Heterologous Expression of the Mevalonic Acid Pathway in Cyanobacteria Enhances Endogenous Carbon Partitioning to Isoprene

Heterologous expression of the isoprene synthase gene in the cyanobacterium Synechocystis PCC 6803 conferred upon these microorganisms the property of photosynthetic isoprene （C5H8） hYdrocarbons production. Continuous production of isoprene from CO2 and H2O was achieved in the light, occurring via the endogenous methylerythritolphosphate （MEP） pathway, in tandem with the growth of Synechocystis. This work addressed the issue of photosynthetic carbon partitioning between isoprene and biomass in Synechocystis. Evidence is presented to show heterologous genomic integration and cellular expression of the mevalonic acid （MVA） pathway genes in Synechocystis endowing a non-native pathway for carbon flux amplification to isopentenyl-diphosphate （IPP） and dimethylallyl-diphosphate （DMAPP） precursors of isoprene. Heterologous expression of the isoprene synthase in combination with the MVA pathway enzymes resulted in photosynthetic isoprene yield improvement by approximately 2.5-fold, compared with that measured in cyanobacteria transformed with the isoprene synthase gene only. These results suggest that the MVA pathway introduces a bypass in the flux of endogenous cellular substrate in Synechocystis to IPP and DMAPP, overcoming flux limitations of the native MEP pathway. The work employed a novel chromosomal integration and expression of synthetic gene operons in Synechocystis, comprising up to four genes under the control of a single promoter, and expressing three operons simultaneously. This is the first time an entire biosynthetic pathway with seven recombinant enzymes has been heterologously expressed in a photosynthetic microorganism. It constitutes contribution to the genetic engineering toolkit of photosynthetic microorganisms and a paradigm in the pursuit of photosynthetic approaches for the renewable generation of high-impact products.     

沙地柏对除叶干扰的生理和生长响应

为了研究沙地柏对模拟自然干扰的生理和生长响应,在毛乌素沙地对它进行了人为除叶为处理的模拟山羊啃食,虫害实验,结果表明,除叶干扰通过改变生理指标峰值出现的时间影响日动态,并显著影响生理指标的日平均值,除叶干扰对当年生枝生物量分配的影响不明显,但显著影响其生长特征。除叶干扰的最终效应受干扰方式和强度的双重制约,不同生理,生长指标对除叶干扰的敏感性存在差异,如净光合速率和腾速率,除干扰具有补偿效应,尤其是除老叶,因此适度剪除2年生以下枝条上的叶可促进当年生枝的生长和生物量积累。     

大气CO2浓度升高对香蕉光合作用及光合碳循环过程中叶氮分配的影响

生长在高CC2浓度(700±56μl     

UV-B辐射对香蕉光合作用和不同氮源利用的影响

生长在NO3^--N、NH4^--N和NH4NO3－N的香蕉叶片有相近似的最大光合速率,UV－B辐射引起生长在不同氮源的香蕉叶片光合速率、表现量子产率和光肥利用效率的降低。UV－B辐射使生长在不同氮源的植株叶面积干重和叶氮含是降低。生长在NH4^--N的植株Vcmax和Jmax均较生长在其它氮源的高。UV－B辐射引起生长在NH4^-N的植株Vcmax和Jmax降低较相同处理的NO3^-－N和NH4NO3－N植株明显,表明生长在NH4^ －N的香蕉对UV－B辐射更加敏感。UV－B辐射改变植株的叶片的碳氢比和碳氮比。经过UV－B辐射处理的NH4^ －N生长植株的碳氮生长在NO3^--N和NH4NO3－N的低。UV－B辐射可能改变植株对不同氮源的吸收利用,从而引起碳氮代谢和酸碱调节的变化。UV－B辐射降低叶氮在Rubisco和生物力能学组分的分配系数,可能使这些组分合成减少,使叶片光调节的变化。UV－B辐射降低叶氮在Rubisco和生物力能学组分的分配系数,可能使这些组分合成减少,使叶片光合速率下降。结果表明,生长在不同氮源的香蕉植树对UV－B辐射有不同响应,NH4^ -N有利于主要光合参数增高,但其对UV－B辐射亦最为敏感。氮供应受限制或植株生长在中性盐如NH4NO3－N则对UV－B辐射不甚敏感。     

高温胁迫对~(14)C-水杨酸在葡萄苗中运转分配的影响

用 38℃高温和 2 7℃正常温度分别处理14 C SA标记的葡萄幼苗叶片 1,3,6 ,12h ,发现常温下14 C SA向外运转的很少 ,而高温下向外运转的更少。高温处理和常温对照的14 C SA都既向上运输又向下运输 ,以向下运输为主 ,但无论向上运输还是向下运输 ,高温下要比常温下运输的少一些。在常温下 1,3,6h ,14 C SA以根系分配的最多 ,12h以茎中分配最多 ,而在高温处理下 1,3h以根中分配最多 ,6 ,12h则以茎中分配最多。高温处理和常温对照下都是离引入叶越近的茎段和叶片 (除引入叶 ) ,14 C SA含量越高     

二硫苏糖醇处理导致大豆叶片两光系统间激发能分配失衡

通过叶绿素荧光技术研究了二硫苏糖醇(1,4-dithiothreitol, DTT)对大豆叶片光系统I(PSI)和光系统Ⅱ(PSⅡ)间激发能分配的影响.结果显示:DTT处理没有影响叶片最大光化学效率(Fv/Fm),但光下叶绿素荧光降低比率(Rfd)下降;强光下,DTT处理叶片PSⅡ开放反应中心激发能捕获效率(Fv′/Fm′)比对照高30%～40%;分配给PSⅠ的激发能比对照叶片低约30%,分配给PSⅡ的激发能比对照叶片高20%左右,激发能分配严重偏离平衡状态;DTT处理叶片PSⅡ的激发能压力(1-qP)较对照高,但非光化学猝灭(qN)明显比对照低;进一步的实验揭示DTT的引入抑制了玉米黄质(Z)的生成和状态转换(qT).据此,推测DTT可能通过抑制天线色素的调节能力导致两光系统间激发能分配失衡.     

半圈养条件下东北虎繁殖期的行为时间分配

1998年 10月～ 2 0 0 0年 10月在黑龙江东北虎林园 ,采用随机取样法和瞬时扫描取样法对繁殖期东北虎的行为进行了研究。结果表明 ,在繁殖期的不同阶段东北虎的行为发生较大的变化。在发情交配期雌雄虎的时间分配相似 (P >0 0 5 ) ,均将最多的时间用于运动 ,用于休息的时间较少 ,用于发情交配和其它行为的时间较多。雌虎在妊娠期较多的时间用于休息和运动 ,取食、站立、社会和其它行为的时间均较少 ;产仔期最多的时间用于休息 ,其次是运动 ,用于产仔和其它行为的时间较多 ,用于取食的时间最少 ;哺乳期最多的时间用于休息 ,其次是哺乳和运动 ,用于取食和其它行为的时间较少。活动规律方面 ,各种行为在强度、出现和持续的时间上存在较大差异。单因素方差分析表明 ,在繁殖期的不同阶段雌性东北虎的休息和运动存在极显著差异 (P <0 0 0 1) ,取食存在显著差异 (P <0 0 5 ) ,只有其它行为不存在显著差异(P >0 0 5 )。 10 0日龄内幼虎用于休息的时间最多 ,其次是运动和取食 ,其它行为的时间最少。     

鼎湖山马尾松、荷木混交林生态系统碳素积累和分配特征

选取鼎湖山保护区3个马尾松9Pinus massoniana),荷木（Schima superba)针阔混交林样地,研究其生态系统的碳素积累和分配特征。结果表明,鼎湖山马尾松,荷木混交林乔木尾生物量（thm^-2)为：174.41-270.11。平均227.36,且均以马尾松的生物量居多（占54.9%-84.4%)。林下层植物生物量和地表现存凋落物量（thm^-2)分别为7.41-28.28和7.06-11.56。平均14.41和9.03。三个混交林生态系统总碳贮量（thm^-2)分别为146.35,215.30和205.79。平均为189.15,其中植被层碳贮量贡献率最大,依次占62.9%,61.9%和69.9%。平均65.0%;土壤层贡献率次之,依次占34.3%,35.5%和28.5%。平均32.8%;而地表现存凋落物层的贡献最小,仅占2.8%,2.6%和1.6%。平均为2.3%。此外,本文还对该生态系统植被碳吸存潜力进行了讨论。     

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林碳素积累和分配特征

研究了鼎湖山南亚热带常绿阔叶林 40 0多年林龄的锥栗 (Castanopsis chinensis)、黄果厚壳桂 (Crypto-carya concinna)和 50多年林龄的黄果厚壳桂、鼎湖钓樟 (Lindera chunii)两个群落碳素积累和分配特征。结果表明 ,两林分间植物碳素含量在不同器官和不同层中的分配格局均十分相似 ,总平均分别为 41 .980 %(锥栗、黄果厚壳桂群落 )和 40 .377% (黄果厚壳桂、鼎湖钓樟群落 )。锥栗、黄果厚壳桂群落生态系统碳总贮量为 2 4 4 .998t/ hm2 ,其中植被部分为 1 54.2 89t/ hm2 ,土壤为 89.1 2 8t/ hm2 ,地表凋落物层为 1 .581 t/ hm2。黄果厚壳桂、鼎湖钓樟群落植被碳总贮量为 84.1 51 t/ hm2。在两林分植被碳总贮量中 ,乔木层分别占了97.47% (锥栗、黄果厚壳桂群落 )和 98.0 4 % (黄果厚壳桂、鼎湖钓樟群落 ) ,而在乔木层碳总贮量中 ,干器官则分别占 47.93% (锥栗、黄果厚壳桂群落 )和 44.66% (黄果厚壳桂、鼎湖钓樟群落 )。锥栗、黄果厚壳桂群落植被碳年积累量为 3.1 4 9t/ (hm2· a) ,黄果厚壳桂、鼎湖钓樟群落植被碳年积累量则为 3.42 5 t/ (hm2· a)。