生物法生产D-塔格糖的研究进展

D-塔格糖具有多种独特的生理特性与功能,近年来已被发达国家开发作为具有高经济附加值的功能性甜味剂进行销售。D-塔格糖的商业化生产长期以来依赖化学催化法,随着20世纪90年代利用L-阿拉伯糖异构酶(简称L-AI酶)催化D-半乳糖制备D-塔格糖技术的兴起,生物法生产D-塔格糖成为了新的发展趋势。结合笔者所在课题组近年来的研究成果,就D-塔格糖生物法生产工艺的研究现状和前景进行综述与展望。     

珍稀濒危植物长蕊木兰种群的年龄结构与空间分布

珍稀濒危植物长蕊木兰为国家Ⅰ级保护植物。然而,由于受研究尺度和分析方法的限制,对其种群生态特征等方面仍不清楚。以云南高黎贡山原生的中山湿性常绿阔叶林4 hm2样地调查数据为基础,应用Ripley的L函数分析了长蕊木兰种群的年龄结构与空间分布格局。研究发现:(1)长蕊木兰种群的年龄结构为反"J"型,属稳定型种群。(2)长蕊木兰种群个体的空间分布格局与空间尺度关系密切,空间尺度小于75 m时为聚集分布,大于75 m时为随机分布。生境异质性在长蕊木兰种群空间分布格局的形成中可能发挥了重要的作用。(3)不同发育阶段个体的空间分布格局存在明显的差异,中树和小树阶段的分布格局在中、小尺度上呈聚集分布,在较大尺度上呈随机分布;大树阶段在整个空间尺度上均呈现随机分布。(4)长蕊木兰不同发育阶段的空间关联性主要表现为中、小尺度上的负相关,在较大尺度上则趋向于无关联。     

云南松混交林火烧迹地更新早期草本层物种多样性的空间格局

云南松(Pinus yunnanensis)林是我国西南地区最为广布的针叶林。火烧是云南松林常见的一种自然(或人为)干扰, 但对云南松林火后更新群落的物种多样性特征很少研究。该研究以云南禄丰县勤丰镇2013年“4.13”火灾后云南松混交林火烧迹地更新早期群落草本层为研究对象, 设置了47条1000 m²样带进行群落和环境因子调查, 探讨火烧后更新早期群落草本层的物种构成与丰富度的空间格局及其影响因素。结果表明: 火后更新草本层按物种构成可分为4个群落类型; 草本层物种丰富度受地形和火前群落冠层的影响显著, 与立木生物量和地形坡度正相关, 而与坡位和海拔负相关, 但与火烧强度没有显著的相关性。样带内草本群落β多样性与火前立木胸面积及火烧强度显著正相关, 而与海拔和坡位负相关。总体上, 生境地形特征、火前冠层和火烧强度构成了火烧后早期群落草本层物种构成与丰富度变化的主要控制因子。此外, 一年生和多年生草本物种的更新格局及其对环境的响应存在显著差异。     

高黎贡山中山湿性常绿阔叶林树种的分布格局及其地形影响因子

基因组甲基化修饰受环境因素的影响。在以甲基化为代表的表观遗传学研究中,如何减少保存环境对异地采后样品的影响,提高整个实验的准确性和科学性,目前尚未有系统的认知。该研究选取5种常用的采后样品保存方式（液氮冷冻、-20 ℃冷冻、变色硅胶干燥、密封袋密封、75%酒精浸泡）,分别用Wilcoxon signed ranks tests统计分析和UPGMA聚类分析方法,对华南植物园锥栗进行F MSAP研究,以期找出最佳保存方式。同时,利用正交试验法对F MSAP体系进行优化,筛选出9对引物（E3 H/M2;E5 H/M2;E6 H/M1;E6 H/M5;E8 H/M1;E8 H/M5;E9 H/M2;E11 H/M5;E14 H/M1）,并对不同发育时期的锥栗甲基化水平及遗传多样性进行了论述。结果表明：在锥栗F MSAP的研究中,Willcoxon signed ranks tests统计分析和UPGMA聚类分析结论一致,密封袋保存效果最佳;成熟叶半甲基化率（27.83%）和总甲基化率（51.13%）高于幼叶（21.35%,45.90%）,全甲基化率（23.30%）低于幼叶（24.55%）,平均多态位点百分数39.60%,香农信息指数0.207±0.002,表现出较高的甲基化水平和遗传多样性。     

利用固定化重组大肠杆菌细胞生产D-塔格糖

利用经海藻酸钙包埋的重组大肠杆菌细胞催化D-半乳糖生产D-塔格糖,考察了细胞包埋量、反应条件对固定化细胞催化效率以及对D-塔格糖生产稳定性的影响。确定的最优转化条件为:温度65℃,pH 6.5,添加终浓度为1 mmol/L Mn²⁺,底物(D-半乳糖)浓度100 g/L,重组大肠杆菌细胞用量40 g/L。固定化小球在0.3%戊二醛溶液中交联30 min可以显著提高其在高温下的机械强度。考察了异构化反应体系中硼酸与底物间的摩尔比对产率的影响。研究结果表明,添加适量的硼酸可以改变原有的化学反应平衡,实现D-塔格糖的高产。利用D-半乳糖为底物在最优的反应条件下催化24 h,固定化细胞对D-半乳糖的转化率最高,可达65.8%,连续转化8批次的平均转化率为60.6%,为工业化生产D-塔格糖奠定了基础。