两栖类皮肤抗菌多肽及其应用

抗菌多肽广泛分布于动物、植物,用于抵御细菌、真菌、病毒和原虫,在进化上是一类非常古老而有效的天然防御物质。两栖动物的后天获得性免疫系统与哺乳动物相比极为脆弱,它们在长期的进化历程中演化形成了一套非常有效的抵御微生物侵袭的防御系统,这套系统主要就是其裸露皮肤表面的抗菌多肽(又称初级免疫或者先天免疫系统)。本文结合本实验室近年的研究工作,对两栖类皮肤抗菌多肽的结构、功能及应用作一简要综述。     

克隆整合对异质性光照环境下紫竹根际土壤氮素有效性的影响

以根状茎克隆植物紫竹为对象,研究克隆整合对遭受异质性光照胁迫分株根际土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)、氨氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)以及微生物群落组成的影响。所取紫竹克隆片段由一个母本分株和一个子代分株组成,母本分株置于全光照下,而子代分株置于80%遮阴环境中,同时母本分株与子代分株间的根茎保持连接或割断处理。结果表明:与切断处理相比,紫竹遮荫子代分株根际土壤的SOC、TN、DOC、NH_4~+-N在保持根状茎连接时显著更高,这表明异质性光照环境下克隆整合可能改善紫竹连接遮荫子代分株根际土壤的氮素有效性。克隆整合提高了连接遮阴状态下紫竹子代分株根际土壤中的放线菌、真菌和革阴细菌的PLFAs浓度。通过对遮阴子代分株根际土壤微生物群落PLFAs主成分分析得出克隆整合导致遮阴子代分株根际土壤微生物群落结构发生显著变化。该研究结果暗示了紫竹可能通过克隆整合作用降低土壤中某些对氮利用有效性影响较低的细菌数量,而增加对土壤氮利用起重要作用的放线菌和真菌的数量,进而改善紫竹对土壤中氮利用的有效性,这有利于增强克隆植物对时空异质性生境的适应能力。     

南海深海微生物酯酶EST12-7在制备(R)-2-氯丙酸乙酯中的应用研究

利用来源南海深海的微生物酯酶EST12-7不对称水解反应拆分制备（R）-2-氯丙酸乙酯。并探寻了温度、pH、底物浓度、有机溶剂和反应时间等因素对酯酶EST12-7催化制备（R）-2-氯丙酸乙酯的影响。结果表明,深海微生物酯酶EST12-7催化制备（R）-2-氯丙酸乙酯的最佳反应条件为：13.8 μg/ml酯酶EST12-7,50 mmol/L（±）-2-氯丙酸乙酯,2%正癸醇,pH8.5,30℃,0.05mol/L Tris-HCl,反应60 min。在最佳反应条件下,（±）-2-氯丙酸乙酯的转化率可达49%,所制备的（R）-2-氯丙酸乙酯的光学纯度为98%。通过对酯酶EST12-7拆分制备（R）-2-氯丙酸甲酯和（R）-2-氯丙酸乙酯进行比较,2-氯丙酸酯中的链长对酯酶EST12-7拆分反应有极大的影响。     

种植密度对玉米-大豆间作群体产量和经济产值的影响

采用二次饱和D最优设计,研究了种植密度对玉米 大豆间作群体产量和经济产值的影响,并建立了以玉米和大豆密度为变量,以间作群体籽粒产量、干物质积累和经济产值为目标函数的二元二次数学模型.模型解析表明： 种植密度对玉米 大豆间作群体籽粒产量、干物质积累和经济产值影响显著,玉米密度对群体各指标的影响大于大豆密度.在低密度水平下,群体籽粒产量、干物质积累和经济产值均随密度的增加而增加.群体籽粒产量达到8101.31 kg·hm^-2,最优措施组合为：玉米密度72023株·hm^-2+大豆密度99924株·hm^-2;群体干物质积累达到15282.45 kg·hm^-2,最优措施组合为：玉米密度75000株·hm^-2+大豆密度93372株·hm^-2;群体经济产值达到23494.50元·hm^-2,最优措施组合为：玉米密度73758株·hm^-2+大豆密度87597株·hm^-2.通过计算机模拟得出,在本试验条件下,玉米-大豆间作群体籽粒产量≥7500kg·hm^-2、干物质积累≥14250 kg·hm^-2、经济产值≥22500元·hm^-2的最佳密度组合为：玉米种植密度58554～71547株·hm^-2,大豆种植密度82217～100303株·hm^-2.     

利用甲硝唑及外加氧方法筛选耐氧产氢Klebsiella oxytoca HP1突变菌株

氢酶是生物制氢的关键酶, 大多数氢酶因对氧极敏感而易失活, 因此提高氢酶的氧耐受性对生物制氢有重要意义。本研究利用1%甲基磺酸乙酯对Klebsiella oxytoca HP1进行了两轮诱变, 经40 mmol/L 甲硝唑和21%氧联合处理1 h(第一轮诱变)或2 h(第二轮诱变)进行筛选。所得突变菌株经产氢测试, 结果在15%氧浓度条件下, 第一代突变菌株HP1-A15产氢活性为出发菌株Klebsiella oxytoca HP1的3.70倍, 在21%氧浓度条件下第二代突变菌株 HPA15-37产氢活性为HP1-A15菌株的2.75倍, 是出发菌株的11倍。突变菌株HP1-A15和 HPA15-37具有较好的遗传稳定性。本试验结果说明利用MNZ和外加氧的方法适用于兼性厌氧菌耐氧产氢突变菌株的筛选。     

土壤水分和氮添加对华北平原高产农田有机碳矿化的影响

通过105 d的恒温(25℃)控湿室内培养方法,探讨了华北平原高产粮田土壤有机碳矿化特征以及水分和有机、无机氮输入对其影响。试验设4个肥料添加水平和4个水分梯度,分别为对照(S0)、仅添加无机氮(尿素)(S1)、无机氮和有机氮(鸡粪)配施(S2)以及仅添加有机氮(S3)和25%(田间持水量;M0)、50%(M1)、75%(M2)和100%(M3)共16个处理,每处理3次重复。结果表明,各处理有机碳矿化速率均在培养后1 d达第1高峰,之后直线下降,培养7 d时下降幅度达57.2%—75.0%,培养20—30 d时出现第2高峰。有机碳累积矿化量有208.8—1161 mg/kg,主要集中在前30 d,可占整个培养期的59.1%—69.9%,105 d的净矿化率为0.07%—2.01%。根据双指数方程模拟结果,研究了土壤潜在矿化碳库(C1+C2),其中活性碳库(C1)和惰性碳库(C2)分别为53.0—135.1 mg/kg和156.9—1069 mg/kg,潜在矿化率为1.75%—9.66%。土壤含水量显著影响有机碳矿化,且与潜在矿化碳库呈二次函数关系(P0.05)。田间持水量25%—100%范围内,随着土壤含水量的升高,有机碳矿化速率呈增加趋势,但增幅降低,其中M2(田间持水量75%)的有机碳净矿化率最高。有机碳矿化量与土壤微生物碳和矿质氮含量呈线性正相关(P0.05),保持氮水平(200 kg N/hm2)相同,有机氮(鸡粪)和无机氮(尿素)均显著促进土壤有机碳矿化,但两者间差异不显著(P0.05),且有机氮和无机氮对有机碳矿化的影响均与土壤含水量有显著交互作用(P0.05)。     

海绵共生真菌产黄青霉LS16抗菌活性物质的分离及结构鉴定

海洋真菌能够产生大量活性独特的次级代谢产物。为了探明海绵共生真菌产黄青霉LS16发酵液中抗副溶血弧菌Vibrio parahemolyticus的活性物质,本实验对副溶血弧菌Vibrio parahemolyticus的抑菌活性进行跟踪,采用VLC（vacuum liquid chromatography）、Sephadex LH-20柱层析、薄层层析和高效液相色谱等技术,从海绵共生真菌LS16乙酸乙酯发酵液中分离纯化得到5个化合物。进一步实验证明,化合物2具有抗副溶血弧菌Vibrio parahemolyticus活性。根据该化合物的波谱数据（¹H NMR、¹³C NMR）对其化学结构进行鉴定,确定其分子式为C₁₅H₁₅NO₃,为生物碱类化合物。     

同源过表达BglR对嗜热毁丝霉β-葡萄糖苷酶活性的影响

目的:克隆嗜热毁丝霉(Myceliophthora thermophila ATCC42464)bglr基因,构建Mtbglr过表达载体,研究同源过表达bglr对嗜热毁丝霉β-葡萄糖苷酶活性及总纤维素酶活性的影响。方法:利用SLIC技术构建Mtbglr过表达载体;使用MtPpdc启动子及MtTpdc终止子将该基因进行同源过表达;利用原生质体转化、实时荧光定量PCR和酶活测定等技术实现bglr基因在嗜热毁丝霉中表达及酶活水平的鉴定。结果:成功构建Mtbglr过表达载体,并转化嗜热毁丝霉,结果表明,诱导培养条件下,转化子Mt8菌株的β-葡萄糖苷酶活性和胞外蛋白质浓度分别是WT菌株的1.7倍和1.9倍。结论:bglr基因对嗜热毁丝霉β-葡萄糖苷酶活性具有增强作用,为嗜热真菌β-葡萄糖苷酶基因调控奠定了理论基础。     

苦荞查尔酮合酶基因FtCHS1启动子的克隆及分析

采用染色体步移技术,从苦荞（Fagopyrum tataricum Gaertn.）中克隆获得FtCHS1基因5'端侧翼序列,共1038 bp,将其命名为P_FtCHS1。生物信息学分析表明,P_FtCHS1中A/T碱基含量为63.5%,含有4个可能的转录起始位点,分别位于起始密码子上游-684~-734、-692~-742、-920~-970、-929~-979 bp处,该序列包含TATA-Box和CAAT-Box等启动子核心元件以及与光、低温和激素应答等相关的功能元件。本研究进一步构建了P_FtCHS1-pBI101植物表达载体,并瞬时转化拟南芥（Arabidopsis thaliana L.）叶片,结果显示该序列可驱动GUS报告基因的表达。低温（4℃）和光照（UV-B）处理苦荞幼芽后,采用荧光定量PCR技术分析FtCHS1基因的表达量,结果表明P_FtCHS1可响应低温和紫外环境胁迫,从而引起FtCHS1基因表达量发生变化。     

棉花苞叶光呼吸和PSII热耗散对土壤水分的响应

在新疆气候生态条件下, 采用膜下滴灌植棉技术, 设置不同滴灌水分处理, 研究了不同滴灌量条件下棉花(Gossypium hirsutum)苞叶和叶片碳同化、光呼吸作用、光系统II (PSII)热耗散作用及其光破坏防御机制的差异, 以揭示滴灌节水条件下棉花苞叶缓解光抑制的机理及与棉花抗旱特性的关系。结果表明: 棉花开花后苞叶及叶片在高温强光下实际光化学效率(Φ_PSII)显著降低, 发生明显的光抑制现象, 但苞叶的光抑制程度较叶片轻; 与正常滴灌量处理相比, 节水滴灌条件下棉花水分亏缺, 叶片净光合速率(P_n)、Φ_PSII、光呼吸(P_r)、光化学猝灭系数(q_P)降低, 非光化学猝灭系数(NPQ)升高, 叶片光抑制程度加重, 而苞叶P_n、Φ_PSII、P_r、q_P、NPQ变化不大, 与正常滴灌量处理相比, 光抑制程度无显著差异。苞叶光呼吸速率与光合速率的比值(P_r/P_n)显著高于叶片; 滴灌节水条件下棉花适度水分亏缺对苞叶光呼吸及P_r/P_n无显著影响。高温强光下, 棉花节水滴灌对叶片PSII量子产量的转化与分配影响显著, 但对苞叶的影响不显著; 苞叶非调节性能量耗散的量子产量(Y(NPQ))高于叶片, 因此能有效地将PSII的过剩光能以热的形式耗散。综上所述, 与叶片相比, 苞叶对轻度水分亏缺不敏感, 是棉花适应干旱逆境较强的器官, 苞叶光呼吸和热耗散作用对光破坏防御具有重要意义。