散孔材和环孔材树种叶水分传输能力及其与抗旱性的关系

选取树龄相同的3种散孔材(杨树、梧桐和樱花)和3种环孔材(刺槐、合欢和白蜡)树种,用3种不同方法(解剖法、加压法和水容法)研究了其叶水力导度的差异及与抗旱性(PV曲线参数)的关系.结果显示:解剖法估算的最大叶水力导度高于加压法和水容法,加压法和水容法在6个树种中的5个上测定值完全一致,3种散孔材与环孔材树种的叶最大水力导度无显著差异.3种散孔材树种的饱和渗透势和膨压损失点渗透势与3种环孔材相比差异不大,但膨压损失点的相对含水量则低于环孔材树种,质外体含水量高于环孔材树种,导致其综合抗旱性指数也高于3种环孔材树种.研究表明,散孔材和环孔材树种的叶最大水力导度与其抗旱性之间并无显著相关关系.     

代谢工程改造L-半胱氨酸供给模块促地衣芽胞杆菌 高效合成杆菌肽

杆菌肽是一种主要由芽胞杆菌产生的广谱性抗生素,目前作为兽药广泛应用于畜禽养殖领域。前体氨基酸供应不足可能是限制微生物发酵高产杆菌肽的重要因素。文中以杆菌肽工业生产菌株——地衣芽胞杆菌Bacillus licheniformis DW2为出发菌株,研究l-半胱氨酸供给模块强化对杆菌肽合成的影响。首先,构建了l-半胱氨酸合成酶基因cysK强化表达菌株,杆菌肽效价相比于对照菌株提高了9.47%。接着,为提高l-半胱氨酸合成前体供给,对l-丝氨酸乙酰转移酶基因cysE和硫代硫酸盐/硫酸盐胞内转运蛋白基因cysP进行强化,杆菌肽产量分别提高了7.23%和8.52%。随后,结果表明转运蛋白TcyP负责从胞外向胞内转运胱氨酸,强化表达TcyP后胞内l-半胱氨酸浓度和杆菌肽效价分别提高了29.19%和7.79%。通过组合代谢工程育种,在整合表达了基因cysK基础上,利用强启动子PbacA分别替换基因cysP、cysE和tcyP原始启动子,得到工程菌株CYS4 (DW2::cysK-PbacA(cysP)- PbacA(cysE)-PbacA(tcyP)),杆菌肽效价达到910.02 U/mL,相比于出发菌株DW2 (747.71 U/mL) 提高了21.10%。最后,通过3 L发酵罐小试实验,进一步证实了强化l-半胱氨酸有利于杆菌肽合成。研究表明,强化胞内l-半胱氨酸供给水平是提高地衣芽胞杆菌中杆菌肽产量的有效策略,为杆菌肽工业生产提供了一株具有良好应用前景的菌株。     

能量代谢工程促地衣芽胞杆菌DW2高效合成杆菌肽

杆菌肽是一种主要由芽胞杆菌产生的广谱性环肽类抗生素,目前广泛应用于兽药领域。能量代谢在微生物高效合成目的代谢产物中具有重要作用。文中以杆菌肽工业生产菌株地衣芽胞杆菌Bacillus licheniformis DW2为出发菌株,首先构建了呼吸链分支途径细胞色素bd泛醇氧化酶基因cydB缺失菌株,发现cydB缺失后杆菌肽效价和胞内ATP浓度相比于对照菌株分别提高了10.97%和22.96%。接着,证实了强化表达另外一条呼吸链分支途径——细胞色素aa3氧化酶基因qoxA能够提高杆菌肽合成水平,其杆菌肽效价和胞内ATP浓度相比于对照菌株分别提高了18.27%和34.00%。强化ADP合成供给也是促进胞内ATP积累的有效策略,结果表明强化表达腺苷激酶DcK和腺苷酸激酶AdK均可以提高杆菌肽效价和胞内ATP浓度,其中强化表达DcK效果较好,其杆菌肽效价相比对照提高16.78%。最后,通过组合代谢工程育种,在基因cydB缺失菌DW2ΔcydB基础上整合表达了qoxA和dck,得到工程菌株DW2-CQD(DW2ΔcydB::qoxA::dck),发酵结果表明,DW2-CQD杆菌肽效价达到954.25 U/mL,相比于对照菌株提高了21.66%,单位菌体杆菌肽效价为2.11 U/CFU,相比对照提高了11.05%。此外,DW2-CQD胞内ATP浓度为39.54 nmol/L,相比于对照提高了49.32%。结果证实能量代谢工程是提高杆菌肽发酵水平的有效策略,提供了一株具有工业化应用前景的杆菌肽生产菌株。     

散孔材与环孔材树种枝干、叶水力学特性的比较研究

为揭示散孔材与环孔材树种树木水分生理特性的差异,选取了常见的3种散孔材落叶树种(毛白杨、法国梧桐和樱花)和3种环孔材落叶树种(刺槐、合欢和白蜡),研究了其枝干与叶水力学性质的差异及其协调性。结果表明:3种环孔材树种枝干横截面积基础上的最大比导水率(Ks-max)大于3种散孔材树种,但其木质部对空穴化的脆弱性(P50branch)高于散孔材树种,6种树木枝干的水分传输能力和抵抗空穴化能力之间存在一种相互制约的权衡关系。3种散孔材与3种环孔材树种的叶最大水力导度(Kl-max)和水力脆弱性(P50leaf)并无显著差异;对于3种散孔材树种,叶的水力脆弱性要高于枝干,但对3种环孔材树种而言,枝干的水力脆弱性要高于叶。6种树木枝干和叶的水力学性质(Kmax、P50)之间并无相关关系。这些结果表明:散孔材与环孔材树种的枝干水力学特性有明显差异,但叶水力学特性无差异;枝干与叶水力学性质之间是相互独立的。     

立地条件和树龄对刺槐和小叶杨叶水力性状及抗旱性的影响

以形成黄土高原“小老树”的2种典型树种刺槐和小叶杨为对象,研究了立地条件(沟谷台地和沟间坡地)和树龄对两种树木叶水力学性质和抗旱性的影响,探讨“小老树”形成的水力生理机制.结果表明:水分较好的沟谷台地上生长的两种树木的叶最大水力导度(Kmax)明显大于水分较差的沟间坡地,叶水力脆弱性(P50)也较高;随树龄增加,两种树木的Kmax明显下降,但P50差异不大.台地上生长的两种树木的叶表皮导度和PV曲线参数(膨压损失点时的相对含水量RWCtlp、膨压损失点时的水势ψtlp饱和含水量时的渗透势ψsat)均大于 坡地;随树龄增加,两种树木的叶表皮导度显著下降,PV曲线参数出现不同程度的下降.两种树木Kmax与ψtlp呈显著正相关,P50与PV曲线参数之间存在一定的相关性,表明Kmax与抗旱性之间存在一种权衡关系,P50是反映两种树木的抗旱性特征之一.     

地衣芽胞杆菌DW2中敲除氨基酸转运蛋白基因yhdG提高杆菌肽产量

杆菌肽是微生物产生的由11种氨基酸残基组成的广谱性抗生素,前体物的供应可能是限制杆菌肽高产的重要因素。文中通过支链氨基酸(异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸)的添加实验考察了前体物质支链氨基酸对杆菌肽高产的影响,证实了异亮氨酸(Ile)和亮氨酸(Leu)的添加可以提高杆菌肽的效价,其中Ile的添加对杆菌肽效价提高的效果较为明显。随后,文中以地衣芽胞杆菌DW2为出发菌株,分别构建了支链氨基酸转运蛋白Yhd G的缺失和强化表达菌株。发酵结果表明,转运蛋白Yhd G缺失工程菌DW2△yhd G的杆菌肽效价达到917.35 U/m L,与原始菌DW2相比提高了11%,而强化Yhd G则会使杆菌肽效价下降25%。最后通过分析胞内胞外支链氨基酸含量,发现缺失转运蛋白Yhd G能够在发酵中后期显著提高胞内支链氨基酸含量,表明氨基酸转运蛋白Yhd G在地衣芽胞杆菌DW2中可能发挥着氨基酸输出的功能。综上,文中通过缺失转运蛋白Yhd G显著提高了地衣芽胞杆菌胞内支链氨基酸的供给水平,从而提高了杆菌肽效价,为杆菌肽高产菌株的构建提供了一种新的策略。