钝齿棒杆菌argR基因缺失株构建及其缺失对精氨酸生物合成途径相关基因转录水平的影响

[目的]钝齿棒杆菌AS 1.542中argR基因编码的蛋白ArgR在精氨酸生物合成途径中扮演负调控的角色,但其对相关基因在转录水平的影响还未见报道.因此,本课题组构建了钝齿棒杆菌argR基因缺失株,并在转录水平上比较野生株与缺失株精氨酸生物合成途径相关基因的变化.[方法]采用无痕敲除的方法构建了钝齿棒杆菌argR基因缺失株,并采用荧光定量PCR方法分析缺失株和野生株精氨酸生物合成途径相关基因在转录水平的变化.[结果]利用pK18mobsacB质粒中蔗糖致死基因sacB反向筛选标记及PCR方法成功筛选到钝齿棒杆菌argR基因缺失株;荧光定量PCR结果表明,argR基因缺失株精氨酸生物合成途径中相关基因在转录水平获得大量提高,平均约上调162.13倍.[结论]钝齿棒杆菌精氨酸生物合成途径的相关基因受负调控蛋白ArgR的显著调控,但其基因的敲除并没有引起精氨酸产量发生明显的变化.     

以葡萄糖为底物一步法合成γ-氨基丁酸整合型重组钝齿棒杆菌的构建

[目的]为了构建一株直接利用廉价的葡萄糖合成γ-氨基丁酸的重组钝齿棒杆菌,将来自于植物乳杆菌γ-氨基丁酸合成途径的关键酶谷氨酸脱羧酶基因(lpgad)在产谷氨酸菌株钝齿棒杆菌中进行整合表达,实现葡萄糖到GABA的一步法生产.[方法]运用PCR技术扩增得到带有tac启动子的谷氨酸脱羧酶基因tacgad.通过重叠PCR的方法获得钝齿棒杆菌精氨酸合成途径关键酶N-乙酰谷氨酸激酶(NAGK)基因内部缺失型基因△argB.利用自杀载体pK18mobsacB构建同源整合载体pK18-△argB::tacgad,以△argB的上下游序列为同源臂,通过两次同源重组将tacgad基因整合到钝齿棒杆菌基因组,同时将NAGK基因argB灭活,利用蔗糖致死基因sacB反向筛选标记筛选得到谷氨酸脱羧酶的重组钝齿棒杆菌C.crenatum △argB::tacgad.重组钝齿棒杆菌以葡萄糖为底物进行发酵,测定GABA含量.[结果]重组菌C.crenatum △argB::tacgad成功表达谷氨酸脱羧酶,同时阻断了精氨酸合成途径对谷氨酸到GABA代谢途径的竞争,粗酶液基本检测不到NAGK活性,发酵液无精氨酸合成.通过96 h发酵,重组菌可积累约8.28 g/L的GABA.[结论]本研究通过将谷氨酸脱羧酶基因定向整合到钝齿棒杆菌精氨酸合成途径的关键酶基因argB内部,成功表达谷氨酸脱羧酶的同时阻断竞争途径精氨酸的合成.本研究为实现直接利用葡萄糖合成GABA的一步法生产奠定了基础.     

秦岭南坡油松-锐齿槲栎混交林群落不同层次多样性特征及环境解释

在秦岭山脉南坡陕西省境内设置11个样地进行实地调查,从植物物种组成、多样性指数差异以及多样性指数沿环境梯度排序等方面对该区域油松-锐齿槲栎天然混交林的群落总体以及乔木层、灌木层、草本层的各自4个α多样性指数（Patrick丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数）特征进行分析,以揭示该群落多样性特征及其与环境因素的关系。结果显示：（1）11个样地共记录维管束植物112种,隶属于45科77属,分布较广的物种有蔷薇科、菊科、百合科、松科、禾本科和忍冬科。（2）研究区群落中建群种锐齿槲栎和油松的优势地位突出,乔木层伴生种稀少,平均仅为4.8种,多样性水平较低;灌木层物种组成丰富,平均11.4种;草本层次之,平均9种。（3）单因素方差分析表明,该群落不同层次的多样性指数之间均存在极显著差异（P<0.01）;LSD多重比较及多样性指数变化趋势分析表明,群落多样性水平表现为总体>灌木层>草本层>乔木层。（4）CCA法将群落不同层次多样性指数沿地形因子和土壤养分等12项环境指标梯度的分布划分为界线明显的3个区域,即Ⅰ区（中等浓度土壤磷素和有机质制约区）、Ⅱ区（非环境因子制约区）和Ⅲ区（高浓度土壤磷素制约区）;群落总体多样性主要受灌木层影响,同时也受乔木层均匀度影响,但环境因子对乔木层多样性基本无限制性作用。（5）土壤速效磷、全磷和有机质是造成研究区群落不同层次多样性差异的主要因素,海拔、坡向等地形因子对群落多样性影响不大,可能是由于土壤养分的直接影响削弱了地形因子的间接性生态作用。研究表明：保持中等水平的土壤速效磷（3.775±1.529 mg·kg^-1）和有机质含量［（4.079±1.001）%］,并通过合理补植松栎幼树和伐除枯死木等抚育手段提高乔木层均匀度是维持秦岭南坡油松-锐齿槲栎混交林群落生物多样性的有效措施。     

离子转运蛋白调控钝齿棒杆菌离子和pH稳态促进L-精氨酸合成

L-精氨酸是一种半必需氨基酸,广泛应用于食品、制药、饲料等行业。【目的】当前对L-精氨酸生产菌株的研究,极少涉及离子转运领域。在本研究中,发现在发酵时适量添加外源K~+有利于促进钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum) SYPA5-5合成L-精氨酸。【方法】在C. crenatum SYPA5-5发酵培养基外源添加0.5 g/L和2.5 g/L的K_3PO_4,取对数期发酵样品进行转录组数据分析,挖掘出K~+转运相关的阳离子转运ATP酶CTAP1以及单价阳离子/H~+逆转运蛋白Mrp1A,研究其在C. crenatum SYPA5-5快速合成L-精氨酸阶段,对菌株生长及L-精氨酸合成的影响。【结果】对基因ctap1和mrp1分别进行敲除和过表达,深入研究突变株对L-精氨酸合成的影响。研究发现同时过表达离子转运蛋白CTAP1和Mrp1A更有利于胞内离子、pH稳态和渗透压调节,最终提高L-精氨酸的产量。在补料分批发酵中分别过表达Mrp1A、CTAP1以及同时过表达Mrp1A和CTAP1的菌株L-精氨酸产量分别达到61.4 g/L、63.9 g/L和65.3 g/L,产率分别为0.383 g/g、0.392 g/g和0.395 g/g,比C. crenatum SYPA5-5分别提高了34.9%、38.0%和39.1%。【结论】CTAP1是特异性的K~+转运ATP酶,可以将培养基中的K~+运输到胞内。同时Mrp1A可将胞内K~+和Na~+等单价阳离子运输到胞外,将胞外H~+运输至胞内,中和胞内L-精氨酸所导致的碱性环境,从而维持胞内pH稳定。CTAP1和Mrp1A的研究为解析离子转运机制和L-精氨酸合成之间的联系奠定了基础。     

Responses of the distribution pattern of Quercus chenii to climate change following the Last Glacial Maximum

Aims Quercus chenii is a representative species of the flora in East China, with high ecological and economic values. Here, we aim to simulate the changes in the distribution pattern of this tree species following the Last Glacial Maximum (LGM) and to explore how climatic factors constrain the potential distribution, so as to provide scientific basis for protection and management of the germplasm resources in Q. chenii.
Methods Based on 55 presence point records and data on eight environmental variables, we simulated the potential distribution of Q. chenii during the Last Glacial Maximum, mid-Holocene, present and the year 2070 (the scenario of greenhouse gas emission is Representative Concentration Pathway 8.5) with MaxEnt model. The novel climate area and main factors influencing the changes in distribution pattern were evaluated by multivariate environmental similarity surface analysis and the most dissimilar variable analysis. The importance of environmental variables was evaluated by percent contribution, permutation importance and Jackknife test. Response curves were used to estimate the suitable value range of each variable.
Important findings The accuracy of MaxEnt model is very high, as indicated by the value of the area under the receiver operator characteristic curve of 0.9869 ± 0.0045. The highly suitable region for the present distribution covers southern Anhui, western Zhejiang, northeastern Jiangxi and eastern Hubei. The main factors affecting the potential distribution of Q. chenii are temperature and precipitation, with the former being more important. Mean temperature of the driest quarter is likely the main factor restricting Q. chenii growing in the north. During the LGM, the East China Sea Shelf occurs as the highly suitable region for the distribution of Q. chenii. In the mid-Holocene, the outline of the suitable area for the distribution of Q. chenii is similar to the present. The potential distribution region will likely move northward and experience an area expansion under the climate condition in 2070. At that time, climate anomaly will also be most severe compared to the LGM, mid-Holocene and present. Temperature seasonality and precipitation seasonality may be the main climatic factors promoting changes in the distribution pattern of Q. chenii.     

类芒齿黄芪地下部分化学成分研究

为了解类芒齿黄芪( Astragalus camptodontoides)主要化学成分,从其地下部分甲醇提取物的乙酸乙酯部位分离出19个单体化合物,通过现代波谱分析及理化性质等手段分别鉴定为异补骨脂黄酮(1),4′-hydroxy-isolonchocarpin (2),5-去氧山豆根黄酮(3),shinflavanone (4),khonklonginols H (5),4′-O-methylpreglabridin (6),3′-hydroxy-4′-O-methylglabridin (7),4′-O-methylglabridin (8),8-prenyl-phaseollinisoflavan (9),xambioona (10),光甘草酚(11),粗毛甘草素H (12),methylnissolin (13),邻苯二甲酸异丁酯(14),邻苯二甲酸丁酯异丁酯(15),β-谷甾醇(16),胡萝卜苷(17),齐墩果酸(18),(2S,3S,4R,9E)-1,3,4-trihydroxy-2-[(2′R)-2′- hydr-oxytetraco-sanoylamino]-9-octadecene (19)。化合物1~19均为首次从该植物中获得,化合物1~7为首次从黄芪属(Astraga-lus)植物中分离得到。     

黄土丘陵区辽东栎和刺槐树干液流时滞效应与蒸腾特征的关联性

运用Granier热扩散探针法,于2016年7-9月对半干旱黄土丘陵区天然次生林树种辽东栎和人工林树种刺槐的树干液流进行连续测定,并同步监测气象因子和土壤含水量,用错位相关法分析液流通量密度与空气水汽压亏缺日变化的时滞长度,研究2个树种不同径级个体在不同土壤水分条件下液流通量密度与蒸腾驱动因子之间的时滞效应.结果表明:辽东栎和刺槐液流通量密度的日变化节律与气象因子显著相关,空气水汽压亏缺峰值的出现较辽东栎树干液流通量密度滞后118.2 min,较刺槐树干液流通量密度滞后39.5 min;而光合有效辐射的峰值通常滞后于辽东栎12.4 min,提前于刺槐68.5 min.液流通量密度和空气水汽压亏缺的时滞长度与树种和土壤含水量显著相关,辽东栎、刺槐在土壤含水量较高时段的时滞长度分别大于土壤含水量较低时段32.2和68.2 min.时滞长度与径级的相关性整体上未达到显著水平,但在土壤含水量较低时段小径级刺槐的时滞长度大于大径级21.4 min,差异达到了显著水平.两树种液流通量密度与空气水汽压亏缺之间的时滞效应反映了对蒸腾驱动因子的敏感性,较好的土壤水分条件有利于液流通量密度提早达到峰值,较低土壤水分会导致树干液流对气象环境因子响应的敏感性降低;刺槐树干液流受土壤水分的影响更显著.     

模拟氮沉降对北京东灵山辽东栎林树木生长的影响

传统的元素限制模型认为氮是温带森林生长的限制元素, 不过该结论更多是从地上生物量以及群落水平进行阐述, 忽视了不同物种以及不同径级树木对外源氮的响应差异。辽东栎(Quercus wutaishanica)林是华北地区常见的森林类型, 该研究以北京东灵山辽东栎林为研究对象, 通过设置3个氮添加水平的实验, 即对照CK (0 kg·hm ^-2·a ^-1), N50 (50 kg·hm ^-2·a ^-1)和N100 (100 kg·hm ^-2·a ^-1), 模拟氮沉降对群落和物种水平以及不同径级树木生长的影响。经过7年氮添加, 实验结果显示: 物种水平上, 氮添加明显促进了优势树种辽东栎的生长; 群落水平上, 树木生长随氮浓度增加有不断上升趋势, 但统计学差异不显著; 氮添加显著抑制了辽东栎以及群落内小径级(3-10 cm)树木生长, 中(10-20 cm)、大径级(>20 cm)树木生长随氮沉降水平增加呈上升趋势, 但统计学差异不显著。表明氮是辽东栎以及温带森林树木生长的限制元素; 不同径级的辽东栎和群落内其他植物对氮添加响应不一致, 氮添加抑制了小径级树木生长, 中、大径级树木生长对氮添加响应不明显。     

山东苔藓植物新记录

该研究通过对采自山东的苔藓植物标本进行鉴定,首次发现裂齿藓[ Dichodontium pellucidum (Hedw.) Schimp.]和粗疣藓[ Fauriella tenuis (Mitt.) Cardot]在山东的分布,这也是昂氏藓科(Aongstroemiaceae)裂齿藓属( Dichodontium Schimp.)和粗疣藓属( Fauriella Besch.)的苔藓植物在山东的首次发现。文中还详细描述了裂齿藓和粗疣藓的形态特征,绘制了墨线图,并进行了相应的讨论。     

中国四齿芥属一新记录种——帕米尔四齿芥

报道了十字花科(Brassicaceae)四齿芥属(Tetracme Bunge)一中国新记录种——帕米尔四齿芥(Tetracme pamirica Vassilcz.)。标本采自西藏自治区札达县底雅乡,生于干燥的河谷坡地。该种与相近种四齿芥的区别是,角果长10~13 mm,种子长1~2 mm。凭证标本保存在内蒙古大学植物标本馆(HIMC)。