全球变化下的国际水文学研究进展:特点与启示——2011年欧洲地球科学联合会会员大会述评

欧洲地球科学联合会2011年会员大会于4月3-8日在奥地利首都维也纳举行。其中,水文学专场重点讨论了全球变化对陆地表层水文过程的影响。主要包括气候变化下的洪涝灾害与干旱胁迫、冰川融雪、降雨特性、区域水平衡、土壤侵蚀与泥沙搬运、景观进化与水文过程、地下水与溶质迁移、植被动态与水文格局、气候-水-健康、气候和土地利用综合影响下的区域水行为、耦合水与人类经济社会的关键要素、基于公众和利益相关者参与的水资源优化管理等重要科学进展。众多议题凸现了多学科交叉、多区域、跨尺度、系统性以及先进技术设备的广泛应用等几大特点,对于今后应对气候变化和环境变迁所带来的种种挑战具有重要启示。当前和今后的工作中应瞄准与把握以下几个基本原则。(1)进一步加强基础研究、促进学科交融与渗透,以实现方法和理念互补、共同解决复杂生态学问题。(2)重视区域分异、以凸现具体科学问题,实现研究目标、对象、内容和方法的有机统一。(3)重视系统性研究,加强国际合作、共同研发,促进先进技术和研究手段的创新与应用。     

万仙山油松径向生长与气候因子的关系

以万仙山油松(Pinus tabulaeformis)为样本,建立了油松树木年轮宽度序列的标准年表(STD)。与附近气象因子的相关结果表明:与当年6月平均温度呈较为显著的负相关,与前一年的9月和当年的5月以及春季(3-5月)的降水量呈显著正相关,显然影响万仙山油松生长的主要气候因子是5月(或说春季)降水和6月温度。树轮指数与各月PDSI相关值都很高(其中与当年5月的PDSI相关值高达0.614),都超过95%的置信水平,说明水热组合是该区域油松生长的主要限制因子。研究表明,影响本区油松生长的气候因子与我国北方地区油松生长的影响因子有较高的一致性,尤其是生长季前期的温度影响都很大;而其降水的影响及其与PDSI的相关都明显超前于黄土高原及北方地区,这既说明影响油松生长的大气候因子相似,又表明夏季风从东南向西北的不断推进。     

L-天冬氨酸-β-脱羧酶发酵条件的响应面优化

利用Plackett-Burman设计和响应面分析方法对L-天冬氨酸-β-脱羧酶产生菌德阿昆哈假单孢菌XG-2-81的发酵条件进行优化.得出影响产L-天冬氨酸-β-脱羧酶的3个重要的因素为:玉米浆,多肽朊和装液量.通过对实验结果的方差分析,得到其最适条件分别为:玉米浆浓度0.64%,多肽朊浓度1.21%,装液量14.7...     

粘性嗜热链球菌ST-1产胞外多糖发酵条件优化

应用响应面法对一株粘性嗜热链球菌ST-1的产胞外多糖的发酵条件进行了优化.根据单因素的实验结果,选取接种量,发酵温度,发酵时间作为考察因素,以胞外多糖的产量作为响应值,利用Box-Behnken实验设计方法,建立了胞外多糖产量与三个考察因素之间的回归方程并得到最佳发酵条件为:接种量5%,发酵时间14 h,发酵温度42℃...     

响应面法优化重组大肠杆菌产蔗糖异构酶发酵培养基

通过碳氮源的不同浓度对重组大肠杆菌E.coil BL21(DE3)发酵产蔗糖异构酶(SIase)的影响,并借助于数学分析软件Design Expert,结合Plackett-Burman试验设计和中心复合试验设计分析法,对蔗糖异构酶的产生菌进行了发酵培养基的优化研究。实验表明,最佳培养基组分为甘蔗糖蜜10.65 g/L,玉米浆22.22 g/L,NaCl 7.57 g/L ,MgSO₄·7H₂O 0.52 g/L, KH₂PO₄ 4.46g/L,优化后的蔗糖异构酶活力达到29.1U/ml,比LB培养基培养重组大肠杆菌(15U/ml),蔗糖异构酶活力提高了94%,与原始菌大黄欧文菌NX-5相比提高了21.4倍(1.3U/ml)。     

黄萎病菌胁迫下野生茄子托鲁巴姆防卫反应的生理生化分析

以野生茄子托鲁巴姆(Solanum torvum Swartz)和苏崎茄(Solanum melongena L.)为主要材料,通过比较两种茄子在大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb)侵染过程中体内的生理生化指标变化,分析托鲁巴姆对黄萎病的抗性响应机制。结果表明:(1)与苏崎茄植株相比,托鲁巴姆植株表现出很强的自我防御和自我修复能力。(2)托鲁巴姆体内存在的活性氧清除系统(如SOD、POD、CAT等酶的活性)高于苏崎茄;在侵染后,托鲁巴姆体内各种酶的活性快速增加,其幅度高于苏崎茄;MDA的变化则恰恰相反。这个结果提示,黄萎病菌胁迫可能激活了托鲁巴姆体内活性氧清除系统,从而加快了某些防御物质(如木质素和抗菌物质绿原酸等)的形成,同时减缓或降低MDA等有害物质在植株体内的积累。(3)黄萎病菌侵染后各生理指标的响应时间表现出差异。托鲁巴姆中POD、PAL的活性和可溶性蛋白含量在侵染后的12h内就迅速作出响应(POD增加、PAL和可溶性蛋白减少);而SOD、PPO、CAT的活性和MDA的含量则在处理后初始阶段(至少12h)进行了一些调整,随后才进入持续性的增加或减少阶段。由此可见,托鲁巴姆对黄萎病病菌侵染的响应具有时序性,其体内POD酶、PAL酶和可溶性蛋白首先参与植物的防卫反应以应对黄萎病的胁迫,其它酶随后参与响应,它们的共同作用形成对黄萎病菌的有效防卫。     

里氏木霉Trichoderma reesei产纤维素酶的发酵培养基碳氮源优化

研究C、N源对里氏木霉(Trichoderma reesei)生产纤维素酶的影响,采用单因素实验方法和中心复合方法对发酵培养基进行优化。单因素实验表明:黄豆饼粉、玉米芯、玉米浆对纤维素酶的影响显著。通过响应面优化,得到最优培养基C、N源的组成:黄豆饼粉32.21 g/L,玉米芯42.29 g/L,玉米浆4.45 g/L。优化条件下,摇瓶发酵7 d的比酶活达到(10.65±0.50)U/mL。     

响应面法优化黑曲霉HDF05产β-葡萄糖苷酶过程参数

为获得黑曲霉Aspergillus niger HDF05菌株较高的β-葡萄糖苷酶酶活,对其发酵条件进行了优化。采用Plackett-Burman实验设计考察关键发酵操作参数对产酶的影响。继而采用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,并结合中心组合实验和响应面对4个显著性因素进行分析。Plackett-Burman实验结果表明,发酵温度、装液量、麦麸和 (NH4)2SO4浓度对β-葡萄糖苷酶合成影响显著。通过响应面分析得到一元二阶方程,对方程求解得到优化的发酵过程参数：发酵温度为28 ℃,装液量为71.4 mL/250 mL,麸皮浓度为36 g/L,(NH4)2SO4浓度为5.5 g/L。采用该优化的过程参数,菌株的最大产β-葡萄糖苷酶活力可达60.06 U/mL,较优化前提高了23.9％。将黑曲霉HDF05产生的β-葡萄糖苷酶用于酸解玉米芯纤维残渣的酶解实验中,可明显降低纤维二糖的积累,48 h内可使玉米芯纤维素残渣酶解得率达到80.4％。     

白腐真菌血红密孔菌漆酶复合酶预处理烟梗丝的响应面法优化

烟梗是烟草工业的重要副产物,也是宝贵的自然资源。本研究首先利用白腐菌漆酶对烟梗丝进行预处理,提升了添加烟梗丝的卷烟品质;然后分别以木质素、纤维素、半纤维素和果胶的降解率为响应值,采用Box-Behnken设计建立方程模型,对漆酶、纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶组成的复合酶预处理烟梗丝条件进行了优化。结果表明：每100g烟梗丝加入30U漆酶,在料液比为35%、温度为30℃、酶解pH为5处理48h的条件下预处理的烟梗丝对提升卷烟品吸效果最佳,烟梗丝中木质素、纤维素、半纤维素和果胶的降解率分别为20.16%、15.10%、7.20%和12.40%;为获得与之相同的各组分降解率,响应面法优化漆酶复合酶最佳处理条件为：每100g烟梗丝加入漆酶14.72U、纤维素酶1.00U、半纤维素酶1.00U、果胶酶8.45U。验证发现烟梗丝各组分降解率实测值与理论值无显著性差异,且显微结构观察显示复合酶处理后的烟梗丝表面致密结构被破坏,孔洞数量明显增加。本研究获得的白腐菌漆酶预处理后的烟梗丝在卷烟中的添加能有效改善卷烟品质,且漆酶复合酶的使用大幅减少了漆酶的用量,降低了漆酶预处理烟梗丝的成本,为废弃烟梗生物质的资源化利用提供了重要依据。     

绵马贯众多糖超声提取工艺优化及抗氧化活性分析

绵马贯众是中国传统常用中药,本研究以温度、时间、超声功率、液料比为影响因子,多糖得率为评价指标,通过响应面法优化超声辅助提取绵马贯众多糖的工艺条件,同时测定其基本理化性质及抗氧化活性。研究结果表明,绵马贯众多糖的最佳提取工艺条件为:温度64℃、时间60 min、超声功率210 W、液料比27 mL/g。此时多糖得率为9.57%,与预测值接近。理化性质分析表明绵马贯众多糖为含少量蛋白的酸性多糖。体外抗氧化研究表明绵马贯众多糖具有很强的DPPH自由基清除活性,IC50值为0.29 mg/mL;较好的羟基自由基清除活性,其IC50值为1.10 mg/mL;对DNA的氧化损伤有显著的保护作用。绵马贯众多糖可以作为一种潜在的抗氧化剂应用于食品和化妆品等领域。