甜菜BvHAK基因家族全基因组鉴定及其在盐处理下的表达分析

高亲和性K⁺转运蛋白（high-affinity K⁺ transporter,HAK）是植物中最重要的K⁺转运蛋白家族之一,在植物K⁺吸收和转运过程中发挥重要功能。为探究甜菜BvHAK基因家族成员生物学功能及基因表达模式,采用生物信息学手段,预测了蛋白质的理化性质、基因结构、染色体定位、系统进化、保守基序、三维结构、互作网络、启动子顺式作用元件,并通过qRT-PCR分析了盐胁迫下BvHAKs基因在甜菜不同组织中的表达水平。共鉴定出10个甜菜BvHAK基因家族成员,含有8-10个外显子、7-9个内含子;平均氨基酸个数为778.30,平均分子量为88.31 kDa,等电点为5.38-9.41,跨膜区为11-14个。BvHAK4、-5、-7和-13定位在质膜,而其余定位在液泡膜。系统进化分析发现,高等植物HAK可分为5个簇,分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ簇,其中Ⅱ簇成员可进一步分为Ⅱa、Ⅱb和Ⅱc等3个亚簇;BvHAK家族成员则分布在前4簇,分别含有1、6、1和2个成员。甜菜BvHAK基因家族主要含有胁迫响应元件、激素响应元件和生长发育响应元件。进一步对BvHAK基因在盐处理下甜菜不同组织中的表达模式分析发现,50和100 mmol/L NaCl不同程度地诱导甜菜地上部和根部BvHAK基因家族成员的表达;高盐（150 mmol/L）则下调了其在地上部的表达水平。这些结果表明,BvHAK基因家族在响应盐胁迫过程中起重要作用。     

科尔沁沙地几种乔灌木树种耐受极端土壤水分条件与生存能力野外实地测定

用有限面积法野外实地测定了科尔沁沙地几种常见乔灌木树种所能耐受的极端临界土壤含水量和极端干旱条件下的生存能力。有限面积法通过限制植物根系水平分布的范围,降低了根系分布区土壤含水量的空间异质性,提高了土壤含水量测定结果的准确性。通过减少植物的吸水范围,加重了植物的受旱程度,有利于对植物耐受极端干旱能力的检验。测定是在植物野外实际生存状态下进行,测定结果更加符合实际情况。野外实地测定结果表明：按从低到高的顺序,山杏、小叶锦鸡儿、差巴嘎蒿、黄柳、榆树、杨树的最低临界土壤含水量分别是0．82％、0．87％、1．61％、1．89％、2．04％和2．27％,形成了一个梯度顺序,反映了几个树种耐旱性的差异和适宜生境条件的不同。植物在极端干旱条件下的生存能力表现为叶片枯黄、萎蔫、脱落和枝条从上到下逐渐干枯,但枝条基部和根系仍然存活,并保持较长时间的存活能力,在遇到适宜的降水后能继续萌发、生长。这一特性具有蓄种、保种作用,对维持荒漠植物种群稳定与种源续存具有重要意义。测定结果对评价物种的抗旱能力和维持人工林群落稳定具有参考价值。     

短期极端干旱事件干扰后退化沙质草地群落恢复力稳定性的测度与比较

利用对不同沙漠化程度的6个沙质草地群落样地的调查资料,并通过构建恢复力指数,尝试性地对沙漠化过程草地群落在经历约为0.5个生长季的短时间尺度极端干旱事件干扰后、在当年后0.5个生长季表现出的恢复力稳定性进行了定量测定与比较。结果表明:6个不同退化程度沙质草地群落在降水条件恢复后具有反应快速和补偿生长的能力,从而表现出良好的恢复力,即使最严重沙漠化程度的群落也恢复到甚至超过了其在干旱前的状况。各群落恢复力综合指数在2.21-1.16之间,分别以多度、高度、盖度和生物量指标计算的恢复力分指数在4.69-1.23,1.21-0.98,1.59-1.15和1.28-1.00之间,基本呈随沙漠化程度提高而减小的趋势。恢复力指数的计算结果表明,在经历短时间尺度干旱事件干扰后,所研究的退化沙质草地群落具有以较强的恢复力维持植被稳定的倾向和能力。群落之间的比较显示,恢复力随沙漠化程度的发展而降低。对群落恢复力来源与构成进行的分析表明,以多度指标计算的恢复力分指数最大,显示各群落都有充足的种源条件和土壤种子库为群落恢复力提供基本保障条件;群落恢复力不仅来源于1年生植物,也来源于多年生植物;一些群落的优势物种在恢复过程中发生了快速转换。通过综合分析本研究以群落内部生态过程为基础对群落恢复力进行的数量测定结果以及对该群落在同一干旱事件干扰下的抵抗力进行的已有研究结果,认为退化沙质草地群落较低的抵抗力和较高的恢复力都说明了植被稳定性对降水条件的依赖不可替代和无法超越。因而,群落在短时间尺度上具有随降水波动的必然性和不稳定性,而在较长时间尺度上又具有主要由群落恢复力所维持的稳定性;恢复过程中发生的群落优势物种快速转换现象是生物多样性的表现形式之一,进一步证明生物多样性对维持生态系统功能和促进植被稳定性具有重要作用,是植被生态系统的一个基本特征。     

酸解法制取甘草次酸及其纯化工艺

以甘草酸单铵盐为原料,酸解制取甘草次酸并利用低温冷析法对其进行精制纯化.通过L9(34)正交试验,确定了酸解甘草次酸的最佳条件:H2SO4体积分数8％、料液比(g/mL)1:100、温度100℃、12 h,在此条件下,转化率可达80.24％:通过对比实验,获得了低温冷析法精制甘草次酸的纯化工艺:酸解产物经水洗、氯仿溶提后,在体积分数30％乙醇溶液中80℃热溶15 min,再在冰水中冷析10 min,最终得到甘草次酸的质量分数为95.79％,得率40.87％.     

生物丁醇发酵研究进展

随着化石燃料的枯竭及环境污染的日趋严重,生物燃料等清洁可再生能源已成为世界各国研究开发的热点。生物丁醇以其燃烧值高,能量密度大,污染轻,以及可与汽油以任意比例互溶等特点,成为新一代可再生资源研究开发的重点。尽管生物丁醇目前前景广阔,但传统丙酮-丁醇-乙醇(Acetone-butanol-ethanol,ABE)发酵途径生产成本高且产率低限制了其商业化生产。为了有效降低原材料成本,实现廉价生物材料的工业转换,基于生物质资源的经济型发酵工艺成为研究热点;通过外源添加的技术手段,快速揭示发酵体系下菌株表型及发酵性能变化对于系统阐述菌株代谢水平与基因水平交叉作用规律具有一定理论意义。此外,随着全基因组测序及相关组学工程技术手段的发展,围绕代谢网络结构改造,阻断非丁醇代谢合成通路,明确胁迫调控机制,解除相关代谢调控等方面内容,对产丁醇梭菌进行内源改造,以期提高丁醇代谢合成能力及丁醇耐受性的研究也逐步深入。基于丁醇发酵生物质资源开发,代谢宏观调控策略及菌种选育等方面研究进展,讨论了生物丁醇生产代谢过程中的瓶颈问题,并对生物丁醇发展前景进行展望,旨为工程菌的构建和基于过程工程技术的代谢调控提供理论依据。     

活性污泥丝状膨胀的模拟试验与控制对策研究

以新鲜的生活污水作为水样,采用同步培菌法,在培养活性污泥的基础上,模拟一定的条件促进丝状菌生长直至形成丝状膨胀,并探索消除丝状膨胀的控制措施,同时通过对丝状菌进行分析鉴定及生活特性显微观察,确定产生丝状膨胀的丝状菌的种类。因为实验能够较好地接近污水厂的实际情况,其结论对污水厂曝气池的正常运行具有实际指导作用。     

响应面法优化白头翁总黄酮提取工艺

采用无水乙醇C2H5OH/硫酸铵(NH4)2SO4双水相体系分离白头翁中的黄酮。确定双水相体系组成为21%C2H5OH/22%(NH4)2SO4,通过单因素试验和Box-Benhnken实验设计探讨黄酮粗提液质量分数、NaCl质量分数和pH值对萃取效果的影响。确定最佳萃取条件为:黄酮粗提液质量分数12.5%,NaCl质量分数1.5%,pH 5.99,在此条件下,白头翁总黄酮主要分布在上相,萃取率可达73.6%。     

植物K+通道AKT1的研究进展

钾(K)是植物生长发育必需的大量营养元素之一, 主要通过根细胞的K⁺通道及转运蛋白介导吸收。AKT1是Shaker型K⁺通道家族的重要成员, 在植物根吸收K⁺和体内跨膜转运中发挥重要作用。该文综述了植物AKT1的分子结构、组织特异性表达、调控机制及生物学功能等方面的研究进展, 并对该通道今后的研究方向进行了展望。     

超声波介导质粒pET28a转化枯草芽胞杆菌的研究

揭示超声波介导下质粒DNA转化枯草芽胞杆菌发生的生物学机制,以便于枯草芽胞杆菌基因工程菌株的工业化应用。建立超声波介导质粒pET28a转化枯草芽胞杆菌的一种方法,采用扫描电镜结合理化分析检测技术研究超声波处理前后细胞的变化。结果显示,一定条件的超声(40~100 W)处理后的质粒DNA可以转化枯草芽胞杆菌,处理后的细胞在电镜下表面凹凸不平,出现褶皱现象;而且胞内蛋白质、磷脂及碱性磷酸酶(AP)大量释放至胞外。结果表明,超声波介导的DNA转化是细胞生理响应与超声波共同作用的结果。     

民勤绿洲边缘沙丘生物土壤结皮发育对浅层土壤质地、养分含量及微生物数量的影响

为探明干旱沙区沙丘生物土壤结皮形成及发育对浅层土壤质地、养分含量及微生物数量的影响,以民勤绿洲边缘结皮前期阶段(NCS)、物理-藻类结皮阶段(PACS)、藻类-地衣结皮阶段(ALCS)以及地衣-藓类结皮阶段(LMCS)的0—1 cm层土壤为研究对象,研究了土壤颗粒组成、土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量以及土壤微生物数量动态变化。结果表明:1)生物土壤结皮在NCS向ALCS的发育过程中,其有效地提高了0—1 cm层土壤细沙粒(0—200μm)含量,同时降低了粗砂粒(200—2000μm)含量;在ALCS向LMCS演替过程中,土壤粒度组成无明显变化。2)土壤结皮形成与发育对0—1 cm层土壤有机质、全氮、速效磷以及速效钾含量均有显著影响(P0.05),4种养分含量均随生物结皮演替逐渐增大。3)在土壤结皮形成与演替过程中,0—1 cm层土壤细菌、放线菌以及真菌数量均呈现出先增大后减小趋势(峰值均出现在PACS),土壤总藻生物量一直处于持续增大趋势;在5—12月期间,土壤微生物数量或生物量变化均呈现出先增大后减小趋势。4)土壤结皮在NCS向PACS演替过程中,土壤颗粒组成的改变是土壤微生物量及养分变化的主要驱动因子;PACS向LMCS演替过程,土壤藻类、地衣、藓类是提高土壤养分含量的主要因子。表明民勤绿洲边缘沙丘生物土壤结皮形成与发育能有效地改善浅层土壤质量,提高土壤肥力,同时对土壤生态系统改善及生态环境保护具有重要作用。