工业酶与绿色生物工艺的核心技术进展

绿色生物工艺是国家战略性新兴产业,具备高效、安全、节能、环保等特点,市场前景广阔。工业酶是绿色生物工艺的“芯片”,新型高效工业酶的开发与应用相关技术是绿色生物工艺的核心。文章综述了工业酶制剂产业现状、以中国科学院天津工业生物技术研究所为代表的研发机构在工业酶及绿色生物工艺开发应用方面产生的一系列关键技术突破与研发进展,展示了通过酶与生物技术的进步提升传统加工产业发展的典型案例,随着这些核心技术的发展将推动越来越多的传统制造业走向绿色可持续发展路线。     

广州市城乡梯度森林公园雨季空气PM2.5浓度及水溶性离子特征

2012年雨季（4—9月）,收集广州市城市区、近郊区和远郊区森林公园的PM_2.5样品,测定PM_2.5质量浓度,分析了其中SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-、Cl^-、F^-、Na⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺ 共10种水溶性无机离子含量.结果表明：帽峰山（远郊）、大夫山（近郊）、火炉山（城区）PM_2.5质量浓度的日变化分别为17.2～66.5、19.4～156.3、21.8～161.7 μg·m^-3,平均值分别为44.4、49.8、55.9 μg·m^-3.SO₄^2-、Na⁺和NH₄⁺为水溶性无机离子主要组分,其中,SO₄^2-含量最大,并从城区至郊区呈递减趋势.固定源对3个森林公园空气中SO₂和NO_x的贡献大于移动源,从城区至远郊呈递减趋势,说明机动车对城区空气中SO₂和NO_x的贡献大于近郊和远郊森林公园.采样期间,海盐对大夫山空气PM_2.5中水溶性组分的贡献最大,其中K⁺受海盐的影响超过其他元素.NH₄⁺当量浓度远小于SO₄^2-和NO₃^-的当量浓度,中和度远小于1,反映PM_2.5酸性较强,且从远郊至城区PM_2.5粒子酸性呈增强趋势.     

黄土丘陵区子午岭短柄五加群落特征分析

采用样方法研究了子午岭短柄五加(Acanthopanax brachypus)群落的特征。结果表明：短柄五加群落具有典型的温带植物区系特点,其科属组成分散,种类成分简单,为自然演替和人工改造双重作用下的不稳定群落;群落物种丰富度指数和多样性指数变化趋势基本一致,生态优势度指数表现出相反的趋势;群落垂直结构明显,乔木层以油松、辽东栎和侧柏为主,灌木层中短柄五加占绝对优势,草本层以披针叶苔草为主,该群落可分为油松-短柄五加-披针叶苔草+三褶脉紫菀群丛、油松+辽东栎-短柄五加-披针叶苔草群丛、辽东栎-短柄五加-披针叶苔草群丛、侧柏-短柄五加+铁杆蒿-披针叶苔草群丛4个类型;短柄五加的分布主要受水热条件限制,在水热条件相对较好的地段及林缘长势较好。     

基于碱基分子质量和π电子共振能的几种新距离在系统发育重建中的应用

为探讨基于碱基分子质量和π电子共振能的几种新距离在系统发育重建中的应用,以Kimura2-parameter距离为对照,以鸻行目16种鸟类线粒体ND6基因和Cytb基因序列为例分别进行距离矩阵邻接法建树,并结合形态学分类和核型研究结果进行比较分析.结果表明:1)E距离和I距离基因树最大程度地吻合了形态学分类结果,将灰斑鸻和鸻属的两个种聚为同一单系,将滨鹬属两个种聚为同一单系;其反对将反嘴鹬和砺鹬单独成科的观点得到核型研究结果的强烈支持;E距离和I距离的ND6树和Cytb树相互支撑性较好;E距离和I距离是系统发育重建中2种颇具潜力的新距离;2)基于E距离和I距离的ND6树和Cytb树,结合形态学分类和核型研究结果,给出了鸻行目16种鸟类的分类归属.     

多氯联苯对剑尾鱼超氧化物岐化酶活性的影响

目的　研究多氯联苯 (PCBs)暴露对剑尾鱼 (Xiphophorushelleri)超氧化物歧化酶 (SOD)活性的影响 ,探讨剑尾鱼器官组织内SOD活性变化作为环境风险评价 (ERA)的有效生物学标记的可行性。方法　测定了PCBs对剑尾鱼 30d的半致死浓度 (LC50 ) ;使用浸浴法以 0、2、5 0 μg L三个PCBs浓度为剑尾鱼染毒 ,定量测定了 72h内肝、鳃及卵巢组织中的SOD的活性变化。结果　PCBs对剑尾鱼的 30dLC50 为 1 0 5 80 μg L ;PCBs对剑尾鱼肝脏和卵巢的SOD活性有明显 (P <0 0 1 )的影响。在最初染毒的 1 2h内 ,SOD活性略有上升 ,但随暴露时间延长 ,浓度增加 ,肝和卵巢的SOD活性均呈下降趋势。此外 ,结果还显示肝组织的SOD活性较高于卵巢的SOD活性 ,表明不同器官组织的SOD活性对PCBs胁迫的敏感性存在一定的差异。实验中鳃组织SOD活性在PCBs暴露后其变化不明显 (P >0 0 5 )。结论　表明剑尾鱼肝细胞SOD活性可作为环境风险评价 (ERA)的有效生物学标记     

芍药内生真菌的鉴定及产生活性次生代谢产物的评估

【目的】研究药用植物芍药(Paeonia lactiflora Pall.)内生真菌的种群多样性,同时对其可能存在的聚酮合酶(Polyketide synthase,PKS)和非核糖体多肽合成酶(Non-ribosomal peptide synthetase,NRPS)基因多样性进行评估,预测芍药内生真菌产生活性次生代谢产物的潜力。【方法】采用组织分离法获得芍药根部内生真菌菌株,结合形态学特征和ITS序列分析,进行鉴定;利用兼并性引物对内生真菌中存在的聚酮合酶(PKS)基因和非核糖体多肽合成酶(NRPS)基因进行PCR扩增及序列测定分析,构建系统发育树,明确芍药内真菌PKS基因序列和NRPS基因序列的系统进化地位。【结果】从芍药组织块中共分离得到105株内生分离物,去重复后获得52株内生真菌,菌株ITS基因序列信息显示,52株芍药内生真菌隶属于7目、13科、15属,其中小球腔菌属(Leptosphaeria)、土赤壳属(Ilyonectria)和镰孢属(Fusarium)为优势种群;从52株内生真菌中筛选获得13株含PKS基因片段的菌株,8株含NRPS基因片段的菌株,部分菌株功能基因的氨基酸序列与Gen Bank中已知化合物的合成序列具有一定的同源性,预示芍药根部内生真菌具有合成丰富多样的次生代谢产物的潜力。【结论】药用植物芍药根部具有丰富的内生真菌资源,且具有产生活性次生代谢产物的潜力,值得进一步开发研究和应用。     

施氮和供水对混播和单播白羊草叶片叶绿素荧光特性的影响

为明确干旱条件下混播和施氮对白羊草〔Bothriochloa ischaemum(Linn.)Keng〕叶片叶绿素荧光参数的影响,采用盆栽法并设置不同混播比例〔白羊草与柳枝稷(Panicum virgatum Linn.)混播比例分别为8:0、6:2、4:4和2:6〕、施氮水平(即不施氮和1kg干土施01g纯氮)和供水条件(即正常供水和干旱胁迫6d后复水),对白羊草叶片叶绿素荧光参数的变化进行比较分析;在此基础上,采用一般线性模型分析这3个因素及其交互作用对白羊草叶绿素荧光参数的影响效应.结果显示:正常供水条件下,各处理组白羊草的最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、表观光合电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(NPQ)均无明显变化.干旱及复水条件下,不施氮处理组白羊草的Fv/Fm值在干旱胁迫6 d(即土壤相对含水量最低)时降至最低值,并在复水2 d后恢复至与正常供水条件下相近的水平,而施氮处理组的Fv/Fm值则一直保持与正常供水条件下相近的水平;不论施氮与否,各处理组白羊草的ΦPSⅡ、ETR、qP和NPQ值基本上均表现为在干旱胁迫6 d时达到最高值,并在复水2 d后恢复至正常供水条件下各参数值的90%以上.总体上看,混播白羊草的qP和ETR值均高于单播白羊草,而其NPQ值则低于后者.统计分析结果表明:混播比例、施氮水平和供水条件3个因素间的交互作用对白羊草的ΦPSⅡ、qP和ETR值无显著影响,施氮水平对NPQ值的单独作用、施氮水平和混播比例的交互作用对Fv/Fm值以及施氮水平和供水条件的交互作用对ETR值也无显著影响,但这3个因素的单独作用及两两因素间的交互作用对白羊草其余叶绿素荧光参数均有显著或极显著影响.研究结果表明:一定程度的干旱胁迫有利于提高白羊草叶片PSⅡ反应中心的开放程度、光合电子传递速率和热耗散过剩光能的能力;在干旱胁迫条件下,施氮有助于白羊草叶片维持PSⅡ反应中心的活性和光化学效率;并且,与柳枝稷适度混播可改善白羊草叶片的光合性能,提高其种间竞争适应性.     

胡杨组织培养叶片及插穗毛状根发生

胡杨(Populus euphratica)是唯一分布在干旱沙漠地区的高大乔木, 根蘖能力强, 但自然条件下插穗难以生根, 扦插繁殖困难。该文研究发根农杆菌菌株ATCC11325诱导胡杨发根, 菌液浓度为OD₆₀₀=0.4, 添加100 mg·L^-1乙酰丁香酮, 叶片切段划伤预培养后侵染10分钟, 培养20天, 在叶片创伤部位诱导发生无向性的健壮毛状根; 浸染肉质根插穗, 须根发生和植株成活率从20%提高到60%, 且地上部分分枝多, 生长茂盛。该发根农杆菌菌株显著促进胡杨插穗生根成活。     

福建欠发达山区沼气运营特征及生态效应

在问卷调查获取福建欠发达山区6种典型沼气运营模式基础上,分别应用能值分析法、温室气体减排量计算及成本效益分析法,比较6种模式沼气运营系统的能值投入与产出结构、系统功能和生态效应差异。结果显示:(1)在系统结构上,集中供气型主要利用不可再生购买能值的大量投入,取得高效的生产效率和经济效益,而自建自用型则以可再生购买能值的大量投入,对自然资源利用率高,环境负荷小;在系统性能上,因净能值产出率和能值交换率高,集中供气型比自建自用型的系统可持续发展性能更佳,其中销售型尤其突出。(2)在生态效益上,以养殖为主的集中供气型和纯养殖型的温室气体减排效应非常突出,而传统种养型、特色种植型和半工半农型的减排作用不明显。(3)在政府补贴下的财务特征上,集中供气型及纯养殖型虽有高效的生态效益但不符合农户财务投资标准;相反,特色种植型与半工半农型则因系统的低生态效益而不能满足政府补贴的社会经济预期,经济预期,仅传统种养型农户完全满足社会经济角度与农户角度的投资标准。针对养殖规模化发展趋势和欠发达山区能源利用现状,对沼气工程正确运营模式的选择提出相应的建议。     

饲料中三聚氰胺对花鲈生长、生理机能及组织残留的影响

研究以花鲈(Lateolabrax japonicus)为实验对象, 通过在花鲈饲料中添加不同剂量的三聚氰胺进行56d的花鲈摄食生长实验, 探讨三聚氰胺对花鲈的生长性能、生理机能、组织残留及肾脏组织学的影响。实验设计为5个不同剂量的三聚氰胺(0、500、2000、5000及10000 mg/kg)处理组, 每个处理组3个重复。花鲈初始体重(30.6±0.1)g在半流水养殖系统中进行养殖, 定期检测水质。实验结果表明:56d实验期内5个处理组花鲈的三聚氰胺日摄入量分别为0、8.26、32.38、80.34及148.83 mg/kg.w/d。三聚氰胺显著影响了花鲈的摄食与生长(P0.05)。三聚氰胺对花鲈的饲料系数及存活率没有显著影响(P>0.05)。实验结束时, 各处理组全鱼的水分、粗灰分及粗蛋白质含量无显著差异(P>0.05)。随着三聚氰胺添加量的升高, 花鲈血清碱性磷酸酶(ALP)的活性逐渐升高, 5000 mg/kg组的血清碱性磷酸酶活性显著高于对照组(P<0.05)。花鲈的肝脏和肌肉中均检测到了三聚氰胺的残留, 在三聚氰胺日摄入量为148.83 mg/kg.w/d时,肝脏三聚氰胺残留量达到57.9 mg/kg,肌肉中三聚氰胺的残留量在三聚氰胺日摄入量80.34 mg/kg.w/d和148.83 mg/kg.w/d处理组分别为47.63 mg/kg和73.17 mg/kg。5000和10000 mg/kg饲料组花鲈的肾脏受到严重损伤,但没有发现结晶样物质存在。三聚氰胺对花鲈56d的最大未观察到有害作用剂量(NOAEL,no-observed-adverse-effect-level)为8.26 mg/kg.w/d。