高产纤维素酶的木霉菌株筛选及发酵条件优化

纤维素是由β-1,4糖苷键链接而成的葡萄糖单体聚合物,广泛分布于自然界,是一类易获取且廉价的可再生资源。自然界含纤维素材料的利用和处理是目前亟待解决的问题,筛选产纤维素酶的优良菌株并实现纤维素的有效利用具有重要意义。利用纤维素酶降解纤维素是绿色、高效和可持续的利用方式,广泛应用于工业和农业领域(养殖、能源、纺织等)。因此,实现高效低成本的纤维素酶生产成为研究和发展的目标。木霉属真菌是重要的纤维素酶产生菌,具有产酶量大、酶系全和酶活性高等优点,分泌的胞外酶易于工业生产中的分离提纯。本研究以课题组前期积累和保存的25种木霉150个菌株为材料,通过刚果红平板法筛选、滤纸酶活测定和天然纤维素降解等测试,筛选出14株产纤维素酶能力较强的菌株(优于对照菌株里氏木霉QM9414),从中选取3株进行最佳产酶条件探索,如接种量、吐温80添加量、发酵培养基pH值等。初步测试结果表明,贵州木霉菌株8705在20℃条件下、摇瓶发酵9 d、在优化后的发酵培养基中产酶效果最佳,其上清液酶活可达到6.63 IU/mL。通过优化发酵温度、发酵时间和培养基成分配比等发酵条件,为资源利用打下物质基础并提供理论依据。     

高粱高亲和硝酸盐转运蛋白NRT2/3基因家族鉴定、表达与DNA变异分析

硝态氮是作物吸收无机氮素的主要形态,硝酸盐转运蛋白2(nitrate transporter 2,NRT2)作为高亲和性的转运蛋白,以硝酸盐作为特异性底物,在可利用的硝酸盐受限时,高亲和性转运系统被激活,在硝酸盐吸收、转运过程中发挥着重要作用。大多数NRT2不能单独转运硝酸盐,需在硝酸盐同化相关蛋白2(nitrate assimilation related protein 2,NAR2)的协助下才能完成硝酸盐的吸收或转运。作物氮利用效率受环境条件影响,品种间存在差异,因此培育高氮素利用效率品种有重大意义。高粱(Sorghum bicolor)具有耐贫瘠特性,对土壤中的氮素吸收和利用效率较高。本研究结合高粱基因组数据库对NRT2/3基因家族成员基因结构、染色体定位、理化性质、二级结构与跨膜结构域、信号肽与亚细胞定位、启动子区顺式作用元件、系统进化、单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)的识别与注释及选择压力进行了全面分析。通过生物信息学分析,筛选出5个NRT2s(命名为SbNRT2-1a、2-1b、SbNRT2-2–4)基因和2个NAR2s(SbNRT3-1–2)基因,较谷子略少。分布在3条染色体上,分为4个亚家族,同一亚族中基因结构高度相似;高粱NRT2/3亲水性平均值均为正值,表明均为疏水性蛋白;α-螺旋和无规则卷曲占二级结构总量的比例大于70%;亚细胞定位均在质膜上,其中NRT2s蛋白不含信号肽,NRT3s蛋白含信号肽;进一步对其跨膜结构域进行分析,发现NRT2s家族成员跨膜结构域个数均大于10个,而NRT3s家族成员跨膜结构域个数为2个;高粱与玉米(Zea mays)NRT2/3s的共线性较好;蛋白结构域显示存在MFS_1和NAR2蛋白结构域,可执行高亲和力硝酸盐转运;系统进化树分析可知,高粱与玉米和谷子的NRT2/3基因亲缘关系更近;基因启动子顺式作用元件分析发现,SbNRT2/3基因的启动子区均具有数个植物激素和逆境应答元件,可以响应高粱生长和环境变化;基因表达热图显示低氮条件下在根诱导表达的是SbNRT2-1a、SbNRT2-1b和SbNRT3-1,推测可在高粱根部表达并调控对硝酸盐的吸收或转运过程。在SbNRT2-4和SbNRT2-1a等发现多个非同义SNP变异;选择压力分析表明,高粱NRT2/3基因家族在进化过程中受纯化选择作用。SbNRT2/3基因表达及蚜虫侵染影响与基因在不同组织中的表达分析结果一致,SbNRT2-1b和SbNRT3-1在感染蚜虫品系5-27sug根部表达显著,高粱蚜虫侵染叶片显著降低了SbNRT2-3、SbNRT2-4和SbNRT3-2的表达水平。本研究初步对高粱全基因组NRT2/3基因家族进行鉴定、表达与DNA变异分析,为高粱氮高效研究提供了基础。     

低温降解玉米秸秆的木霉菌株筛选

【背景】木霉是自然界中常见的纤维素和半纤维素降解菌,在农业废弃物降解中具有重要应用潜力。【目的】筛选可在低温环境降解玉米秸秆的木霉菌株。【方法】测定31种木霉111个菌株在低温下的生长状况、水解纤维素和木聚糖产生的透明圈直径及部分菌株对玉米秸秆的相对降解率(relativedegradationrate,RDR);利用DNS法测定不同RDR代表菌株的纤维素滤纸酶(filter paper cellulase, FPase)、羧甲基纤维素酶(carboxymethyl cellulase, CMCase)和木聚糖酶(xylanase)活性,并分析它们在不同发酵阶段的酶活与秸秆降解率的关系。【结果】在10℃和5℃培养分别有100株和42株供试菌株能够生长,在15℃均能生长,其中19个菌株培养6 d产生的水解纤维素和木聚糖产生的透明圈直径大于60 mm、培养10 d对玉米秸秆的RDR为0.45%-8.09%;菌株9145、TC425、TC505和8987的FPase、CMCase和xylanase活性随着培养时间呈现动态变化,其中前两者的活性变化趋势基本一致,与RDR的关系密切。【结论】钩状...     

盟发绿豆子叶衰老期间的呼吸作用与线粒体功能的改变

暗中培养的绿豆幼苗子叶在萌发后3—4天时,外观出现衰老征状,6天后子叶凋落。随子叶日龄的增加,子叶的呼吸强度一直下降,呼吸商始终小于1。当外加L-苹果酸、α-酮戊二酸、琥珀酸和NADH为底物测定离体线粒体氧化活性时,衰老子叶的线粒体对上述四种底物的氧化活性有不同程度的增加;抗氰呼吸也有所升高。子叶衰老时,线粒体的ADP/O和呼吸控制(RC值均降低);线粒体ATPase水解ATP的活性升高。衰老绿豆子叶线粒体氧化磷酸化偶联效率的降低和ATPase水解活性的增强是与线粒体结构改变相联系的一种功能变化,它导致能量亏缺,并进一步加速了衰老的恶化进程。     

一种国内未见报道的虫草菌——古尼虫草

<正> 虫草菌(Cordyceps)是一类重要的虫生真菌。近年来国内外对这类真菌的生态及地理分布、分类,以及在医药和害虫生物防治上的应用皆有不少报道。据统计,全世界发表的虫草菌有350个种和变种(小林义雄,1980)。我国现已报道的虫草菌有30种以上(邓叔群,1963;戴芳澜,1979;CHEN,1978;KOBAYASI,1981a、b;臧穆,1982)。     

一属罕见的细菌——多孢子菌属

我们发现并鉴定了一属新的细菌,其主要特征是能够从无菌丝的营养细胞直接转变为孢囊,产生大量孢子进行繁殖,并以甲烷作为唯一碳源与能源而生长。它同其它已知细菌有较大的差别,因而暂建立一个新的属:多孢子菌属 Polysporobacterium。模式种为沙石多孢子菌Polysporobacterium arenarium。它们在分类学上的位置将另行讨论。     

我国丛赤壳类真菌分类研究

丛赤壳类真菌是具有经济重要性的生物类群。该文回顾了我国该类分类研究的简史,概述近年来取得的相关研究进展,揭示我国该类真菌的物种丰富程度,展示建立在分类学基础上的真菌DNA条形码探索以及分子系统学研究成果,表明资源和分类研究与真菌天然产物研究联手的新发现。     

不同培养条件对薄荷试管苗玻璃化现象的影响

以江苏东台产薄荷(M entha haplocalyxB riq.)的茎尖为外植体,以MS为基本培养基,研究了培养基添加物和培养条件对薄荷试管苗玻璃化现象的影响。结果显示,导致薄荷玻璃化苗产生的主要因素是培养基中的6-BA、蔗糖和琼脂浓度以及培养温度和光照时间;当6-BA浓度为2 mg.L-1、蔗糖浓度为4%、琼脂浓度为0.70%、培养温度25℃、光照12 h.d-1(2 000 lx)时,薄荷试管苗的繁殖系数较高,玻璃化苗率较低。     

中国大型真菌受威胁物种名录

正为全面评估中国大型真菌受威胁状况,原环境保护部联合中国科学院于2016年启动了《中国生物多样性红色名录——大型真菌卷》的编制工作。本次评估过程中制定了中国大型真菌红色名录评估等级与标准(王科等, 2020),并依此开展评估工作。使用了以下评估等级:灭绝(Extinct, EX)、野外灭绝(Extinct in the Wild, EW)、疑似灭绝(Possibly Extinct,PE)、极危(CriticallyEndangered,CR)、濒危(Endangered,EN)、易危(Vulnerable,VU)、近危(Near Threatened, NT)、无危(Least Concern, LC)和数据不足(Data Deficient, DD)。