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。     

出芽短梗霉膨大细胞分选及产糖分析

本研究运用Percoll密度梯度离心的方法对出芽短梗霉Aureobasidium pullulans的两种细胞形态进行分选,并对两种形态的细胞进行多糖产量的分析。通过对转速、分选时间、Percoll分离液浓度的优化,确定了两种细胞形态分选效果最佳的条件是Percoll分离液浓度为60%、转速为5 000r/min、离心时间为30min。经过光学显微镜和透射电子显微镜观察发现上层为酵母状细胞（YL）、下层为膨大细胞（SC）,并发现膨大细胞外有明显的薄膜包被,且产大量多糖。也为今后在相应状态下研究出芽短梗霉膨大细胞的其他代谢机理提供了可行的方法,满足后续研究的需要。     

黄土丘陵区植被恢复对深层土壤有机碳储量的影响

以黄土丘陵区不同恢复年限的人工刺槐林、人工柠条林和自然撂荒地为对象,以0～100 cm(浅层)土壤为对照,研究了不同植被类型下100 ～ 400 cm(深层)土壤有机碳(SOC)储量的剖面分布特征和累积动态.结果表明:随土壤深度增加,浅层SOC储量显著降低,深层SOC变化趋势不明显,但储量很高,约占0～400cm剖面SOC的60％.80 ～ 100 cm土层的SOC储量与深层100～200和200 ～ 400 cm的SOC储量呈显著线性相关,是0～100 cm5个土层中与深层SOC储量变化相关性最强的一层,可用以估算深层SOC储量.人工刺槐林、柠条林、撂荒地表层(0 ～ 20 cm) SOC储量显著高于坡耕地,而深层SOC储量在不同利用类型间差异不显著.随植被恢复年限的增加,深层SOC储量呈上升趋势,人工刺槐林和人工柠条林100 ～400 cm SOC平均累积速率分别为0.14和0.19t·hm-2·a-1,人工柠条林与浅层SOC累积速率相当.在估算黄土丘陵区植被恢复的土壤固碳效应时,应考虑深层土壤有机碳累积量,否则会严重低估植被恢复的土壤固碳效应.     

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。     

核小体及染色质修饰的基因组分布模式和染色质状态

染色质是真核DNA的存在方式,可以通过影响DNA的可及性调节基因转录,其基本单元为核小体,系由约147 bp的DNA缠绕在组蛋白八联体上形成的结构,核小体之间以连接DNA相连．核小体组蛋白上能发生甲基化和乙酰化等化学修饰．核小体位置、DNA的甲基化和组蛋白的修饰等对染色质状态(常染色质或异染色质)及基因组之间的长程相互作用有重要影响．近年,基于高通量测序技术,核小体位置和染色质修饰在多种细胞中的基因组分布已被测定．结果显示,这些标记的分布模式具有位点特异、动态变化、相互偶联和高度复杂的特征．本文详细回顾并评述了核小体位置和染色质修饰的分布模式、对应生物学功能、修饰之间的关联、实验测定技术、染色质状态的计算分析等内容．该工作对于深入认识和理解染色质的表观遗传调节机制有重要意义．     

稻草酶法水解液的丙酮丁醇发酵

利用丙酮丁醇梭菌Ｃ３７５菌株发酵稻草酶法水解液,分别研究了氮源、生长因子ＰＨ等因素对发酵的影响。结果表明,在稻草水解液还原糖浓度为４．２８％时,总溶剂为１２．８ｇ／Ｌ,溶剂组成：丁醇：丙酮：乙醇＝６５．８：２３．８：１０．４,溶剂生成率为２９．９％。     

云南、贵州中三叠世一种大型的肋鳞鱼(辐鳍鱼亚纲:肋鳞鱼目)（英文）

肋鳞鱼目是新鳍鱼类的一个干群,包括肋鳞鱼科和胸鳍鱼科,生活于欧洲和华南中、晚三叠世海洋环境。其中肋鳞鱼科鱼类通常个体较小,标准体长很少超过55 mm。根据最近发现于云南富源和贵州兴义中三叠世拉丁期(~240 Ma)海相地层的3块保存良好的鱼化石,命名了肋鳞鱼属一新种,霸王肋鳞鱼(Peltopleurus tyrannos sp.nov.)。该发现代表了中三叠世个体最大的肋鳞鱼属物种(体长达72 mm),为了解肋鳞鱼科的骨骼形态和摄食分异提供了新的信息。霸王肋鳞鱼不仅上、下颌口缘具有颇为粗壮的牙齿,在口内的颚翼骨上还生长有许多不同大小的钝牙;推测这些钝牙可能用于压碎一些带壳的无脊椎动物(如甲壳动物)和被硬鳞的小鱼,这与此前在兴义生物群中发现的东方肋鳞鱼形成鲜明的对比:东方肋鳞鱼体型很小(标准体长为26 mm)、口缘无牙、个体数量丰富,可能代表了一种集群游动、捕食细小浮游无脊椎动物的肋鳞鱼物种。新的发现表明华南中三叠世兴义生物群中的肋鳞鱼属已进化出两种不同的生态类型。     

G蛋白偶联受体及其类型的预测

G蛋白偶联受体是非常重要的信号分子受体,其功能失调会导致许多疾病的产生。在前期工作的基础上,作者将序列特征分析与支持向量机技术结合起来,通过分析序列的特征差异,对G蛋白偶联受体分子及其类型进行识别。首次提取了G蛋白偶联受体对应的mRNA序列的绝对密码子使用频率作为特征,这主要因为它既包含了基因密码子使用偏性的信息,也包含了基因所编码蛋白的氨基酸组成信息。结果显示：在G蛋白偶联受体序列及其类型预测的问题中,设计支持向量机分类器时,最好选择使用包含基因序列绝对密码子使用频率和蛋白序列双联氨基酸使用频率两部分信息的组合特征作为特征,同时采用径向基核作为核函数。     

Nisin A前体基因nisA的过量表达对Nisin A产量的影响

Nisin是一种广泛应用于食品工业的抗菌素。通过基因工程手段分别构建了Nisin A前体结构基因nisA的穿梭表达载体pMG36ek-nisA和整合型载体pDG780-nisA,并转入Nisin A产生菌乳酸乳球菌Lactococcus lactis ATCC 11454中,得到两株基因工程菌FMM1和FMM2。对比工程菌和原始产生菌的生长状态及Nisin A产量,结果表明FMM1的生长速度、生物量以及发酵液的酸碱度没有显著变化,而Nisin A产量提高了31%;相反,FMM2的生物量较原始菌株显著降低,但Nisin A产量也有一定程度的提高。通过RT-PCR检测工程菌与原始产生菌Nisin A生物合成基因簇中11个基因的转录水平,结果显示FMM1和FMM2的11个基因的转录水平均有提高,其中FMM1提高更为显著。因此推测,nisA是Nisin A高产的关键因素之一,其游离型过量表达能显著提高Nisin A的产量。该研究为采用基因工程手段提高Nisin A的产量提供了新的思路,并对NisinA的大规模工业生产有指导意义,同时,也为其他抗菌肽产生菌的基因工程改造提供了参考。