木质素降解酶及相关基因研究进展

生物质的高效综合利用已成为全球关注的热点问题。生物质的主要成分是木质素、纤维素和半纤维素,其利用的关键是如何去除木质素,从而提高纤维素和半纤维素的得率。其中利用真菌的生物预处理方法因条件温和、无二次污染等优点符合全球经济可持续发展需要,受到研究者的普遍关注。综述了近年国内外真菌分泌的主要木质素降解酶,包括木质素过氧化物酶(Li P)、锰过氧化物酶(Mn P)、漆酶(laccase)和多功能过氧化物酶(VP)的主要特点,总结了木质素降解相关酶的基因工程、基因组学的研究成果,并对其发展前景进行了展望。     

褐煤风化过程中微生物群落的演替

对采自辽宁省前屯煤矿的6种不同风化程度的褐煤样品进行扫描电子显微镜观察发现:刚采掘出来的褐煤表面几乎没有微生物存在.经5个月、1年及4年堆积风化的褐煤中也只见到休眠孢子和少量菌丝.将褐煤样品在潮湿状态下培养10天后,扫描电镜观察发现:刚采出来的褐煤及经5个月风化的褐煤表面有大量放线菌生长,而且菌落周围有褐煤被降解迹象.经1年风化的褐煤中除有大量放线菌及细菌生长外,真菌也有所增加.而在经4年风化褐煤中主要是真菌明显增加.平板计数结果同样说明褐煤风化过程中微生物存在演替现象:放线菌为褐煤初期降解的主要微生物,随后是细菌,在风化程度较高的褐煤中,真菌则为优势降解菌.三株优势放线菌为诺卡氏菌(Nocardia Sp.),束丝放线菌(Actinosynnema Sp.)和链霉菌(Streptomyces sp.).两株优势细菌均为节杆菌(Arthrobacter sp.).两株曲霉为栖土曲霉(A.terricola)及褚曲霉(A.ochraceous),为褐煤风化过程的优势真菌.     

直流电场对铜绿假单胞菌PKE117产酶及降解性能的影响

研究了铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa PKE117在直流电场作用下的生长、产酶情况以及电场对其木块降解率的影响。结果表明,在5mA,10mA和20mA的弱直流电场条件下,不同的电流强度对菌体的生长没有显著影响,但是弱电场可改变细胞通透性,从而改变了PKE117的胞外酶类型及产量,在10mA下PKE117对长白落叶松的降解率到达最大值,为6.98%。     

锰过氧化物酶(MnP)的研究进展

综述了国内外锰过氧化物酶（MnP)研究的最新动态。MnP是一种含有血红素的过氧化物酶,仅在白腐菌中发现。从产生MnP的微生物、MnP对Mn^2 的依赖性、催化机制、蛋白质研究进展、基因结构和基因表达的研究以及工业应用前景方面进行了系统概述。     

新型甘露聚糖酶-乙酰酯酶双功能酶的功能和结构域协同研究

[目的] 分析鉴定高效木质纤维素降解菌群EMSD5来源的新型甘露聚糖酶-乙酰酯酶双功能酶44884,解析催化域间的协同关系,以及碳水化合物结合模块（CBM）对催化域特性的影响,拓展对该类双功能酶的认识,为甘露聚糖酶的升级改造和应用提供依据。[方法] 通过大肠杆菌异源表达甘露聚糖酶-乙酰酯酶双功能酶44884,并构建截短和定点突变的突变体,利用TLC和DNS法比较野生型和突变体的酶学性质。[结果] 成功对44884全长和突变蛋白进行克隆表达,并发现44884中2个催化域能够彼此促进各自产物的释放,而且以双功能酶形式存在时,这种促进效果更为明显。44884中的2个CBM65均有甘露聚糖和结晶纤维素结合活性,且CBM65的存在并不改变甘露聚糖酶和乙酰酯酶的最适反应条件和水解模式。虽然CBM65显著降低了2个催化域的热稳定性,但水解天然底物时,2个CBM65对各自临近催化域的水解具有明显的促进效果。[结论] 本研究首次发现并探究了新型甘露聚糖酶和乙酰酯酶形成的双功能酶44884的功能,解析了催化域之间高效的协同效应,以及新型甘露聚糖结合模块CBM65对双功能酶水解的促进作用。     

褐煤腐植酸对土壤氨氧化古菌群落结构的影响

【目的】研究腐植酸(HA)对土壤氨氧化古菌(AOA)的影响,进而探讨HA对土壤氮循环的作用。【方法】采用末端标记限制性多态性分析(T-RFLP)和实时定量PCR技术,研究了两种腐植酸(原生腐植酸-cHA和降解后的腐植酸-bHA)与尿素一同施加于土壤中的氨氧化古菌(AOA)和古菌的群落结构及数量的变化。【结果】只加尿素的处理AOA数量明显增加,其群落结构也发生明显变化,而加入尿素和两种腐植酸(HA)的处理土壤中,AOA数量增加得到明显的抑制,且典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)表明尿素是影响AOA群落结构的最大因素,而HA可以缓冲尿素对AOA群落结构的影响,从而可以稳定AOA的群落结构。只加入尿素的处理还导致了古菌数量降低,而两种HA均抑制古菌数量的降低,表明HA可以缓冲尿素对古菌的影响。CCA分析表明时间是影响古菌群落结构的最重要因素,将时间作为共变量的部分典范对应分析(partial canonical correspondence analysis,pCCA)表明除时间外古菌的群落结构对cHA也比较敏感。【结论】这些结果表明HA通过抑制AOA数量而调控其与植物竞争氨来减少氨的损失,从而提高尿素利用率。     

产油微藻Auxenochlorella protothecoides UTEX 2341对镉胁迫的生理响应及抗性机理

【背景】重金属镉(Cd)污染问题日益严峻。微藻是一种良好的生物吸附剂。目前研究多关注于微藻对Cd的去除率及吸附性能方面,对其抗Cd机理的研究比较少。【目的】以产油微藻Auxenochlorella protothecoides UTEX 2341为材料,研究Cd胁迫对UTEX 2341生理性状、抗性机理及产油的影响。【方法】测定微藻在0-5mmol/LCd胁迫下的生长产油情况,并进一步分析2mmol/LCd胁迫下藻体中色素、可溶性蛋白和油脂含量的变化,以及藻体亚显微结构、抗氧化酶和抗氧化剂、脂肪酸组分的改变情况。【结果】Auxenochlorella protothecoides UTEX 2341能够耐受2 mmol/L Cd胁迫,虽然其生物量和叶绿素含量在Cd胁迫下略有降低,但油脂产量显著增加,胁迫168 h时为1.60 g/L,是对照的1.77倍。此外,高浓度Cd引起了胞内活性氧的积累。抗性机理分析表明高Cd胁迫显著抑制了微藻体内的抗氧化酶活性,但非酶抗氧化剂类胡萝卜素和还原性谷胱甘肽的含量显著增加,分别是对照的1.42倍和4.5倍,从而缓解高浓度Cd对微藻细胞造成的氧化损伤,减轻Cd的毒性。脂肪酸组分分析结果表明,Cd胁迫下油酸(C18:1)含量增加,且脂肪酸成分中C16-C18的含量达96%-98%,符合生物柴油的生产标准。【结论】该研究为揭示微藻抗Cd的机理以及Cd胁迫下微藻柴油合成的调控机理提供了一定的研究基础。     

微生物降解褐煤的酶学机理

褐煤是燃烧值较低的劣质煤 ,工业用途主要是直接燃烧 ,但直接利用伴随着许多环境问题 ,如褐煤燃烧过程中会释放含硫及含氮废气对大气造成污染。自 1982年Ｃｏｈｅｎ和Ｇａｂｒｉｅｌｅ首次报道 2株担子菌Ｐｏｌｙｐｏｒｕｓｖｅｒｓｉｃｏｌｏｒ和Ｐｏｒｉａｍｏｎｔｉｃｏｌｏｒ能将褐煤转化成黑色液滴[1] 开始 ,许多人开始研究利用生物技术将褐煤转化成洁净、有效的能源或其它生物产品。褐煤是由芳香化环组成并由盐桥、脂肪链等连接起来的大分子网状结构化合物 ,很难进入微生物细胞中 ,所以褐煤的微生物降解是由微生物分泌到细胞外的物质…     

秸秆还田量对土壤CO2释放和土壤微生物量的影响

对玉米季、小麦季3种不同秸秆还田量的土壤生物学指标的测定结果表明,在秸秆倍量还田中,随着秸秆量的增加,CO₂释放量增加,而且倍量处理的增加量显著大于全量处理;在玉米和小麦季节中,不同量秸秆还田对土壤0～10和10～20cm的土壤微生物量的影响不同,但均能增大土壤微生物量,全量和倍量处理间没有明显差异.在土壤表层及下层,微生物量的最大值均落后于土壤呼吸的最大值,且土壤微生物量达到最大值即其最活跃状态后,下降缓慢,但土壤呼吸减少较快,说明微生物活动存在明显的合成性呼吸与维持性呼吸;综合评价不同秸秆量还田的效应,应采用秸秆全量还田,既能调节土壤物理环境,促进微生物的代谢活动,利于养分的转化,又可以减少环境污染.     

沉积物中微生物资源的研究方法及其进展

沉积物生境条件特殊,含有丰富的微生物资源。作为自然界物质循环的主要推动力,沉积物中的微生物在水-沉积物的物质循环中起重要作用,水质变化如污染和富营养化反过来会引起沉积物中微生物群落的改变。沉积物中微生物多样性的研究,有助于从侧面了解上覆水水质、推测其污染及演化历史。沉积物中微生物物种、基因等资源的鉴定和获得,有助于丰富当前对微生物资源的认知领域,并为其在生物技术领域的应用奠定基础。研究描述了沉积物生境的一般特点,并对沉积物中微生物的多样性、微生物种质和基因资源等几个重要方面的研究方法和进展进行了综述。沉积物中微生物的研究是生物地球化学循环研究的基础,必将受到越来越广泛的关注。