高粱LEA3蛋白基因和启动子的克隆及序列分析

根据禾本科LEA3基因保守序列设计简并引物,同时结合RACE方法获得高粱LEA3基因全长cDNA序列1032bp,该序列含有一个612bp的阅读框,编码203个氨基酸,包含7个串联的LEA3蛋白的基元序列。通过与玉米、小麦、水稻、大麦的LEA3蛋白序列比较,氨基酸序列同源性分别为73.8%、53.77%、45.63%和53.99%;其编码蛋白理论相对分子量为21.22kD,等电点pI=8.79;蛋白质二级结构预测表明2段α螺旋结构占主导,与目前已知的多种植物的LEA3蛋白具有相似的结构功能域。通过热不对称交错PCR(TAIL PCR)技术获得LEA3基因启动子749bp的DNA序列,该区域包含ABA应答元件、干旱胁迫应答元件、以及胚胎和胚乳特异表达元件;通过PHyML软件构建了禾本科植物LEA3基因ML系统树。这些研究结果为深入了解该基因的功能和高粱抗旱的分子机理提供了基础数据。     

纳米铁氧化物对Pelotomaculum schinkii培养系丙酸厌氧降解产甲烷的影响

微生物能利用导电材料进行电子传递,提高种间电子传递效率。铁基纳米导电物质可以加速土壤及厌氧消化系统中微生物间的种间电子传递,促进有机废弃物的产甲烷过程。前期获得了厌氧丙酸富集培养系,互营丙酸氧化菌（Pelotomaculum schinkii）在培养系中占优势,本研究考察了10~4 000 mg/L 纳米铁氧化物对丙酸降解产甲烷过程的作用及微生物的影响。结果表明,低浓度的铁基纳米材料对丙酸降解有一定的促进作用,而高浓度会抑制产甲烷：10~1 000 mg/L纳米Fe₃O₄对产甲烷无明显影响,1 500~4 000 mg/L最大产甲烷速率抑制了26%~80%,延滞期增加了174%~222%;10~200 mg/L纳米Fe₂O₃使最大产甲烷速率提高了21%~29%,1 500~4 000 mg/L最大产甲烷速率抑制了48%~58%,延滞期增加了29%~85%。微生物群落解析结果表明,与对照相比,10~1 000 mg/L纳米Fe₂O₃使P. schinkii相对丰度略有增加,而4 000 mg/L纳米₃O₄/Fe₂O₃使P. schinkii的相对丰度下降了70.7%和55.9%,说明高浓度纳米铁氧化物会抑制P. schinkii的活性,导致丙酸降解及产甲烷速率降低。     

复合碳源培养对酒糟厌氧消化液中丙酸互营氧化菌及群落结构的影响

丙酸累积是影响厌氧消化系统稳定性的主要因素,为了考察酒糟厌氧消化过程中间代谢产物的累积情况,以总固体含量(TS)（质量分数） 5%和7%的白酒糟为发酵原料进行了批次试验。结果表明,乙酸(最高浓度33~129 mmol/L)、丙酸(39~61 mmol/L)、丁酸(5~44 mmol/L)和15种氨基酸(0.01~0.3 mmol/L)为主要中间代谢产物。为了探究其中关键的丙酸降解菌群,以酒糟原始沼液JO为植种源,10 mmol/L丙酸和0.1 mmol/L混合氨基酸为复合碳源进行富集培养,获得中温厌氧丙酸-氨基酸培养系JO-AP。高通量测序分析表明,互营丙酸降解菌与厚壁菌门（Firmicutes）的丙酸厌氧降解菌（Pelotomaculum schinkii）近缘,16S rRNA基因相似性100%,占细菌总丰度的16.7%。对比酒糟原始沼液JO、丙酸培养系JO-P及丙酸-氨基酸培养系JO-AP中的主要功能菌群,发现采用单一碳源和复合碳源获得的优势互营丙酸降解菌不同;传统培养与分子生物学技术相结合可以更全面地掌握系统中的微生物群落组成。