桑黄菌丝体和子实体中次级代谢产物及其活性的比较

研究桑黄发酵菌丝体次级代谢产物及活性与子实体的差异性,探讨其替代子实体的可能性。研究通过高效液相色谱分析和化学法比较菌丝体和子实体石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇4个萃取相中的成分差异,以二苯基三硝基苯肼自由基（DPPH）清除率和Trolox当量抗氧化能力（TEAC）作为抗氧化活性的指标、HepG2和MCF-7癌细胞的抑制率作为抑制肿瘤细胞生长的指标,比较其活性差异。结果表明,菌丝体和子实体4个萃取相在化学成分上存在差异;在活性方面,菌丝体各萃取相的抗氧化活性高于子实体,而子实体抗肿瘤活性优于菌丝体。菌丝体醇提取的总黄酮含量高于子实体醇提物,抗氧化活性和总黄酮含量有显著相关性,发酵菌丝体在抗氧化活性方面具有替代子实体的可行性。     

外源物质对灵芝多糖和β-葡聚糖发酵的影响

研究了14种外源物质（化合物）对灵芝细胞生长和发酵合成多糖和β-葡聚糖的影响。结果表明,连翘水提物（3g/L）对灵芝细胞生长具有显著促进作用;薏苡仁酯（3g/L）对灵芝胞内多糖和β-葡聚糖的合成均具有促进作用;而桔梗水提物、硝酸铈铵、硝酸镨、茉莉酸甲酯和硝普钠对灵芝细胞生长和产物合成均具有抑制作用。进一步通过Box-Behnken试验设计和响应面法分析,建立了添加薏苡仁酯发酵产β-葡聚糖的二次多项式模型,经分析得到产β-葡聚糖的最优条件为：薏苡仁酯添加量10.5g/L、接种量16%、添加时间第88小时、发酵初始pH 7.00。在此条件下获得β-葡聚糖的产量可达(40.67±8.43)mg/L,与未添加薏苡仁酯的对照组相比,提高了41.86%;多糖产量为(0.99±0.21)g/L,与对照组相比,提高了31.99%。结果提示所得添加薏苡仁酯的优化条件可定向诱导灵芝β-葡聚糖的合成,同时也表明在灵芝液体发酵体系中添加薏苡仁酯发酵产多糖和β-葡聚糖具有一定的实用价值。     

桔黄赛多孢菌胞外胰蛋白酶的酶学特性

桔黄赛多孢菌Scedosporium aurantiacum是慢性肺病患者的常见呼吸道定植菌,在免疫缺陷人群中可引起侵袭性感染,致死率高,但由于致病机理不明,目前仍然缺乏有效的防控手段。我们在前期研究中,通过差异蛋白组学及酶工程技术发现分泌胰蛋白酶是桔黄赛多孢菌的潜在毒力因子,目前对这种蛋白酶的遗传信息、结构及致病机制并不清楚。本研究用Superdex S-200分子筛和DEAE-Sepharose离子交换两种填料将这种蛋白酶分离纯化出来,通过酶谱验证了纯化效果。进一步研究发现,这种胰蛋白酶对bFSR、bLSTR和bEKK 3种底物的水解性能最佳,对zFR和bzLR的水解性能最差。酶解最快的反应所对应的K_m为6.09μmol/L,V_max为13.01μmol/L/s,K_cat为23.65/s;酶解最慢的反应所对应的K_m为29.94μmol/L,V_max为11.35μmol/L/s,K_cat为20.63/s。研究结果对于填补赛多孢菌毒力因子研究的空白、针对毒力因子开发新型的抗真菌药物和治疗方法都具有重要意义。     

天麻栽培用蜜环菌的遗传多样性、生长和水解酶

蜜环菌Armillaria是一种广泛分布的担子菌,是栽培中药天麻所必须的共生菌。为揭示我国天麻栽培用和鄂西地区部分野生蜜环菌资源的遗传多样性和生物学特性,本文收集了9个省市EF-1-α的19个蜜环菌商品菌株和鄂西地区20株野生蜜环菌菌株,以IGS、ITS和elongation factor-1-alpha（EF-1-α）为分子标记对这些菌株进行系统发育与遗传多样性分析,并对影响与天麻共生的生物学特性（菌索发育和胞外水解酶活性）进行对比研究。结果表明,这19株蜜环菌商品菌株分别归属于2个clade。其中,有18个菌株聚在cladeⅢ,说明不同来源的蜜环菌商品菌株之间系统发育关系很近;通过对蜜环菌的系统发育、菌索生长以及胞外水解酶活性的研究,总体上商品种优于鄂西的野生蜜环菌生物种。从鄂西野生蜜环菌中筛选出4个具有潜在栽培价值的菌株。本研究为天麻栽培生产中蜜环菌菌种的选择提供参考。     

黄曲霉毒素生物合成的遗传调控研究进展

黄曲霉毒素是一类具有较强毒性和致癌力的次级代谢产物,在小麦、水稻、玉米和花生等多种粮食、油料、饲料和食品中检出率均比较高。因此,黄曲霉毒素不仅给人和动物的健康造成极其严重的威胁,而且也给食品和饲料等行业造成了巨大的经济损失。黄曲霉毒素主要由黄曲霉和寄生曲霉产生。自上个世纪60年代首次发现黄曲霉毒素以来,研究者在黄曲霉毒素合成途径、降解、合成机制和致病机理等方面做了大量研究。本文主要综述近年来国内外以黄曲霉为对象的黄曲霉毒素合成的遗传调控机制研究进展。从转录调控、蛋白翻译后修饰、信号转导途径、参与生长发育和形态建成的蛋白和其他酶等方面对黄曲霉毒素合成机制展开综述,为今后进一步深入系统研究黄曲霉毒素合成机制奠定基础,同时为制定防治黄曲霉及其毒素的策略提供理论基础。     

荷叶离褶伞子实体化学成分

本文对祁连山野生荷叶离褶伞Lyophyllum decastes子实体的化学成分和生物活性进行研究。采用硅胶色谱、高效液相色谱等多种方法进行分离纯化得到8个化合物,通过MS、NMR和电子圆二色谱 （ECD）等方法确定了化学结构,其中有4个为聚炔类化合物。化合物1作为天然产物系首次报道,其相绝对构型是通过比较ECD的方法确定。对所得聚炔类化合物应用细胞模型进行抗氧化活性（CAA）指标检测,化合物1-4均呈现一定抗氧化活性,其中化合物1的抗氧化活性最强,其EC₅₀为(24.73±6.12)μmol/L。聚炔类化合物1-4为荷叶离褶伞首次报道成分,可作为祁连山野生荷叶离褶伞HPLC-DAD化学表征参考化合物。     

Tillering and small grain 1 dominates the tryptophan aminotransferase family required for local auxin biosynthesis in rice

Auxin is a crucial phytohormone, controlling multiple aspects of plant growth and responses to the changing environment. However, the role of local auxin biosynthesis in specific developmental programs remains unknown in crops. This study characterized the rice tillering and small grain 1 (tsg1) mutant, which has more tillers but a smaller panicle and grain size resulting from a reduction in endogenous auxin. TSG1 encodes a tryptophan aminotransferase that is allelic to the FISH BONE (FIB) gene. The tsg1 mutant showed hypersensitivity to indole‐3‐acetic acid and the competitive inhibitor of aminotransferase, L‐kynurenine. TSG1 knockout resulted in an increased tiller number but reduction in grain number and size, and decrease in height. Meanwhile, deletion of the TSG1 homologs OsTAR1, OsTARL1, and OsTARL2 caused no obvious changes, although the phenotype of the TSG1/OsTAR1 double mutant was intensified and infertile, suggesting gene redundancy in the rice tryptophan aminotransferase family. Interestingly, TSG1 and OsTAR1, but not OsTARL1 and OsTARL2, displayed marked aminotransferase activity. Meanwhile, subcellular localization was identified as the endoplasmic reticulum, while phylogenetic analysis revealed functional divergence of TSG1 and OsTAR1 from OsTARL1 and OsTARL2. These findings suggest that TSG1 dominates the tryptophan aminotransferase family, playing a prominent role in local auxin biosynthesis in rice.     

Natural variation in the promoter of OsHMA3 contributes to differential grain cadmium accumulation between Indica and Japonica rice

Rice is a major source of cadmium(Cd) intake for Asian people. Indica rice usually accumulates more Cd in shoots and grains than Japonica rice. However, underlying genetic bases for differential Cd accumulation between Indica and Japonica rice are still unknown. In this study, we cloned a quantitative trait locus(QTL) grain Cd concentration on chromosome 7(GCC7) responsible for differential grain Cd accumulation between two rice varieties by performing QTL analysis and map-based cloning. We found that the two GCC7 alleles, GCC7~(PA64s) and GCC7~(93-11), had different promoter activity of OsHMA3,leading to different OsHMA3 expression and different shoot and grain Cd concentrations. By analyzing the distribution of different haplotypes of GCC7 among diverse rice accessions, we discovered that the high and low Cd accumulation alleles, namely GCC7~(93-11) and GCC7~(PA64s), were preferentially distributed in Indica and Japonica rice,respectively. We further showed that the GCC7~(PA64s)allele can be used to replace the GCC7~(93-11) allele in the super cultivar 93-11 to reduce grain Cd concentration without adverse effect on agronomic traits. Our results thus reveal that the QTL GCC7 with sequence variation in the OsHMA3 promoter is an important determinant controlling differential grain Cd accumulation between Indica and Japonica rice.     

基于文化与政治生态学的社会生态系统演进机制研究 ——以杭州与西湖为例

科学认识社会生态系统演进机制是对其进行有效管理的重要基础。以文化与政治生态学为理论基础,提出适合杭州—西湖社会生态系统的综合研究框架,识别了杭州—西湖社会生态系统的5个演进阶段,并分析出系统演进中的3种潜在状态。自然、政治、经济以及社会驱动力是影响杭州—西湖社会生态系统的主导因素,人类行为影响整个生态系统中扰动的频率、大小和形式并改变西湖生态系统的结构与功能,进而影响西湖为城市提供生态系统服务的潜能。在不同历史时期,基于自然、社会、经济、文化等多层面的需求,西湖在不同系统状态下为城市供给不同类别和质量的生态系统服务,总体而言供给与调节服务比例逐渐下降,文化服务逐渐上升,并且后者逐步成为最主要的生态系统服务类别。杭州与西湖在长期的互馈共生中建立了社会生态系统的自适应性调节机制,其背后的生态智慧可为现代风景园林规划提供重要启示。     

白腐真菌血红密孔菌漆酶复合酶预处理烟梗丝的响应面法优化

烟梗是烟草工业的重要副产物,也是宝贵的自然资源。本研究首先利用白腐菌漆酶对烟梗丝进行预处理,提升了添加烟梗丝的卷烟品质;然后分别以木质素、纤维素、半纤维素和果胶的降解率为响应值,采用Box-Behnken设计建立方程模型,对漆酶、纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶组成的复合酶预处理烟梗丝条件进行了优化。结果表明：每100g烟梗丝加入30U漆酶,在料液比为35%、温度为30℃、酶解pH为5处理48h的条件下预处理的烟梗丝对提升卷烟品吸效果最佳,烟梗丝中木质素、纤维素、半纤维素和果胶的降解率分别为20.16%、15.10%、7.20%和12.40%;为获得与之相同的各组分降解率,响应面法优化漆酶复合酶最佳处理条件为：每100g烟梗丝加入漆酶14.72U、纤维素酶1.00U、半纤维素酶1.00U、果胶酶8.45U。验证发现烟梗丝各组分降解率实测值与理论值无显著性差异,且显微结构观察显示复合酶处理后的烟梗丝表面致密结构被破坏,孔洞数量明显增加。本研究获得的白腐菌漆酶预处理后的烟梗丝在卷烟中的添加能有效改善卷烟品质,且漆酶复合酶的使用大幅减少了漆酶的用量,降低了漆酶预处理烟梗丝的成本,为废弃烟梗生物质的资源化利用提供了重要依据。