2016生物基材料专刊序言

生物基材料,是利用谷物、豆科、秸秆、竹木粉等可再生生物质为原料制造的新型材料和化学品等,包括生物合成、生物加工、生物炼制过程获得的生物醇、有机酸、烷烃、烯烃等基础生物基化学品,也包括生物基塑料、生物基纤维、糖工程产品、生物基橡胶以及生物质热塑性加工得到塑料材料等。生物基材料由于其绿色、环境友好、资源节约等特点,正逐步成为引领当代世界科技创新和经济发展的又一个新的主导产业。本期专刊报道了生物基材料总体发展情况,介绍了生物基纤维、聚羟基烷酸酯、可生物降解地膜、生物基聚酰胺、蛋白医用生物材料、生物基聚氨酯、聚乳酸改性与加工等几个方面行业状况及其研究进展。     

生物基化学品生产合成橡胶技术正在脱颖而出

虽然生物基化学品仍然处于发展阶段,但是生物质原料转化成能源已经是一个成熟的技术,生物基化学品（尤其是生物基异丁烯、生物基丁二烯、生物基异戊二烯和生物基乙烯）生产合成橡胶技术正在脱颍而出。     

植物体内橡胶的形成

迄今橡胶方面的国民经济上需要是靠本国的合成橡胶和进口的天然橡胶使之满足的。在近年,当含橡胶植物青橡胶草,山橡胶草与克里木橡胶草在苏联领土内被找到,并且和驯化的墨西哥植物——银色橡胶菊一样,出现在广大面积上时,这情况才改变些。在第三个五年计划内,橡胶植物播种的广泛开展,需要一种能控制橡月多植物生产率的知识。有了     

橡胶草90年来主要研究成果及最新研究进展

天然橡胶是重要的国防战略物质,巴西橡胶树( Hevea brasiliensis (Willd. ex A. Juss.) Muell. Arg)是天然橡胶的唯一来源,天然橡胶商业化形式极为单一,潜在的供给不足问题亟待解决。因此,寻找可替代巴西橡胶树的产胶植物一直受到全世界高度重视。蒲公英属橡胶草( Taraxacum kok-saghyz Rodin)根部含有与橡胶树橡胶类似的天然橡胶分子,该植物主要分布在温带和寒带地区,具有易于机械化收获、生长周期短、遗传转化相对容易等特点,是最具开发潜力的产胶植物。本文对橡胶草90年(1931 - 2018)来的研究历史和主要成果进行了概括,对近10年取得的最新成果进行了深度分析,并预测橡胶草在未来天然橡胶产业中的作用,期望为开展橡胶草商业化生产和橡胶生物合成相关基础研究提供一定的参考。     

橡胶草90年来主要研究成果及最新研究进展

天然橡胶是重要的国防战略物质,巴西橡胶树（Hevea brasiliensis（Willd.ex A.Juss.） Muell.Arg）是天然橡胶的唯一来源,天然橡胶商业化形式极为单一,潜在的供给不足问题亟待解决。因此,寻找可替代巴西橡胶树的产胶植物一直受到全世界高度重视。蒲公英属橡胶草（Taraxacum kok-saghyz Rodin）根部含有与橡胶树橡胶类似的天然橡胶分子,该植物主要分布在温带和寒带地区,具有易于机械化收获、生长周期短、遗传转化相对容易等特点,是最具开发潜力的产胶植物。本文对橡胶草90年（1931-2018）来的研究历史和主要成果进行了概括,对近10年取得的最新成果进行了深度分析,并预测橡胶草在未来天然橡胶产业中的作用,期望为开展橡胶草商业化生产和橡胶生物合成相关基础研究提供一定的参考。     

由杂草和酵母生产橡胶的前景

美国农业部农研局Katrina Cornish指出,今后十年中将用遗传工程方法,由一枝黄花属杂草和酵母生产优质天然橡胶,减少美国对进口和以石油为原料合成橡胶的依赖.研究者们正在寻找捷径,以发现某些基因,它们能利用一枝黄花属或其它速生植物、或可大量增殖的酵母和细菌,生产优质橡胶. 在美国加州奥尔巴尼的农研局西部地区研究中心,Cornish正在从热带橡胶树和一种叫     

国内生物基材料产业发展现状

近年来,生物基材料正逐步成为引领当代世界科技创新和经济发展的又一新的主导产业。文章综述了国内生物基材料产业的最新进展,对整个生物基材料产业市场进行了综合分析,包括生物基化学品如乳酸、1,3-丙二醇、丁二酸等,可生物降解生物基塑料如二元酸二元醇共聚酯、聚乳酸、二氧化碳共聚物、聚羟基烷酸酯、聚己内酯、热塑性生物质塑料,非生物降解生物基塑料如生物基聚酰胺、聚对苯二甲酸丙二醇酯、生物基聚氨酯,以及生物基纤维等材料的产业现状。     

生物基化学纤维产业发展现状与展望

生物基化学纤维具有生产过程环境友好、原料可再生以及产品可生物降解等优良特性,因此,大力发展生物基化学纤维对于替代化石资源、发展循环经济、建设资源节约型和环境友好型的社会具有十分重大的意义。本文介绍了我国生物基纤维产业的发展现状,分析了生物基纤维产业发展存在的问题,指出了生物基纤维材料科技创新趋势和目标,并给出了我国发展生物基纤维的建议。     

产胶植物橡胶转移酶的研究进展

天然橡胶合成中,橡胶转移酶催化异戊二烯焦磷酸的多聚化过程,这一过程对天然橡胶的品质及产量至关重要。橡胶转移酶及其性质、橡胶生物合成分子机理及橡胶的分子量大小决定机制是亟待解决的重要科学问题。本文介绍了以巴西橡胶树为主的产胶植物橡胶转移酶的性质和生物学功能,对橡胶转移酶的分离与鉴定及其活性调节等研究进展进行了综述。     

热氧老化对麦秸秆/橡胶/PE仿藤条性能的影响

秸塑复合材料(SPC)是一种使用秸秆纤维替代木材纤维的新型木塑复合材料。以麦秸秆和低密度聚乙烯为原料,利用天然橡胶增韧的特性开发出了麦秸秆/橡胶生物质仿藤条。在100℃条件下加速热氧老化60天,观察分析其力学性能和微观结构的变化规律。结果表明,初始条件下,一方面麦秸秆纤维的加入降低了仿藤条的力学性能;另一方面橡胶的加入增强了仿藤条的韧性,起到了弥补作用。老化过程中,材料表面出现裂纹,生物质和PE界面的结合官能团丧失,界面结合能力降低,力学性能下降。结合动力学模型,0~15天为快速降解阶段,材料断裂伸长率降低较快,橡胶的加入降低了老化速率,老化系数降低了70%。含有橡胶的仿藤条在15~60天的老化过程中保持较低的老化速率,起到了抗老化作用。     

杠柳橡胶合成关键基因CPT、SRPP和REF启动子克隆与表达特性分析

巴西橡胶树（Hevea brasiliensis）是天然橡胶的主要来源。受热带气候条件限制,我国巴西橡胶树种植面积有限,天然橡胶自给率低。杠柳（Periploca sepium）可以合成顺式-1,4-聚异戊二烯（天然橡胶的主要成分）,是一种天然橡胶的新型替代植物,但其合成调控机理尚不明确。本研究利用染色体步移方法,克隆获得了杠柳顺式-1,4-聚异戊二烯合成关键酶顺式-异戊烯基转移酶（cis-prenyltransferase,CPT）、小橡胶粒子蛋白（small rubber particle protein,SRPP）和橡胶延长因子（rubber elongation factor,REF）基因的启动子序列。以β-葡糖醛酸酶（β-glucuronidase,GUS）基因为报告基因,利用农杆菌（Agrobacterium）介导稳定遗传转化法解析了这3个启动子的组织表达特性。结果显示,这三者在杠柳的叶片和茎中均有表达,特别是在叶脉和维管束位置共同表达,提示在这些部位REF和SRPP与CPT可能相互作用,共同完成天然橡胶的主要成分顺式-1,4-聚异戊二烯的聚合。本研究为解析杠柳中天然橡胶的生物合成机制以及培育高产天然橡胶新品种提供了理论基础。     

生物基聚酰胺研究进展

生物基聚酰胺是指制备聚酰胺的原料来源于生物质材料,生物基聚酰胺的原料主要有生物基氨基酸、生物基内酰胺、生物基二元酸、生物基二元胺等。本文论述了不同生物基原料的来源、制备方法以及相应的生物基聚酰胺的性能;重点论述了生物基聚酰胺PA11和PA1010的原料制备方法、合成方法以及改性研究进展;对生物基聚酰胺的种类、产业化研究现状进行了总结,并对我国生物基聚酰胺的发展提出建议。     

一株橡胶降解菌Rhizobacter gummiphilus NBRC109400的全基因组测序及功能挖掘

Rhizobacter gummiphilus NBRC 109400是一种新发现的具有降解天然橡胶能力的革兰氏阴性菌,为进一步探究该菌株降解天然橡胶的作用机制,挖掘菌株可能存在的功能特性,本研究使用第三代高通量测序技术对R. gummiphilus NBRC 109400进行全基因组测序,基于完成图进行基因预测、功能注释以及次级代谢产物合成基因簇预测,并对其橡胶降解蛋白进行挖掘。该菌株基因组大小为6 398 100 bp,GC含量为69.72%。该基因组共预测得到9个次级代谢产物合成基因簇,其中2号基因簇与来自菌株Delftia acidovorans SPH-1的delftibactin金生物矿化基因簇同源并进行了探究。定位了该菌株的橡胶降解关键蛋白LatA橡胶加氧酶,同时,预测到一个可能与菌株降解橡胶途经相关的同工蛋白CPZ87_07230。全基因组序列已提交至美国国立生物技术信息中心(NCBI)的GenBank数据库,登录号为CP024645。以上研究将为菌株NBRC 109400的功能基因组学研究及橡胶降解特性研究提供基础数据。     

碳水化合物是植物用作综合橡胶的原始产物

近年多数的研究都倾向于一种思想,认为植物中用作合成橡胶的原始材料是碳水化合物。已经知道,植物在强烈的割股情况下,发生围绕着乳管组识中碳水布匕合物质的勤用。也已经确定了,橡胶植物在饥饿状态中,橡胶的增加伴隨着碳水化合物的减少。直接以糖饲养离体根或山橡胶草(在无菌培养下)引起乳管系统的形成及其中橡胶的累积。虽然这一些材料证实了碳水化合物和橡胶之间明显的联系的存在,而不是直接的证据说明植物在正常环境生活中橡胶的综合是用碳水化合物来实现的。本工作的目的是想直接应用C~(14)作实验来解决这个部题。用橡胶草做实验材料,盆栽,使主根突出穿过盆底的小孔。每天将含有C~(14)的塘液(0.1％)     

生物基聚酰胺研究进展

介绍了各类生物基高分子材料,着重综述了生物基聚酰胺的主要合成路线以及开发应用现状,并就生物基聚酰胺的发展给出了相关建议。     

有机肥替代化学氮肥对橡胶幼苗生长和土壤环境的影响

研究有机肥替代化学氮肥对橡胶幼苗生长和土壤环境的影响对橡胶的培育移植和土壤环境的改善具有重要意义.本研究以热研'7-33-97'品系橡胶幼苗为材料,以等氮(每株幼苗4.63 g全氮)替换的方式设置不施肥(CK)、单施化肥(N)、有机肥替代50％化肥(M+N)、有机肥替代100％化肥(M)4个施肥处理,分析了有机肥替代化...     

燃油植物橡胶树籽的开发利用

橡胶籽是橡胶树种植产业中的一项副产品资源,估计我国每年可产橡胶籽油15万～18万t.论述了橡胶籽油用于生物柴油的可行性,如能因地制宜开发生物柴油,既可解决植胶农场柴油不足,也可充分利用资源,其生态效益、经济效益均很明显,值得引起有关方面的注意.     

巴西橡胶树胶乳中DUF1262结构域蛋白结构与基因表达分析

为了揭示天然橡胶生物合成酶互作蛋白结构及其在天然橡胶生物合成过程中的功能。本研究以橡胶树胶乳橡胶粒子总蛋白为研究对象,采用免疫共沉淀实验技术以天然橡胶合成关键酶顺式-异戊二烯基转移酶（CPT）抗体从胶乳中捕获了1个含DUF1262结构域的未知功能蛋白。生物信息学分析表明橡胶树基因组中包含50个编码含DUF1262结构域蛋白的基因序列;蛋白质相互作用网络分析表明DUF1262结构域蛋白可能参与调节信号转导或转录调控等过程;荧光定量PCR结果表明编码该蛋白基因的转录本在根、叶、花、枝和胶乳等组织中广泛分布,但在胶乳中表达较低,在树皮表达较高;水杨酸、脱落酸、过氧化氢及干旱处理可增强该基因在叶片中的转录水平。本研究证明DUF1262参与橡胶树逆境反应等生理过程,为揭示胶乳生物合成调控机制提供新线索。     

ZeaChem公司与宝洁公司合作开发生物基化学品

2011年6月1日,美国ZeaChem公司宣布与美国宝洁（Procter＆Gamble）公司签署了共同开发协议。协议的内容是,加速可持续的生物基化学品的商业化,特别是以可以替代现有化学品的生物基化学品的商品化为目标,加速生产超过C2（2个碳）的化学品新平台的开发。     

橡胶草的研究进展

天然橡胶是一种不可替代的重要战略工业原料, 用途广泛。巴西橡胶树作为天然橡胶的主要来源, 受种植面积限制, 难以满足全球日益增长的对天然橡胶的需求。而南美叶疫病也是巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)安全的潜在威胁。蒲公英属产胶植物(橡胶草)最早发现于20世纪30年代, 可产生高质量的天然橡胶, 具有生长周期短、地理适应范围广、适合机械化生产等特点, 被认为是一种理想的产胶备选作物。该文从橡胶草种质资源、遗传改良、栽培技术及产胶生物学机制等方面综述了国内外橡胶草的研究进展和存在的问题, 并为我国开展橡胶草相关研究提出建议。