉-斯里兰卡、中国横断山区的历史联系,还尚待深入解析。利用现代分子生物学技术,覆盖整个东南亚地区进行全域取样开展代表性类群的物种迁移与生物地理学研究,有望进一步揭示东南亚生物多样性热点地区的形成过程与演化趋势。     

黑老虎叶总黄酮提取工艺及其抗氧化活性研究

为探讨超声波辅助提取黑老虎叶总黄酮的最佳提取工艺条件及其抗氧化活性,该文以黑老虎叶为研究对象,采用超声波提取法提取黑老虎叶总黄酮,通过单因素试验研究提取时间、乙醇浓度、提取温度、料液比对黑老虎叶总黄酮提取率的影响,在单因素试验的基础上,采用正交试验优化其提取工艺条件,测试了最优条件下提取的黑老虎叶总黄酮对DPPH自由基、·OH自由基及超氧阴离子的清除能力。结果表明:黑老虎叶总黄酮超声辅助提取最佳提取条件为提取时间 35 min、乙醇浓度80%、提取温度50 ℃、料液比1:20 g·mL^-1,最佳条件下提取率为4.83%。抗氧化活性测试结果显示,黑老虎叶总黄酮表现出较好的清除DPPH自由基、·OH自由基及超氧阴离子能力,其抗氧化能力为清除DPPH自由基能力>清除超氧阴离子能力>清除·OH自由基能力。在浓度为0.8 mg·mL^-1时,黑老虎叶总黄酮清除DPPH自由基、·OH自由基及超氧阴离子的能力相当于同浓度下Vc的97.6%、82.1%、95.5%,黑老虎叶总黄酮是天然抗氧化剂的良好来源。上述结果为黑老虎叶活性成分的提取及开发利用提供了理论基础。     

长毛孜然芹,中国伞形科一新记录种

报道了中国伞形科（Apiaceae）孜然芹属一新记录种：长毛孜然芹[Cuminum borszczowii（Regel et Schmalh.）Koso-Pol.]。该物种在形态上与孜然芹（C.cyminum）相近,与后者的区别在于总苞宽披针形具较宽的膜质边缘,不反折,比伞辐短;果实密被长毛。提供了该种详细的形态学描述及图版。凭证标本保存在新疆农业大学标本馆（XJA）和中国科学院新疆生态与地理研究所标本馆（XJBI）。     

孕妇肠道微生物组成与孕妇及新生儿糖脂代谢相关性研究

目的研究孕妇肠道微生物组成与孕妇以及新生儿糖脂代谢的相关性。方法选择2017年6月至2018年9月在大连市妇幼保健院定期产检的诊断为妊娠期糖尿病(GDM)的孕妇89例为GDM组,血糖正常孕妇96例为对照组。收集孕妇一般资料,孕妇和新生儿糖脂代谢物、孕妇粪便进行微生物检测。结果 GDM组孕妇空腹血糖、甘油三酯明显高于对照组,高密度脂蛋白水平明显低于对照组(均P<0.05)。GDM新生儿脂联素和血糖明显低于对照组,胰岛素和糖化血红蛋白明显高于对照组(均P<0.05)。对照组孕妇肠道微生物中拟杆菌(Bacteroides)丰富度最高(36.6%),其次是普雷沃菌(Prevotella)(15.3%)、柔嫩梭菌(Faecalibacterium)(10.2%)、考拉杆菌(Phascolarctobacterium)(7.2%)。GDM组孕妇肠道微生物中拟杆菌(Bacteroides)丰富度最高(29.4%),其次是柔嫩梭菌(Faecalibacterium)(19.7%)、普雷沃菌(Prevotella)(11.1%)、考拉杆菌(Phascolarctobacterium)(9.3%)。柔嫩梭菌(Faecalibacterium)与孕妇空腹血糖呈正相关(r=0.377 6,P=0.027 6),拟杆菌(Bacteroides)、埃希菌(Escherichia)与孕妇甘油三酯呈负相关(r=-0.027 5,-0.585 8,P=0.023 7,0.041 3)。柔嫩梭菌(Faecalibacterium)与新生儿空腹血糖呈负相关(r=-0.397 6,P=0.027 6)。结论 GDM孕妇肠道微生物构成与血糖正常孕妇不同,菌群丰富度和多样性较低,并且孕妇肠道菌群与其及新生儿的糖脂代谢相关,调节孕妇肠道菌群或有利于改善其与新生儿的糖脂代谢功能。     

纳塔栎和柳叶栎对铅锌矿区污染土壤的修复潜力分析:田间试验

通过野外调查、采样和实验室分析方法,研究优新景观树种纳塔栎（Quercus nuttallii）和柳叶栎（Quercus phellos）对湖南郴州Pb、Zn矿区复合污染土壤的适应性和修复潜力。试验设计A、B、E区种植1年生纳塔栎,C、D区种植1年生柳叶栎,1年后测量株高、地径、生物量等生长指标,随机采集植物全株及根际土壤,测试植物根际土壤和树木组织中的重金属含量。试验结果：Pb、Zn矿区土壤受到重金属Cd、Pb、Zn和As的复合污染,不同区域的土壤表现出污染异质性,采用单污染指数（Pi）和内梅罗指数（P_N）评价不同地块的污染程度,A区尾矿库（P_N=20.08）和B区（P_N=3.14）为重度复合污染,C区（P_N=2.43）为中度复合污染,D区（P_N=1.55）和E区（P_N=1.07）为轻微污染。纳塔栎和柳叶栎在以上不同污染地块均能正常生长,株高、地径和生物量与复合污染指数（内梅罗指数）及重金属含量呈负相关。其中纳塔栎对Cd的生物富集系数（BCF）在A、B、E区分别为6.27-8.37、3.67-4.38、42.93-52.75,高于C、D区柳叶栎对Cd的生物富集系数1.79-2.15、0.89-1.07。B-E区Zn的转运系数（TF）在1.79-2.28之间,A区Zn的转运系数为0.43。结论：纳塔栎和柳叶栎表现出较强的重金属耐性,对Cd具有较高的生物富集能力,对Zn具有较高的转运能力。其中纳塔栎对重金属积累能力较强,可作为亚热带地区铅锌矿区Cd、Pb、Zn、As复合污染土壤的植被恢复及生态修复候选树种。