基于国际专利数据的真菌黑色素创新发展趋势分析

【背景】黑色素具有抗肿瘤、抗辐射等多种生物活性,在生产和生活中具有巨大的应用潜力,通过真菌生产是获取黑色素的一条重要途径,它与动植物相比具有更短的生产周期和更高的产量,并且易于实现商业应用。【目的】揭示真菌黑色素的生产及应用发展情况和创新趋势,为致力于真菌黑色素产业的科研人员和企业提供参考。【方法】基于Inco Pat科技创新情报平台,通过对全球真菌黑色素相关专利进行检索统计,从专利涉及的菌株、专利技术构成、申请人专利价值等多维度对真菌黑色素相关专利进行深入分析。【结果】真菌黑色素在生产制备领域申请专利数量最多(50.56%),作为化工染料和化妆品原料应用的专利申请数量最少(13.48%),涉及的真菌菌属主要有层孔菌属、短梗霉属、木耳属、纤孔菌属、粒毛盘菌属、灵芝属和曲霉属。目前真菌黑色素专利技术申请的热点领域主要在C12 (微生物发酵、培养基、突变或遗传工程)类和A61 (医学)类,并且在未来一段时间内,C12和A61将继续作为热点技术申请领域。中国申请的真菌黑色素专利数量最多,但拥有的高价值专利比例较低,较国外仍具有一定差距。【结论】我国科研人员需要加强在医药和化工领域核心专利技术的创新应用与海外布局,增强与企业的合作研发和技术转移,以抢占真菌黑色素在这些领域的应用市场,并推动真菌黑色素相关专利向高质量发展。     

利用扁桃斑鸠菊叶发酵高产粗毛纤孔菌胞外多糖的条件优化及其抗氧化活性研究

粗毛纤孔菌胞外多糖是粗毛纤孔菌液体发酵的重要活性代谢产物,但采用常规的发酵方法,粗毛纤孔菌胞外多糖的产量较低。为更好地获取粗毛纤孔菌胞外多糖,本文采用双向液体发酵的方法,通过向发酵培养基中添加适量的扁桃斑鸠菊叶粉末,来提高粗毛纤孔菌胞外多糖的产量,并对优化得到的胞外多糖抗氧化活性进行了研究。以发酵液中胞外多糖含量为指标,采用单因素实验和正交实验优化发酵条件;采用红外光谱对胞外多糖的结构特征进行分析;通过测定胞外多糖对ABTS、DPPH和羟基自由基的清除率来了解其抗氧化活性。结果表明,最优发酵条件为:扁桃斑鸠菊叶粉末添加量0.5g/L、发酵时间10d、pH 6.5、接种量5.0mL,在此条件下,粗毛纤孔菌胞外多糖的产量达到(2.34±0.25)mg/mL,与未添加扁桃斑鸠菊叶的空白组相比,其胞外多糖产量提高了约216.22%;红外分析与抗氧化活性实验结果表明,添加扁桃斑鸠菊叶后的胞外多糖与未添加扁桃斑鸠菊叶的胞外多糖红外主要吸收峰一致,并且对ABTS、DPPH以及羟基自由基清除能力相近。本研究结果表明扁桃斑鸠菊叶能够有效地提高粗毛纤孔菌胞外多糖的产量,为其他珍稀食药用菌胞外多糖的高效生产提供了新思路。     

水稻根系响应镉胁迫的蛋白质差异表达

为探讨水稻根系对镉胁迫的分子生理响应,以抗镉水稻PI312777和镉敏感水稻IR24为材料,设置Cd~(2+)浓度为0、50和100μmol/L的水培试验,处理7 d后分析了水稻根系的蛋白质差异表达。结果表明,在镉胁迫下水稻PI312777和IR24根系有18个蛋白质发生了差异表达,其中的12个得到MALDI-TOF/MS鉴定。这些鉴定的蛋白功能可分四类:(1)与活性氧(ROS)胁迫相关的过氧化物酶(POD)、蛋氨酸腺苷转移酶(MAT)、类萌发素蛋白前体;(2)与谷胱甘肽(GSH)合成相关的S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸脱氢酶(GDH);(3)与逆境胁迫相关的ABA胁迫诱导蛋白含HVA22域蛋白、ABA-胁迫-成熟诱导蛋白5(ASR5);(4)与细胞分裂调控相关的GTP结合核蛋白Ran-2。镉胁迫下SAMS和GTP结合核蛋白Ran-2在两种水稻根系均发生上调表达;MAT、POD、类萌发素蛋白前体和GS发生下调表达;依赖NADP-GDH、GDH和磷酸甘油酸变位酶在IR24根部均发生下调表达,在PI312777根部仅在100μmol/L Cd~(2+)处理发生下调表达;含HVA22域蛋白在PI312777根部上调表达,在IR24根部发生下调表达;ASR5在PI312777根部上调表达,在IR24根部的表达无显著差异;100μmol/L Cd~(2+)胁迫下60S酸性核糖体蛋白P0在水稻PI312777根部表达下调,在IR24根部表达上调。可见,镉胁迫使水稻根部ROS增加,形成氧化胁迫反应,造成毒害作用,而水稻根通过调节SAMS和GS提高GSH合成降低镉毒害。ASR5和HVA22蛋白等逆境胁迫蛋白的表达差异则是水稻品种间抗性差异的重要原因之一。     

酚酸类物质的抑草效应分析

运用正交旋转回归试验设计分析5种常见的化感物质替代物水饧酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、香草酸和阿魏酸对田间伴生杂草稗草的抑制效应．结果表明,肉桂酸对稗草根长抑制率的影响最显著。其关系函数的二次项系数为-6．18,达极显著水平,水杨酸、对羟基苯甲酸和阿魏酸对稗草根长的抑制效应趋势与肉桂酸相同,效应曲线均为“n”形抛物线;而香草酸的效应曲线则为“U”形抛物线．当水饧酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、香草酸和阿魏酸浓度水平分别为0．06、0．60、0．24、0．02和0．02mmol·L^-1时,混合物对稗草根长的抑制率最大,达到78．65％。     

激素对不同发育阶段小麦旗叶光合速率调控研究

选择小麦旗叶叶绿素含量的相对稳定期、稳定期末期和速降期3个发育阶段,采用酶联免疫法测定旗叶中ABA／ZRs比值;将ABA、ZRs和二者的混合液引入3个发育阶段植株的蒸腾流,测定激素对不同发育阶段叶片光合速率的影响．结果表明,3个发育阶段植株旗叶中ABA／ZRs比值分别为4．20、41．83和14．40．ABA降低3个阶段叶片光合速率达到零值的时间,分别为49．5、39．1和38．0min;ZRs处理3个发育阶段小麦旗叶的光合速率值降至试验开始零分钟时测得的光合速率值一半的时间,分别为65、49和31min．小麦旗叶的前2个发育阶段为可调和可逆阶段,后1个阶段为不可调和不可逆阶段．     

黑木耳黑色素对急性肝损伤的改善作用

黑色素是一种广泛存在于动物、植物、细菌及真菌中的生物色素,具有多种生物功能及良好的生物活性。黑木耳以“黑”出名,其富含的黑色素具有广阔开发应用价值。本研究旨在评价黑木耳黑色素对急性肝损伤的改善作用。首先应用傅里叶红外光谱初步对提取的黑木耳黑色素进行鉴定,再通过DPPH自由基及羟基自由基清除实验证实提取的黑木耳黑色素体外抗氧化能力,并进一步以四氯化碳致小鼠急性肝损伤为模型,通过检测血清酶指标、肝功指标的变化及病理切片情况,来评价黑木耳黑色素体内抗氧化及保肝效果。结果表明,提取的黑木耳黑色素具有黑色素特征的官能团结构和良好的体外抗氧化能力,对DPPH自由基和羟基（OH）自由基清除的EC₅₀分别为0.0887mg/mL、2.2030mg/mL;动物体内实验中,与模型组对比,给药组（黑木耳黑色素）的小鼠血清中ALT、AST含量显著降低（P<0.01）,肝脏中MDA含量显著降低（P<0.01）和SOD活性显著升高（P<0.01）,并且肝细胞病理状态明显改善。本文报道了黑木耳黑色素在体内能有效改善四氯化碳诱导的小鼠肝损伤,为黑木耳的功能产品开发提供了新思路和研究基础。     

根系分泌物介导下植物-土壤-微生物互作关系研究进展与展望

根系分泌物是植物与土壤进行物质交换和信息传递的重要载体物质, 是植物响应外界胁迫的重要途径, 是构成植物不同根际微生态特征的关键因素, 也是根际对话的主要调控者。根系分泌物对于生物地球化学循环、根际生态过程调控、植物生长发育等均具有重要功能, 尤其是在调控根际微生态系统结构与功能方面发挥着重要作用, 调节着植物-植物、植物-微生物、微生物-微生物间复杂的互作过程。植物化感作用、作物间套作、生物修复、生物入侵等都是现代农业生态学的研究热点, 它们都涉及十分复杂的根际生物学过程。越来越多的研究表明, 不论是同种植物还是不同种植物之间相互作用的正效应或是负效应, 都是由根系分泌物介导下的植物与特异微生物共同作用的结果。近年来, 随着现代生物技术的不断完善, 有关土壤这一“黑箱”的研究方法与技术取得了长足的进步, 尤其是各种宏组学技术(meta-omics technology), 如环境宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学、宏代谢组学等的问世, 极大地推进了人们对土壤生物世界的认知, 尤其是对植物地下部生物多样性和功能多样性的深层次剖析, 根际生物学特性的研究成果被广泛运用于指导生产实践。深入系统地研究根系分泌物介导下的植物-土壤-微生物的相互作用方式与机理, 对揭示土壤微生态系统功能、定向调控植物根际生物学过程、促进农业生产可持续发展等具有重要的指导意义。该文综述了根系分泌物的概念、组成及功能, 论述了根系分泌物介导下植物与细菌、真菌、土壤动物群之间的密切关系, 总结了探索根际生物学特性的各种研究技术及其优缺点, 并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

不同水稻品种产量形成过程的能量积累与热值特征

通过测定晚季稻汕优63 (三系杂交稻)、两优2186（两系杂交稻）和IR64（常规稻）生长过程中的干物质和热值,研究了不同水稻品种生长过程中的热值动态和能量固定特征.结果表明,完熟期汕优63、两优2186和IR64 3种水稻的干物质积累量分别为1926.38、1933.80和1842.30 g·m^-2,能量积累量分别为31137.05、31060.63和30454.89 kJ·m^-2,不同水稻品种的干物质及能量积累量间无显著差异.在灌浆过程中,汕优63、两优2186和IR64总的能量表观转化率分别为38.95%、 28.38%和32.66%,汕优63和IR64的能量流动比两优2186顺畅,两优2186茎器官能量输出受阻.完熟期3种水稻分配到籽粒中的能量依次占53.03%、46.43%和50.11%,三系杂交稻汕优63具有能量分配优势.热值分析表明,3种水稻各生育期间的热值平均值间无显著差异;不同器官热值大小依次为：叶＞籽粒＞鞘＞茎＞根,热值范围为：叶16.81～17.25 kJ·g^-1,籽粒15.89～16.54 kJ·g^-1,鞘14.33～15.49 kJ·g^-1,茎14.23～15.15 kJ·g^-1,根11.51～13.25 kJ·g^-1,叶片的热值显著高于其它器官,而根的热值显著低于其它器官.水稻叶片热值与其碳含量、叶绿素a含量、氮含量存在显著正相关,确定系数R²分别为0.609、0.471和0.485.     

不同环境下水稻谷粒重发育的杂种优势和遗传相关性分析

选用9个不同类型的水稻品种(系),按双列杂交设计(6×5)配成两套亲本和F12个世代的遗传材料,采用数量性状的加性、显性遗传模型、发育遗传模型比较分析了水稻谷粒重发育的杂种优势和遗传相关性。结果表明,早季在谷粒充实前期(1～12d)群体平均优势较小,中后期(13～28d)正向优势趋于明显,在谷粒充实的全过程均表现较小的负向群体超亲优势;晚季则在谷粒充实前中期(1～18d)表现正向群体平均优势。后期(19～28d)优势不明显,在谷粒充实前期(1～12d)表现正向群体超亲优势,之后转为明显的负向群体超亲优势,表明晚季谷粒发育的杂种优势表现较之早季更有利于提高籽粒充实质量,不同发育时期谷粒重之间以及与最终谷粒重之间的遗传相关分析表明,早季以显性相关为主,晚季以加性相关为主,随着发育进程的推进,相关趋于密切。