导电材料强化微生物直接种间电子传递产甲烷的研究进展

厌氧条件下,微生物可以通过厌氧代谢产生甲烷(CH_4),由此衍生的厌氧消化技术可实现能源的回收利用。产CH_4的关键步骤是刺激发酵细菌和产甲烷古菌之间的有效电子转移,电活性微生物可以取代传统的氢/甲酸盐实现直接种间电子传递,其电子传递效率更高。添加导电材料可以促进直接种间电子传递并提高CH_4产率,是一种更有效的强化电子传递方式。本文在梳理直接种间电子传递发展和机理的基础上,综述了常见的促进直接种间电子传递的碳基和铁基导电材料,对其结构特征、电子传递机理、强化产CH_4和中间产物消耗等方面进行了系统总结。旨在为导电材料促进直接种间电子传递的研究提供参考,并探讨了未来可能的研究方向。     

生物淋洗修复钒污染土壤的性能与机理研究

【目的】土壤重金属污染问题日益受到关注,其中钒污染逐渐成为研究热点。淋洗是土壤修复的重要手段,但存在污染大、成本高的缺点。生物淋洗技术因其经济高效且环保的特点能够应用于土壤的修复,但其对钒污染土壤的修复,认识仍非常有限。【方法】本研究采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对钒污染土壤进行了生物淋洗试验,通过影响因素试验探究了钒的最佳浸出条件,并应用扫描电子显微镜-能量色散X射线谱分析了钒在淋洗过程中的变化,最后对代谢产物进行了解析。【结果】微生物次生代谢产物能促进土壤中钒的溶出。氧化亚铁硫杆菌对土壤钒的浸出效率较高,生物淋洗20 d后土壤中钒的浸出率达到27.4%,进一步的影响因素试验表明,在固体浓度为3%、接种体积为10%、初始pH值为1.8、初始Fe²⁺的浓度为3.0 g/L的条件下,土壤中钒的浸出效果最佳。SEM-EDS分析证实生物淋洗后土壤中钒含量减少,其中以非残渣态形式存在的钒更容易被浸出。代谢组学分析显示氧化亚铁硫杆菌在浸出过程中产生了大量代谢产物来应对重金属胁迫。【结论】生物淋洗技术能够有效地实现土壤钒污染的修复,本研究为钒污染土壤提供了一种环境友好的修复方式。     

miR-145通过靶向吞噬和细胞活力蛋白1抑制乳腺癌细胞侵袭

吞噬和细胞活力蛋白1（engulfment and cell motility protein 1,ELMO1）可以促进多种癌细胞的侵袭和转移,但ELMO1的表达是否受miRNA的调控鲜有研究。本研究旨在探讨miR-145与ELMO1表达的相关性,以及miR-145通过结合ELMO1的mRNA对乳腺癌侵袭的影响。通过TargetScan (http://www.targetscan.org/)靶基因预测软件预测与ELMO1的3′UTR结合的miR-145。荧光素酶结果证实两者互补结合。Transwell侵袭结果显示,miR-145组和siELMO1+miR-145组MDA-231乳腺癌细胞穿膜数较对照组分别降低40%（P＜0.05）和79%（P＜0.05）。siELMO1+miR-145组和siELMO1组细胞穿膜数则无显著差异（P>0.05）。结果提示,miR-145通过与ELMO1的mRNA结合抑制细胞侵袭。qRT-PCR显示,低侵袭的MCF-7乳腺癌细胞miR-145的表达量较高侵袭的MDA-435细胞高80%（P＜0.05）,较MDA-231乳腺癌细胞高75%（P＜0.05）,即miR-145与癌细胞侵袭能力呈负相关。Western印迹结果表明,miR-145组ELMO1表达量低于阴性对照组,miR-145 抑制组ELMO1表达量高于抑制剂NC组（P＜0.05）,证明miR-145抑制ELMO1的表达。qRT-PCR显示,过表达miR-145后ELMO1 mRNA含量与对照组无显著差异（P>0.05）。结果提示,miR-145对ELMO1的调控作用通过抑制其翻译实现。F-肌动蛋白聚合实验表明,miR-145组和阴性对照组于20 s和60 s时F-肌动蛋白聚合结果存在明显区别（P＜0.05）。Western 印迹结果表明,miR-145组活化的Rac1表达量较阴性对照组降低60%（P<0.05）,抑制剂NC组活化的Rac1较miR-145 抑制组降低55%（P<0.05）;miR-145组磷酸化的整合素β1较对照组于15 min时降低42%（P<0.05）,于30 min时降低31%（P<0.05）。由此得出的miR-145过表达显著促进乳腺癌细胞F-肌动蛋白聚合、Rac1活化和整合素β1磷酸化结论。综上所述,miR-145通过靶向ELMO1的 mRNA抑制ELMO1翻译,从而抑制乳腺癌的侵袭。     

NUAK1通过影响F-actin聚合促进乳腺癌的侵袭转移

本课题组先前研究证明NUAK1/ARK5参与乳腺癌、胶质瘤侵袭转移,但机制尚不清楚.本文证明,NUAK1通过影响F-actin聚合促进乳腺癌的侵袭转移.应用小RNA干扰技术敲除乳腺癌细胞系MDA-MB-231中的NUAK1,用G418进行稳定筛选,并用Western印迹进行蛋白质表达检测,结果显示,成功敲除MDA-MB-231细胞中的NUAK1;采用Transwell侵袭实验检测NUAK1在乳腺癌细胞侵袭转移中的作用,结果表明,NUAK1被干扰的SiNUAK1/MDA-231细胞的侵袭能力明显减弱;应用免疫荧光法对细胞的F-actin进行荧光染色,半定量F-actin聚合分析结果显示,IGF-1在转染空载的细胞组（Scr/MDA-231）能诱导肌动蛋白短暂的聚合反应,而在敲除NUAK1的细胞组（SiNUAK1/MDA-231）肌动蛋白的聚合显著减少;用细胞因子IGF-1刺激乳腺癌细胞观察cofilin磷酸化,结果显示,在敲除NUAK1的细胞组（SiNUAK1/MDA-231）,IGF-1诱导的cofilin的磷酸化明显受抑制.上述结果表明,NUAK1能通过促进F-actin的聚合从而影响乳腺癌细胞的侵袭转移.     

miR-145通过靶向吞噬和细胞活力蛋白1抑制乳腺癌细胞侵袭

吞噬和细胞活力蛋白1（engulfment and cell motility protein 1,ELMO1）可以促进多种癌细胞的侵袭和转移,但ELMO1的表达是否受miRNA的调控鲜有研究。本研究旨在探讨miR-145与ELMO1表达的相关性,以及miR-145通过结合ELMO1的mRNA对乳腺癌侵袭的影响。通过TargetScan (http://www.targetscan.org/)靶基因预测软件预测与ELMO1的3′UTR结合的miR-145。荧光素酶结果证实两者互补结合。Transwell侵袭结果显示,miR-145组和siELMO1+miR-145组MDA-231乳腺癌细胞穿膜数较对照组分别降低40%（P＜0.05）和79%（P＜0.05）。siELMO1+miR-145组和siELMO1组细胞穿膜数则无显著差异（P>0.05）。结果提示,miR-145通过与ELMO1的mRNA结合抑制细胞侵袭。qRT-PCR显示,低侵袭的MCF-7乳腺癌细胞miR-145的表达量较高侵袭的MDA-435细胞高80%（P＜0.05）,较MDA-231乳腺癌细胞高75%（P＜0.05）,即miR-145与癌细胞侵袭能力呈负相关。Western印迹结果表明,miR-145组ELMO1表达量低于阴性对照组,miR-145 抑制组ELMO1表达量高于抑制剂NC组（P＜0.05）,证明miR-145抑制ELMO1的表达。qRT-PCR显示,过表达miR-145后ELMO1 mRNA含量与对照组无显著差异（P>0.05）。结果提示,miR-145对ELMO1的调控作用通过抑制其翻译实现。F-肌动蛋白聚合实验表明,miR-145组和阴性对照组于20 s和60 s时F-肌动蛋白聚合结果存在明显区别（P＜0.05）。Western 印迹结果表明,miR-145组活化的Rac1表达量较阴性对照组降低60%（P<0.05）,抑制剂NC组活化的Rac1较miR-145 抑制组降低55%（P<0.05）;miR-145组磷酸化的整合素β1较对照组于15 min时降低42%（P<0.05）,于30 min时降低31%（P<0.05）。由此得出的miR-145过表达显著促进乳腺癌细胞F-肌动蛋白聚合、Rac1活化和整合素β1磷酸化结论。综上所述,miR-145通过靶向ELMO1的 mRNA抑制ELMO1翻译,从而抑制乳腺癌的侵袭。     

天然Fe(Ⅱ)矿物-生物质强化微生物还原固定五价钒研究

【目的】重金属钒的环境危害日益受到关注,微生物可实现高毒性的五价钒[pentavalent vanadium, V(Ⅴ)]的还原固定,其中电子供体是微生物还原V(Ⅴ)的关键,尽管天然Fe(Ⅱ)矿物和天然生物质均被报道可单独支持微生物还原V(Ⅴ),而基于两者构建的混养体系中微生物还原V(Ⅴ)的特征尚未揭示。【方法】本研究对天然Fe(Ⅱ)矿物和生物质进行优选并复配组合,探究混养生物体系中五价钒[V(Ⅴ)]的还原机理。【结果】磁黄铁矿和木屑对V(Ⅴ)的去除效率最高,分别为54.2%±3.4%和67.1%±3.1%。当优选的磁黄铁矿与木屑组合复配比例为1:3时可达到最高的V(Ⅴ)去除效率82.7%±3.1%。V(Ⅴ)被还原为不溶性V(Ⅳ)沉淀,Fe(Ⅱ)和S(–Ⅱ)分别被氧化为Fe(Ⅲ)和SO₄^2-。在混养体系中,脱硫菌(Desulfurivibrio)和硫菌属(Thiobacillus)等自养菌属可能参与磁黄铁矿的氧化与V(Ⅴ)还原,并利用无机碳源合成有机中间代谢产物,与无胆甾原体属(Acholeplasma)等纤维素降解菌分解木屑的产物一起,被B...     

MiR-206与ANXA2的3′UTR靶向结合抑制乳腺癌侵袭

膜联蛋白A2（annexin A2,ANXA2）可促进人结直肠癌的侵袭和迁移。然而,ANXA2在乳腺癌中的作用以及调节机制尚缺乏系统的研究。本研究旨在探讨微小RNA-206（microRNA-206,miR-206）如何调节ANXA2基因的表达,进而影响乳腺癌的侵袭。通过基因预测软件TargetScan (TargetScan V5.2)找到与ANXA2的3′UTR区互补结合的miR-206。运用实时定量 PCR（qRT-PCR）检测不同乳腺癌细胞系中miR-206的表达水平,发现低侵袭性乳腺癌MCF-7细胞株miR-206 表达量明显高于高侵袭性乳腺癌细胞株MDA-231、MDA-435和T47D。运用转染技术将 miR-206 质粒及miR-206 抑制剂转入乳腺癌细胞系MDA-231后,qRT-PCR检测转染后各组细胞中miR-206的表达情况,结果显示转染成功。用Western印迹法检测各组细胞中ANXA2的表达情况,结果显示,miR-206负向调控ANXA2蛋白的表达。 qRT-PCR显示,过表达乳腺癌细胞内miR-206 后,ANXA2 mRNA基本没有变化。结果显示,miR-206是在翻译水平上影响ANXA2蛋白的表达。荧光素酶实验显示：miR-206能特异性地与ANXA2 mRNA的3′UTR结合,抑制其荧光素酶活性。Transwell侵袭实验检测各组细胞的侵袭能力。结果显示,过表达miR-206后,乳腺癌细胞体外侵袭能力明显减弱。综上所述,miR-206 通过靶向结合癌基因ANXA2 mRNA的3′UTR区,抑制ANXA2蛋白翻译,从而抑制了乳腺癌细胞的侵袭。因此,miR-206有望成为抑制乳腺癌侵袭与治疗乳腺癌的新靶点和生物学标记物。     

人工湿地反应性填料开发及其脱氮除磷性能研究

【目的】人工湿地填料作为反硝化电子供体可以高效且稳定地脱氮除磷,但是填料的选用方式和作用机理尚不明确。【方法】本文以磁黄铁矿、菱铁矿和农业废弃物(木屑等)为人工湿地填料,研究了其对人工湿地反硝化脱氮除磷的效果。【结果】结果显示,质量比1:1的矿石组合和木屑以3:1的质量比作为混合填料,驯化8个周期后NO₃^--N和PO₄^3--P的平均去除率达到88.6%和88.9%。扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)和群落分析结果表明,微生物能有效利用矿石及其次生产物和木屑进行高效和持久的脱氮除磷,脱氮除磷功能菌硫杆菌(Thiobacillus)、罗姆布茨菌(Romboutsia)和溶杆菌(Lysobacter)得到了富集。【结论】本研究为人工湿地实际应用中新型填料的选择提供理论依据与指导意义。     

太湖流域上游竹林河岸带土壤反硝化酶活性及其影响因素

本研究以太湖流域上游竹林河岸带为对象,采用乙炔抑制法分析了夏季河岸带土壤反硝化酶活性(DEA)及其影响因素,以期为竹林河岸带在减少河流氮污染方面的生态功能评估提供数据支持。结果表明: 河岸带土壤DEA为6.32～23.22 μg N·kg^-1·h^-1,平均值为14.65 μg N·kg^-1·h^-1。河岸带土壤有机碳(SOC)、总氮、硝态氮含量、含水量和碳氮水解酶活性共同影响着DEA的垂直分布,使DEA随土壤深度(0～40 cm)的增加而递减;而DEA在水平方向上(同一土壤深度离水距离不同)的变化主要受SOC含量的影响。太湖流域上游竹林河岸带土壤在夏季可能会由于缺乏相对充足的可溶性有机碳而对DEA产生一定的限制。     

TGF-β1对乳腺癌细胞系Snail表达的影响

目的通过TGF-β1诱导乳腺癌MCF-7发生上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)后检测锌指转录因子Snail表达的改变,探讨Snail在EMT及乳腺癌发生发展中的作用。方法常规培养乳腺癌细胞株MCF-7后,用TGF-β1诱导其发生EMT,用Transwell侵袭小室法进行细胞体外侵袭能力检测;用免疫组织化学方法及免疫荧光检测E-cadherin、Vi mentin、Snail的表达;用real ti me PCR检测E-cadherin、Vi mentin、Snail mRNA的表达。结果TGF-β1处理72h后的MCF-7细胞穿透能力明显增强。E-cadherin蛋白及mRNA表达减少,Vi mentin、Snail蛋白及mRNA表达增加。结论E-cadherin、Vi mentin是细胞发生EMT的重要生物学标志,Snail可能在转录水平上调控E-cadherin、Vi mentin蛋白的表达,Snail在EMT和乳腺癌的发生发展中起着重要的作用。