厌氧氨氧化菌脱氮机理及其在污水处理中的应用

厌氧氨氧化细菌(anammox)可以将亚硝酸盐和氨氮转化为氮气从而缩短氨氮转化的过程,它已经成为新型生物污水脱氮技术研究的热点之一。当前,有关厌氧氨氧化菌特有的生理结构特点、种群分类及其功能酶等方面的研究取得了一定突破,为实现其工业应用奠定了良好的理论基础;同时分子生物学技术在厌氧氨氧化细菌种群分布、群落多样性及其共生关系等方面的应用也大大促进了污水生物脱氮技术的革新和进步。总结了厌氧氨氧化菌主要的生理生化特点、细胞结构特点、脱氮机理、污水处理体系中的应用以及分子生物学方法对污水处理体系中厌氧氨氧化菌种群分析的研究现状,并指出未来anammox细菌在生物特性及在污水脱氮处理实际应用的研究中的热点问题。生物特性方面的主要研究热点有：（1）anammox细菌除厌氧氨氧化作用外,其它新陈代谢途径有待探索;（2）anammox细菌在不同环境中分布的倾向性问题;（3）新型anammox细菌的确定。污水处理的实际应用方面的主要研究热点有：（1）anammox污泥的快速高效富集问题;（2）设计高特异性引物;（3）anammox细菌和其他微生物的共生关系。     

一株高效降解木糖的耐酸、嗜热厌氧杆菌的生理特性及产物分析

【目的】分离高效降解木糖的嗜热厌氧杆菌菌株,用于发酵生产生物燃料乙醇,为后继的构建基因工程菌株及联合生物工艺提供材料。【方法】运用亨盖特厌氧操作技术从胜利油田油层采出液两年的富集样中分离到一株嗜热厌氧杆菌xyl-d。采用形态学观察、生理生化指标鉴定及基于16S rRNA的系统发育学分析确定其分类地位。【结果】菌株xyl-d为革兰氏阴性厌氧杆菌,菌体大小为(1.35-5.08)μm×(0.27-0.40)μm,单生、成对或成簇生长,芽胞圆形,端生。温度生长范围30-85℃(最适温度65℃);pH范围3.0-10.0(最适pH 7.5);NaCl浓度范围0%-4%(最适NaCl浓度2.0%)。发酵D-木糖的产物是乙醇、乙酸、CO2及少量的异丁醇、丙酸。菌株xyl-d的(G+C)mol%含量为45.6%,与热厌氧杆菌属模式菌株威吉利热厌氧杆菌(Thermoanaerobacter wiegelii)DSM10319T及嗜热乙醇杆菌(Thermoanaerobacter ethanolicus)DSM2246T的16S rRNA序列相似性均为99.3%。菌株利用D-木糖产乙醇的最佳初始pH为8.5;少量酵母粉能刺激生长并显著提高发酵D-木糖的产醇率,使乙醇成为主要的发酵产物;培养基中乙醇浓度达到7%(V/V)时菌体生长受到抑制,最佳生长条件下D-木糖的降解率可达91.37%,最佳产醇条件下发酵1摩尔D-木糖可产生1.29摩尔的乙醇。【结论】菌株xyl-d是从特殊生境(油藏)中分离到的一株高效降解D-木糖的耐酸、嗜热的厌氧杆菌,其为半纤维素降解产乙醇的联合生物工艺提供了菌源。     

环境因子对小球藻生长的影响及高产油培养条件的优化

探讨了不同环境条件对小球藻(Chlorella sp.)叶绿素荧光动力学参数以及净光合放氧速率的影响,确定了以L₁海水培养基为基础,以8.8 mmol/L浓度的(NH₂)₂CO为氮源、0.145 mmol/L NaH₂PO₄ · H₂O浓度为磷源,在150 μmol · m^-2 · s^-1光照强度、培养温度为18 ℃的小球藻最优培养条件。在此条件下,明显加快了小球藻细胞的生长速度,促进了油脂和脂肪酸的积累,细胞密度增加24%,油脂和脂肪酸含量分别增加了16.8%和66.6%。在培养液中添加外源柠檬酸(最适浓度以0.06 mmol · L^-1 · d^-1为宜)可以明显提高小球藻的生长速度,促进其脂肪酸的积累。同时也可看出,筛选的小球藻藻种具有生长快、易培养、产油高的优点,可作为生物能源研究的良好材料,为海洋微藻的开发利用奠定了基础。     

利用模拟退火算法优化Biome-BGC模型参数

生态过程模型建立在明确的机理之上,能够较好地模拟陆地生态系统的行为和特征,但模型众多的参数,成为模型具体应用的瓶颈。本文以Biome-BGC模型为例,采用模拟退火算法,对其生理、生态参数进行优化。在优化过程中,先对待优化参数进行了选择,然后采取逐步优化的方法进行优化。结果表明,使用优化后的参数,模型模拟结果与实际观测更为接近,参数优化能有效地降低模型模拟的不确定性。文中参数优化的过程和方法,可为生态模型的参数识别和优化提供一种实例和思路,有助于生态模型应用区域的扩展。     

甲型流感病毒核蛋白在大肠杆菌中的可溶性高效表达与纯化

为了在大肠杆菌中高效表达甲型流感病毒A/京科/30/95(H3N2)核蛋白NP,以便对原核表达的NP蛋白进行免疫原性研究,本研究通过密码子优化及全基因合成等方法,将3种形式的NP基因:与6×His标签融合的NP基因NP(His)、非融合的野生型NP基因NPwt及非融合的按大肠杆菌优势密码子改造的基因NP(O)分别插入原核表达载体pET-30a,构建了表达3种形式NP基因的3种原核表达质粒并研究不同质粒中NP蛋白的表达形式、条件、纯化工艺及抗原性。限制性酶切反应与测序表明,三种形式的NP基因均正确插入原核表达质粒pET-30a;SDS-PAGE凝胶电泳显示,三种形式的NP基因均能在大肠杆菌中表达,NP(O)基因的表达量最高;在不同温度诱导条件下,NP蛋白呈现可溶性表达,NP(O)基因可溶性高效表达的条件为:T=25℃,t=10 h;经阴离子交换和凝胶过滤层析两步纯化,可溶性表达的NP蛋白纯度可达90%;Western blot检测显示,纯化的NP能与流感病毒A/PR/8/34(H1N1)株感染小鼠的血清发生特异性结合。这些结果表明,非融合表达的密码子优化甲型流感病毒NP蛋白能在大肠杆菌中高效表达和纯化,同时保持良好的免疫反应活性。     

生物表面活性剂生产菌的鉴定及其发酵优化和产物性质研究

由中国科学院南海海洋研究所提供的一株生物表面活性剂生产菌,经菌落、菌体形态和16S rDNA序列分析,鉴定为芽孢杆菌属,命名为Bacillus SCUT09.初步优化了该菌株的培养条件,最佳碳、氮源分别为木薯淀粉、牛肉膏,最利于Bacillus SCUT09生长和生物表面活性剂积累的条件为:NaCl 1%,pH 6.5...     

华根霉产纤溶酶液体发酵条件的研究

研究了华根霉TCCC 41014产纤溶酶液态发酵的工艺条件,采用单因素实验对液态发酵培养基的碳源、氮源、初始pH值、温度和装液量进行了优化.结果表明,实验范围内华根霉TCCC41014液态发酵产纤溶酶的适宜培养基组成(g桙L):糊精80,蛋白胨60,豆粕60,初始pH为4.5.适宜培养条件:培养温度为29℃,装液量为5...     

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...     

过氧化氢酶基因在大肠杆菌中的克隆表达及发酵优化

利用PCR扩增技术得到枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)过氧化氢酶基因katA,将该基因与表达载体pET-20b(+)连接构建重组质粒,经测序验证后,在大肠杆菌JM109中进行表达得到重组大肠杆菌基因工程菌E.coli BL21(DE3)(pET-20b(+)-katA).SDS-PAGE电泳结果显示出...     

林可霉素生物合成培养基的优化

以花生粉和棉籽蛋白粉取代了原培养基中的黄豆饼粉,采用响应面法对林可霉素产生菌的发酵培养基进行了优化.首先通过单因素试验及正交实验确定替代氮源及其浓度,采用Plackett-Burman实验分析各因素的主效应,选出对响应值影响较大的3个因素,即花生粉、K2HPO4和玉米浆.对这些因素做爬坡实验,确定三个重要因素的中心点浓...