黑曲霉在生物质废弃物资源化中的应用

生物质废弃物因其量大、结构和组分复杂,需要多种酶进行协同作用达到将其资源化利用的效果。黑曲霉能产生水解生物质的纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶和果胶酶等多种酶类,可以在生物质资源化中发挥重要作用。本文中,笔者综述了黑曲霉自身产酶及其作为细胞工厂的作用,介绍了黑曲霉利用生物质废弃物产酶和高附加值产品的研究进展,以期为生物质资源化提供参考。     

淡足侧沟茧蜂气味结合蛋白MpOBP8的基因克隆及原核表达分析

【目的】MpOBP8是淡足侧沟茧蜂Microplitis pallidipes Szepligeti的气味结合蛋白,对于昆虫感知外界气味物质起着不可替代的作用。本研究旨在通过MpOBP8的克隆及其优化表达,获得可溶性目的蛋白,探索其嗅觉识别的分子机理。【方法】通过半定量PCR对其组织差异表达进行分析;通过双酶切构建融合表达载体pET32a(+)-MpOBP8,在大肠杆菌中对其进行原核表达分析并对其表达条件进行了优化。【结果】克隆得到了淡足侧沟茧蜂MpOBP8基因(GenBank登录号:MG457156),该基因含有459 bp的开放阅读框,编码152个氨基酸,推测分子量为17.57ku,预测PI值为4.78。通过半定量PCR,在触角中检测到MpOBP8的表达,而在头、胸、腹中均未检测出表达。对其原核表达条件的优化显示:最佳诱导温度、诱导时间、诱导时机、异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)的终浓度分别为25℃、6 h、菌体培养液OD_(600)为0.1-0.3和0.1 mmol·L~(-1)。大多数的靶蛋白能以上清形式表达,并通过纯化和浓缩得到了高浓度的靶蛋白。【结论】该研究克隆了淡足侧沟茧蜂的MpOBP8基因,并对其原核表达条件进行了优化,探明了该蛋白的最优表达条件,大量获得该气味结合蛋白,为后期研究MpOBP8的嗅觉识别分子机理奠定基础。     

植物次生代谢物对甜菜夜蛾生长发育及解毒酶的影响

【目的】明确植物次生代谢物对甜菜夜蛾Spodoptera exigua生长发育及解毒酶的影响,探索利用植物次生物质防控甜菜夜蛾的潜在途径。【方法】本研究选用3种含量（0.01%、0.1%和1.0%）的槲皮素、山奈酚和香豆素,分别与人工饲料混合均匀后饲养甜菜夜蛾3龄初幼虫,观察植物次生代谢物对幼虫生长发育的影响;并测定幼虫取食添加0.1%的槲皮素、山奈酚和香豆素的人工饲料24、48和72 h后,幼虫羧酸酯酶（Caboxylesterase,CarE）、谷胱甘肽-S-转移酶（Glutathione-S-transferase,GSTs）和P450解毒酶活性。【结果】添加不同次生物质的人工饲料显著影响甜菜夜蛾幼虫生长和解毒酶活性。与对照组相比,3种次生代谢物均显著提高了幼虫死亡率。幼虫取食添加1%槲皮素的人工饲料后,蛹重显著降低,发育历期明显延长。而取食添加0.1%山奈酚的人工饲料后,可诱导幼虫CarE活性显著增强,0.1%槲皮素和0.1%香豆素对幼虫CarE活性均有显著抑制作用。添加槲皮素对幼虫GSTs活性无显著性影响,添加0.1%山奈酚和0.1%香豆素可诱导幼虫GSTs活性显著升高。0.1%槲皮素和0.1%香豆素可促进幼虫P450活性增强但未达到显著水平,但0.1%山奈酚处理48h后,幼虫P450活性显著降低。【结论】植物次生代谢物种类与含量对甜菜夜蛾生长发育及解毒酶活性存在不同程度的影响。     

淡足侧沟茧蜂寄生对草地贪夜蛾幼虫血淋巴黑化反应及酚氧化酶的影响

【目的】明确淡足侧沟茧蜂Microplitis pallidipes寄生对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda血淋巴黑化率、酚氧化酶原（Prophenoloxidase,PPO）基因表达量和酚氧化酶（Phenoloxidase,PO）活性的影响,为更有效的利用淡足侧沟茧蜂防控草地贪夜蛾提供理论依据。【方法】通过室内寄生实验确定草地贪夜蛾被淡足侧沟茧蜂寄生的最佳龄期;通过RT-qPCR分析草地贪夜蛾两个PPO基因（SfPPO1和SfPPO2）的时空表达谱;通过薄膜法统计草地贪夜蛾被寄生后的血淋巴黑化率;采用吸光光度法测定草地贪夜蛾被寄生后的血淋巴PO活性;采用RT-qPCR测定草地贪夜蛾被寄生后血淋巴SfPPO1和SfPPO2的相对基因表达量。【结果】草地贪夜蛾被淡足侧沟茧蜂寄生的最佳龄期为3龄幼虫,SfPPO1和SfPPO2均在卵块和4龄幼虫中基因表达量较高,且主要在幼虫血淋巴中表达。草地贪夜蛾被寄生后12、24、48和72 h的血淋巴黑化率显著低于未寄生组（P<0.05）,SfPPO1和SfPPO2的相对基因表达量和PO活性也低于未寄生组。相关关系分析表明,SfPPO1的相对基因表达量与SfPPO2的表达量呈现线性关系（R2=0.9124）,PO活性与两个PPO基因相对表达量之间、黑化率与PO活性和PPO基因相对表达量之间均呈现正相关。【结论】淡足侧沟茧蜂寄生会抑制草地贪夜蛾血淋巴的黑化率,下调血淋巴中酚氧化酶原基因的表达量和PO活性,且PO活性、PPO基因相对表达量及血淋巴黑化率3个指标之中,两两之间均呈现正相关性。     

淡足侧沟茧蜂寄生对甜菜夜蛾幼虫血淋巴总糖、蛋白质及虫体脂质含量的影响

为探讨淡足侧沟茧蜂Microplitis pallidipes Szepligeti调控寄主的生理机制,测定了淡足侧沟茧蜂寄生后,甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)幼虫血淋巴总糖、蛋白质及虫体脂类含量的变化。研究结果表明,寄生后连续5 d的观察时间内,甜菜夜蛾幼虫血淋巴总糖含量从寄生后第1天开始就高于未寄生寄主幼虫,且在寄生后第2至5天达到显著水平;除寄生后第3天外,被寄生寄主幼虫血淋巴总蛋白质含量始终低于未寄生幼虫,且在寄生后第1、4、5天达到显著水平;甜菜夜蛾被寄生后,虫体脂质含量始终高于未寄生幼虫,且从寄生后第2天开始达到显著水平。本研究揭示,淡足侧沟茧蜂寄生刺激了寄主甜菜夜蛾幼虫血淋巴总糖合成,但抑制了其蛋白质合成,同时也刺激了甜菜夜蛾虫体脂质合成。     

桃园生草复合生态系统中桃蚜与草间小黑蛛种群的地统计学分析

利用地统计学原理和地理信息系统(GIS)分析了桃园生草模式下不同时期桃蚜Myzus persicae(Sulzer)种群和草间小黑蛛Erigonidium graminicola Sundevall种群的空间分布格局和空间相关性。结果表明,不同时期桃蚜和草间小黑蛛种群均存在较强的空间相关性,其理想的半变异函数曲线为高斯、圆型、指数或球型,其空间格局均呈聚集分布,变程范围分别为6.8630¹2.0903 m、6.863012.0903 m、6.8630¹2.6980 m,空间结构比例分别为0.011312.6980 m,空间结构比例分别为0.0113⁰.6546、0.06760.6546、0.0676⁰.6129,表明桃园生草模式下桃树草间小黑蛛对桃蚜在空间位置上具有追随关系,对其种群数量的控制有较大作用,草间小黑蛛是桃蚜的优势天敌。     

金属离子胁迫对Sphingomonas sp. Y2降解壬基酚聚氧乙烯醚特性的影响

壬基酚聚氧乙烯醚（NEPOs）是全球应用量最大的非离子型表面活性剂之一,具有环境雌激素毒性。NPEOs的中间代谢产物种类多、难降解,且毒性远高于其母系化合物。为研究金属离子对功能微生物Sphingomonas sp. Y2降解NPEOs特性的影响,分析了金属离子的最低抑制浓度（MIC）、细菌形态、NPEOs降解效率及代谢产物组成等变化。结果显示,菌株Y2对多种金属离子具有耐受性,在重金属培养基中对Mn²⁺、Zn²⁺具有较高的耐受性,MIC分别为500、90 mg/L;在500 mg/L Mn²⁺胁迫下,菌株Y2对NPEOs降解率为100.00%（3 d）;在90 mg/L Zn²⁺胁迫下,菌株Y2对NPEOs的降解率为20.62%（5 d）;两种离子双重胁迫下NPEOs降解率为15.65%（5 d）;Mn²⁺胁迫下菌株Y2细胞表面结构和形态发生明显变化,且改变了NPEOs代谢产物中组分的含量组成,其中短链NPEOs与短链壬基酚聚氧乙烯酸（NPECs）的比例为0.68,与对照相比,抑制/减缓了短链NPEOs的羧化反应。结果表明,菌株Sphingomonas sp. Y2对多种金属离子具有耐受性,Mn²⁺胁迫对细胞表面超微结构及NPEOs中间代谢产物组分组成产生显著影响。该研究将为表面活性剂类污染物的生物降解及相应代谢产物在环境中的毒性评价提供理论依据。     

转Bt基因水稻“赣绿1号”对田间节肢动物群落的影响

【目的】研究转Bt基因水稻"赣绿1号"对田间节肢动物群落的影响。【方法】以含有转cry1Ab/Ac基因水稻与常规对照为材料,2012和2013连续两年在江西南昌县开展田间试验。【结果】转Bt基因水稻"赣绿1号"田间节肢动物群落结构物种数、优势集中度、香农指数和均匀性指数与对照相比,均无显著差异;"赣绿1号"田间节肢动物5类功能团的优势度与对照田均无显著差异;"赣绿1号"田与对照田田间节肢动物群落相异性数值大多较低。【结论】转Bt基因水稻"赣绿1号"对田间节肢动物群落结构没有明显的不利影响。     

麦秸秆还田和翻耕深度对稻飞虱和蜘蛛群落数量影响

【目的】探讨麦秸秆还田和翻耕深度控制稻飞虱效果及对蜘蛛群落数量的影响。【方法】以"麦秸秆返还稻田+稻田深翻耕20 cm"、"麦秸秆返还稻田+稻田浅翻耕10 cm"、"麦秸秆不返还稻田+稻田深翻耕20 cm"为处理,以种植者常规种植模式"麦秸秆不返还稻田+浅翻耕10 cm"为对照,对各处理区和对照区稻田稻飞虱成若虫、蜘蛛数量进行系统调查和分析。【结果】在调查期内(7—10月),上述3个处理区稻田百丛稻株稻飞虱数量分别为(17.7±3.5)头、(18.1±3.7)头、(21.0±4.0)头,较对照区分别减少25.6%、24.0%、11.8%;无论麦秸秆是否还田,翻耕深度对稻田蜘蛛及稻飞虱数量均无显著影响;"翻耕20 cm+麦秸秆还田"和"翻耕10 cm+麦秸秆还田"处理区稻田蜘蛛数量及其蜘蛛与稻飞虱数量比值均显著高于麦秸秆不还田区。【结论】本文揭示了麦秸秆还田能显著增强蜘蛛控制稻飞虱能力,可为秸秆还田的生态学效应研究提供理论依据。     

寄主植物对甜菜夜蛾感染核型多角体病毒后黑化反应关键酶活性的影响

【目的】明确寄主植物对感染核型多角体病毒的甜菜夜蛾Spodostera exigua (Hübner)幼虫体内参与黑化反应的关键酶的影响。【方法】借助紫外分光光度计或酶标仪,测定了取食不同食物(蕹菜、甘蓝、黄豆和人工饲料)的感毒与未感毒甜菜夜蛾幼虫血淋巴中多酚氧化酶、酪氨酸羟化酶和多巴脱羧酶含量。【结果】两因素分析显示,感毒和食物两个因子及其交互作用显著影响幼虫血淋巴中这3种酶的活性;进一步比较发现,取食蕹菜的感毒幼虫多酚氧化酶活性最高,取食甘蓝的次之,而以黄豆和人工饲料为食物的多酚氧化酶活性最低,感毒幼虫血淋巴中其他两种酶活性也表现相同的趋势。【结论】寄主植物能够调控感毒甜菜夜蛾幼虫体内参与黑化反应的关键酶活性,而这些关键酶活性的变化可能与寄主植物调控甜菜夜蛾对核型多角体病毒的敏感性有关。