甲醇的生物利用与转化*

甲醇作为一种来源广泛、价格低廉、还原度高的非粮原料有望成为下一代生物制造的关键原料。利用合成生物学技术构建能够高效利用甲醇的重组微生物以实现从甲醇到高值化学品的生物转化已成国内外研究热点,但由于甲醇代谢过程的特殊性及复杂性,目前人工设计的甲基营养菌还难以实现以甲醇为唯一碳源进行生长及产物合成。基于对天然甲基营养菌甲醇代谢过程的分析,从甲醇脱氢酶的筛选与改造、甲醛同化途径的重构与优化、甲醇到化学品的生物转化几个方面对合成型甲基营养菌的构建策略及面临的挑战进行总结与分析,以期为今后合成型甲基营养菌的人工设计和利用提供一定的借鉴。     

双极膜电渗析分离发酵液中L-乳酸

采用三室型双极膜电渗析装置将发酵液中的L-乳酸钠转化为L-乳酸。探讨操作电压、流速、进料L-乳酸钠质量浓度等工艺参数对转化过程的影响,考察电渗析过程参数对转化率、物料损失率、电流效率和能耗等技术指标的影响。在最优操作条件下（流速40L／h,电压15V）对2L的100．25g／L乳酸钠发酵液进行分批重复电渗析处理。结果表明：整个过程的转化率为81．22％,损失率为1．5％,能耗为0．81kW·h／kg,电流效率为91．8％,得到的L-乳酸质量浓度可达144．31g／L．电渗析残液补糖后可回到发酵罐中用于发酵生产L-乳酸.     

代谢改造热带假丝酵母发酵木糖母液生产木糖醇

木糖醇是一种在食品、医药、轻工等领域具有广泛用途的多元醇,目前主要通过酸水解木聚糖获得木糖并进一步化学催化加氢方法制备。提取木糖过程中会产生大量的木糖母液副产物,其中含有一定浓度的葡萄糖、木糖、阿拉伯糖等碳源,以及少量的糠醛、四氢呋喃等物质。研究微生物转化木糖母液生产高附加值化学品不仅能够提高木糖母液的利用价值,而且能够减少环境污染。热带假丝酵母不仅能够利用葡萄糖,也具有高效的木糖代谢途径。首先利用代谢工程技术删除了热带假丝酵母菌株的木糖醇脱氢酶基因,获得能够转化木糖积累木糖醇的突变株。在此基础上,评价了突变株在木糖母液培养基中的发酵性能。通过单因素优化实验确定了突变株发酵生产木糖醇较优的发酵工艺:培养基组成为木糖母液300g/L,玉米浆5g/L;最佳发酵条件为:发酵温度35℃,初始p H为5.0,接种量15%,200r/min摇床培养140h。利用优化后的发酵工艺,木糖醇产量达到83.01g/L。初步建立了转化木糖母液生产木糖醇的工艺,为进一步利用木糖母液奠定了基础。     

单孔电视胸腔镜治疗老年人自发性气胸的临床疗效观察

目的:对比研究三孔胸腔镜和单孔电视胸腔镜治疗老年人自发性气胸,探究单孔电视胸腔镜治疗自发性气胸临床疗效。方法:将本院内2011年2月-2013年11月期间就诊的自发性气胸患者40例纳入本次前瞻性研究,所有研究对象随机分为研究组对照组两组。研究组患者20例采用单操作孔胸腔镜,对照组20例采用三孔胸腔镜,对比分析两组的临床治疗效果。结果:研究组单孔手术操作时间(45.23±12.4)min,对照组传统三孔手术操作时间(46.31±11.8)min,差异无统计学意义的(t=0.346,P=0.7310.05);研究组术中出血量(53.64±5.9)m L明显低于对照组的(68.72±6.5)m L,差异显著(t=9.410,P=0.0000.05);引流量对比中,研究组术后引流量为(298.6±67.12)m L,对照组术后引流量为(371.8±98.25)m L,组间有显著差异(t=3.369,P=0.0010.05);两组患者疼痛时间对比,研究组对象疼痛持续时间显著少于对照组患者,数据差异具有统计学意义(t=4.712,P=0.0000.05)。手术操作时间、住院天数等指标,组间数据均无统计学意义(P0.05)。对比两组术后随访情况,观察组的胸痛及切口麻木发生率均明显低于对照组的(P0.05);而两组的腹胀性肺水肿发生率、心律失常发生率、肺部感染及复发率无显著性差异(P0.05)。结论:单孔电视胸腔镜手术治疗老年人自发性气胸临床疗效较好,其优势在于可有效减轻患者手术痛苦,且将是未来手术发展趋势,值得推广。     

MetaGen: 从KEGG建模代谢网络的新工具

为便于大规模代谢网络的计算,发展了一款方便实用的工具:MetaGen,对Kyoto Encyclopedia of Genesand Genomes(KEGG)中物种特异的各层次代谢系统进行建模,生成的代谢网络以酶图和通路图的方式表示.利用该工具,对人类代谢系统的bow-tie结构进行了初步研究,并以此为例展示了该工具广阔的应用前景.MetaGen利用KEGGweb服务保证建模数据的可靠性,依靠本地关系数据库加速网络建模过程并提供更多的数据管理和利用方式,并结合高级JAVA技术提高代码的可扩展性.MetaGen完全开源,可直接从http://bnct.sourceforge.net/下载.     

高温胁迫对海岛棉光合生理及棉铃发育的影响

该试验于2018和2019年在新疆阿克苏地区阿瓦提县新疆农业科学院试验基地进行,采用田间搭设增温棚的方式于盛花期进行为期 3 d(H3)、6 d(H6)和 9 d(H9)的增温处理,以大田自然状态为对照(CK),研究花铃期增温对海岛棉光合生理及棉铃发育的影响。结果显示：(1)花铃期不同天数高温胁迫均导致棉铃对位叶蒸腾速率(T_r)、胞间 CO₂浓度(C_i)上升, 净光合速率(P_n)下降。(2)随着高温处理时间的延长,棉铃对位叶PSⅡ 的最大量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ 的实际光量子产量(Φ_PSⅡ)、光化学淬灭(qP)、光合电子传递的相对速率(ETR)呈规律性降低趋势,而初始荧光(F_o)、非光化学淬灭(NPQ)呈上升趋势,且H3、H6和 H9 处理较CK差异显著(P<0.05),其中各参数快速上升或下降的阶段大多发生在高温持续3～6 d。(3)随着高温胁迫时间的增加,棉籽、纤维干物质量降低趋势明显;单株结铃数、单铃重、衣分、皮棉产量均呈显著下降趋势;高温还影响了棉铃发育,造成棉铃长度、体积减小。研究表明,在短期高温胁迫下,海岛棉铃对位叶光合能力的显著下降,主要是由非气孔因素导致的;持续高温胁迫导致PSⅡ的开放程度减小,电子传递能力下降,光合作用受到抑制,棉铃发育和产量构成因素均受到负面影响,最终导致产量降低。     

克雷伯氏肺炎杆菌LDH526产1,3-丙二醇的甘油自动流加策略

1,3-丙二醇是一种重要的化工原料,主要作为平台化合物用于合成聚酯,如聚对苯二甲酸丙二醇酯。经基因工程改造的克雷伯氏肺炎杆菌LDH526能以甘油作为唯一碳源合成1,3-丙二醇,最终发酵浓度超过90 g/L。甘油浓度是影响1,3-丙二醇合成的关键因素。为了实现对甘油浓度的精确控制,设计并优化了基于发酵动力学的甘油自动流加策略。通过将底物流加速率与易观察变量p H和发酵时间偶联,实现了发酵过程中甘油流加的自启动和甘油浓度的动态控制。发酵72 h,1,3-丙二醇的浓度可稳定超过95 g/L。自动控制甘油流加的发酵过程具有可重复性、连续性以及人工工作量少的特点,有望从实验室规模扩大到生产规模。     

甲醇的生物利用与转化*

甲醇作为一种来源广泛、价格低廉、还原度高的非粮原料有望成为下一代生物制造的关键原料。利用合成生物学技术构建能够高效利用甲醇的重组微生物以实现从甲醇到高值化学品的生物转化已成国内外研究热点,但由于甲醇代谢过程的特殊性及复杂性,目前人工设计的甲基营养菌还难以实现以甲醇为唯一碳源进行生长及产物合成。基于对天然甲基营养菌甲醇代谢过程的分析,从甲醇脱氢酶的筛选与改造、甲醛同化途径的重构与优化、甲醇到化学品的生物转化几个方面对合成型甲基营养菌的构建策略及面临的挑战进行总结与分析,以期为今后合成型甲基营养菌的人工设计和利用提供一定的借鉴。