燃料乙醇的发展现状分析及前景展望

随着社会经济的高速发展,化石燃料不断消耗及其使用过程所带来的能源短缺、环境污染等问题日益凸显,寻找新的绿色可再生替代能源迫在眉睫。燃料乙醇作为资源丰富、积炭少、可减排温室气体及使用方便的优良燃油品质改善剂及清洁可再生能源,已成为国内外关注并推广使用的绿色燃料。主要对燃料乙醇生产技术的发展进行了综述,重点对燃料乙醇发展历程中各阶段乙醇生产的原料来源、工艺技术进行了论述,讨论了各代燃料乙醇生产过程中所遇到的瓶颈问题,并对其发展趋势进行了展望。目前,燃料乙醇的生产技术主要经历了三代发展,第一代以玉米等糖质和淀粉质粮食作物为原料的乙醇发酵已经实现商业化生产,虽然工艺成熟,但存在粮食安全问题;第二代以农作物秸秆等废弃植物纤维为原料的乙醇生产目前已具备产业化示范条件,其原料来源广泛,转化技术不断提高,最有发展前景;第三代以藻类等绿色植物为原料的燃料乙醇正处于研发阶段,是未来发展的希望。在燃料乙醇生产技术发展过程论述的基础上,讨论了目前其主要技术瓶颈及发展趋势,旨在为燃料乙醇生产的产业化、经济化及可持续化发展提供相关的理论依据。     

稀酸和稀碱预处理对四种不同生物质资源制备还原糖的影响

本论文探讨了不同浓度的稀H_2SO_4和稀NaOH预处理对大豆秸秆、水稻秸秆、象草和狼尾草四种不同生物质酶解制备还原糖的影响。结果表明,大豆秸秆、水稻秸秆、象草和狼尾草具有较高的纤维素和半纤维素含量,是制备还原糖的理想原料。与稀H_2SO_4预处理相比,经稀NaOH预处理后的样品表现出较好的酶解性能。通过使用4%的NaOH对大豆秸秆和狼尾草进行预处理,还原糖产量分别为145.8 mg/mL和319.2 mg/mL。此外,以1%NaOH预处理后的水稻秸秆和象草为原料,可以分别获得385.2 mg/mL和231.6 mg/mL还原糖产量。     

燃料乙醇发酵技术研究进展

在分析木质纤维素类生物质制备燃料乙醇原理基础上,重点对燃料乙醇转化过程的发酵工艺进行了论述。目前乙醇发酵工艺主要包括直接发酵、分步糖化发酵、同步糖化发酵、同步糖化共发酵和联合生物加工技术等,对这几种技术的研究现状进行了分析并对其发展趋势进行了展望,通过基因工程构建高效发酵菌种的联合生物加工技术将是未来高效发酵工艺的发展趋势,旨在为有效提高发酵菌株的底物代谢能力,获得高的乙醇产量提供重要参考。     

棉花半乳糖苷酶基因启动子的分离及其在转基因烟草中的表达

β-半乳糖苷酶(β-galactosidase, EC 3.2.1.23)由植物中广泛分布的一类糖基水解酶组成, 被认为与细胞壁多糖的代谢相关. 棉花(Gossypium hirsutum) β-半乳糖苷酶基因已被成功分离, 被命名为GhGal1. RNA杂交实验显示该基因在棉花纤维发育的伸长期优势表达. 为了分析GhGal1基因的时空表达调控, 本研究构建了GhGal1启动子区域(1770 bp)与β-葡糖醛酸糖苷酶(glucuronidase, GUS)基因融合的双元载体, 通过农杆菌转化烟草植株. 对转基因植株分析的结果表明: 此转基因果实中的GUS活性比阴性和阳性对照的活性高. GUS组织定位分析表明: β-半乳糖苷酶基因能在根组织的分生区、子叶、维管束组织、果实和表皮毛中表达. 此外, 调控区域的序列分析揭示该序列含有一些果实/种子特异表达以及与表皮毛表达相关的保守元件. 这些结果显示了GhGal1启动子在转基因烟草植株中的时空表达特征, 并提供了GhGal1基因参与棉花纤维发育的一些重要线索.     

一种改良的启动子序列克隆的染色体步查法

利用染色体步行法,从已知DNA序列克隆侧翼未知序列是非常有效的方法之一,但由于所选用的特定限制性内切酶对目标基因组不能酶解成合适大小的片段,因而受PCR扩增能力的局限,往往扩增不出有效产物. 针对这一点,这里我们介绍一种简单有效的改良方法,它包括以下步骤：首先用不同的限制性内切酶(包括平末端和粘性末端) 酶解目标基因组DNA,接着,选择能将基因组酶切成弥散、分布均匀的限制性内切酶,如DraⅠ和HindⅢ,合成相对应的接头;然后,选择弥散的、分布均匀的限制性内切酶的酶解产物,构建成含相应接头的基因组DNA文库,用作PCR的模板;最后,用接头引物和特异引物,通过巢式PCR扩增目的片段,获得了理想的扩增效果.采用改进后的染色体步查法,有效地从较复杂的棉花核DNA中克隆出6个棉花启动子序列.