脱氮除硫菌株的分离鉴定和功能确认

从长期稳定运行的脱氮除硫反应器污泥中,分离获得两株具有脱氮除硫功能的芽孢杆菌。经形态观察、生理试验和16SrDNA序列比对,将两菌株归入芽孢杆菌属,菌株CB归类于Bacillus pseudofirmus,菌株CS则与Bacillus hemicellulosilytus和Bacillus halodurans最为接近。以Biolog板检测,菌株CB的基质多样性不明显,菌株CS则可利用Biolog板中多种碳源。菌株CB和菌株CS都能以硝酸盐氧化硫化物,其中菌株CB对硝酸盐、硫化物的转化能力大于CS,菌株CB对硝酸盐的亲和力也大于菌株CS。     

亚硝酸盐型同步厌氧生物脱氮除硫工艺的运行性能

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器研究了亚硝酸盐型同步厌氧生物脱氮除硫工艺的性能。该工艺具有很高的硫化物和亚硝酸盐转化潜能,最大容积硫化物去除率和容积硝酸盐去除率分别为13.4kg/(m3·d)和2.3kg/(m3·d);所能耐受的最大进水硫化物和亚硝酸盐浓度分别为880mg/L和252.7mg/L;最适进水硫化物和亚硝酸盐浓度分别为460mg/L和132.3mg/L,最适水力停留时间为4h。硫化物和亚硝酸盐的表观半抑制浓度分别为403.9mg/L和120.8mg/L,两者之间的联合毒性为拮抗作用。     

厌氧氨氧化菌的物种多样性与生态分布

厌氧氨氧化是微生物和环境领域的重大发现,厌氧氨氧化可同时去除氨氮和亚硝氮,在环境工程上具有重大开发价值.由于厌氧氨氧化菌生长极慢,倍增时间长达11 d以上,严重制约了该反应的开发进程,因此,对厌氧氨氧化菌的研究具有重要意义.厌氧氨氧化菌种类丰富,除了人们最早认识的浮霉状菌外,还有硝化细菌和反硝化细菌,这些菌群生态分布广泛,为开辟新的厌氧氨氧化菌种资源创造了条件.硝化细菌和反硝化细菌兼有厌氧氨氧化能力,其代谢多样性为加速厌氧氨氧化反应器的启动提供了依据.厌氧消化污泥可呈现硫酸盐型厌氧氨氧化活性,可为新型生物脱氮工艺的研发奠定基础.探明厌氧氨氧化菌种资源及其生态分布,将有利于厌氧氨氧化的开发应用.     

基于CRISPR/Cas系统的黑曲霉基因组编辑技术

黑曲霉Aspergillus niger是有机酸与酶制剂的重要工业生产菌株,以极端环境耐受性、高生产经济性、强发酵鲁棒性与高食品安全性等优势成为不可多得的细胞工厂。合成生物学与系统生物学的快速发展,不仅拉开了全面揭示黑曲霉细胞工厂高效运转机制的序幕,而且为高效黑曲霉细胞工厂的创建优化提供了新技术体系。作为新一代的基因组编辑技术,基于CRISPR/Cas系统的基因组编辑技术为黑曲霉基因组定向改造与基因表达调控带来了革命性突破。本文重点综述该技术在黑曲霉中的最新进展及其在黑曲霉基因编辑与表达调控中的应用,并对其未来发展方向进行展望。     

内循环颗粒污泥床硝化反应器临界曝气强度的研究

内循环颗粒污泥床硝化反应器是一种新型高效硝化反应器 ,在反应器运行过程中 ,液体循环临界曝气强度和颗粒污泥流化临界曝气强度是两个重要操作参数。建立了升流区表观液速Ulr与曝气强度Ugr之间的关系 ,并测定了有关的模型参数 ,得到了具体的数学表达式 :U_lr=(2.613-0.024 )U^0.871_gr 0.276U^0.871_gr-0.28。根据该模型 ,计算得到的液体循环临界曝气强度为1.017cm/min ,颗粒污泥流化临界曝气强度为 2.662cm/min。实测结果证明 ,求得的两个临界曝气强度具有较高的准确性 ,能够用于指导内循环颗粒污泥床硝化反应器的操作优化.     

两种桡足类短期热冲击的高起始致死温度值

于2007年4月研究了亚热带海域近海种桡足类中华哲水蚤(Calanus sinicus Brodsky)和真刺唇角水蚤(Labidocera euchaeta Giesbrecht)在不同驯化温度下热冲击15、30、45 min后的24 h高起始致死温度(upper incipient lethal temperature,24-h UILT50).结果表明:(1)在相同驯化温度下,两种桡足类短期热冲击24-h UILT50随暴露时间的延长而降低;(2)在相同暴露时间下,两种桡足类短期热冲击24-h UILT50随驯化温度的上升均有不同程度的上升,但这种升高的趋势会随驯化温度的上升而变缓,且趋于一固定值后不再上升;(3)中华哲水蚤在暴露时间为15、30、45 min的24 h最高起始致死温度(ultimate upper incipient lethal temperature,24-h UUILT50)分别为31.7、31.0、30.3℃,真刺唇角水蚤在暴露15、30、45 min时的24-h UUILT50分别为36.5、36.0、35.4℃;(4)在相同驯化温度和暴露时间条件下,真刺唇角水蚤对短期热冲击的耐受性显著强于中华哲水蚤.     

中试厌氧氨氧化反应器的启动与调控

研究了中试厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)反应器的启动性能。结果表明,以硝化反硝化污泥、短程硝化污泥、厌氧絮体污泥和厌氧颗粒污泥混合接种,经过255d的运行,可在常温下(5oC～27oC)成功启动中试Anammox反应器,反应器的基质氮去除速率可达1.30kg/(m3·d)。厌氧氨氧化是致碱反应,厌氧氨氧化成为反应器内的主导反应后,进水pH宜控制在厌氧氨氧化适宜范围的偏低水平(6.8左右)。亚硝酸盐既是Anammox菌的基质,也是抑制剂,控制进水亚硝酸盐浓度(13～36mg/L)有助于厌氧氨氧化反应。菌种是生物反应器的功能之源,向中试装置投加少量厌氧氨氧化污泥(投加比2%),可大大加速中试Anammox反应器的启动进程。     

厌氧氨氧化菌混培物生长及代谢动力学研究

研究了厌氧氨氧化菌混培物的动力学特性.测得细胞产率系数1.573mgVS(mmolNH4+)-1;细胞衰减常数0.052mgVS(g@VS@d)-1.厌氧氨氧化菌混培物的最大氨氧化速率1.320～2.761mmol(gVS@d)-1,最大亚硝酸盐转化(反硝化)速率14.497mmol(gVS@d)-1.厌氧氨氧化菌混培物利用氨的Km值1.801～4.215mmol@L-1,利用亚硝酸盐的Km值0.468mmol@L-1.氨自身的抑制常数38.018～98.465mmol@L,实际最大氨氧化速率的氨浓度16.656mmol@L-1.亚硝酸盐对厌氧氨氧化的抑制常数5.401～11.995mmol@L-1.厌氧氨氧化的最适pH7.605.厌氧氨氧化的最适温度30℃.Vmaxa、Kma、Kia和Kin的活化能依次为37.316、30.239、33.695和30.473kJ@mol-1.     

氨基酸生物传感器的开发及应用研究进展

氨基酸是蛋白质的基本组成单元,对人和动物的营养健康十分重要,广泛应用于饲料、食品、医药和日化等领域。目前,氨基酸主要通过微生物发酵可再生原料生产,氨基酸产业是我国生物制造的重要支柱产业之一。氨基酸菌株主要通过随机诱变和代谢工程改造结合筛选获得。菌株生产水平进一步提高的核心限制之一是缺乏高效、快速和准确的筛选方法,因此,发展氨基酸菌株的高通量筛选方法对关键功能元件挖掘及高产菌株的创制筛选至关重要。本文综述了氨基酸生物传感器的设计,及其在功能元件、高产菌株的高通量进化筛选和代谢途径动态调控中的应用研究进展,讨论了现有氨基酸生物传感器存在的问题和性能提升改造策略,并展望了开发氨基酸衍生物生物传感器的重要性。     

基于时间序列转录组筛选谷氨酸棒杆菌内源高效组成型启动子

启动子是重要的转录调控元件,广泛用于工业菌株的代谢工程改造。谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum是重要的氨基酸生产菌株,但已报道的组成型强启动子较少。对谷氨酸高产菌Corynebacterium glutamicum SL4发酵过程的10个时间点样品进行转录组测序,筛选在发酵过程中稳定转录并且转录水平最高的10个基因;分别克隆其启动子序列至红色荧光蛋白(RFP)报告系统,通过荧光强度表征启动子在SL4菌株中的强度,再在野生型C. glutamicum ATCC 13869和ATCC 13032中验证部分启动子的通用性;并采用LacZ蛋白进一步评价强启动子的表达效果。结果显示,成功筛选到3个可以通用的组成型启动子P_(cysK)、P_(gapA)和P_(fumC)。其中P_(cysK)的表达强度最高,与诱导型强启动子P_(tac)对比,在SL4和13869菌株中均达到其2倍(RFP)和4倍(LacZ)以上;在ATCC 13032菌株中,P_(cysK)的表达强度为P_(tac)的0.3-0.4倍。Pcys K首次被报道为强启动子,可用于谷氨酸棒杆菌强化合成途径的代谢工程改造。