Immobilization in polyelectrolyte complex capsules: Encapsulation of a gluconate-oxidizing Serratia marcescens strain

In previous papers, it was shown that eukaryotic microbial systems can be encapsulated in polyelectrolyte complexes (PEC) prepared from sodium cellulose sulfate and poly(dimethyldiallylammonium chloride) with maintainance of vitality. In the present study, prokaryotic cells were successfully encapsulated in these PEC. Serratia marcescens B345 (IMET 11312) was chosen as a model organism. This strain converts gluconic acid to 2-ketogluconic acid. Since the 2-ketogluconic acid produced has very strong complexing properties, the number of applicable immobilization methods is restricted. Due to the high stability of PEC towards complexing agents, these problems can be overcome by the described method.

As already described in previous papers, a preimmobilization of cells in a PEC coprecipitate prior to capsule formation proved to be advantageous also for encapsulation of bacilli. The mean productivity of the encapsulated S. marcescens cells was 1–4.4 g l⁻¹ h⁻¹ in comparison to 5 g l⁻¹ h⁻¹ for free cells. The productivity was highly dependent on the flow rate of the reactor. The encapsulated cells were used for 1,200 h in a continuous biotransformation process for the production of 2-ketogluconic acid.     

ZmFBL41 Chang7-2: 玉米抗纹枯病的关键利器

由真菌Rhizoctonia solani引起的纹枯病严重危害玉米(Zea mays)和水稻(Oryza sativa)等作物的安全生产。R. solani的宿主范围广且抗源少, 加之相关的抗性机制研究有限, 导致纹枯病的危害长期得不到有效控制。近期, 中国科学家通过对318份玉米自交系进行全基因组关联分析, 筛选到1个与纹枯病抗性相关的、编码F-box结构域蛋白的候选基因ZmFBL41 (GRMZM2G109140)。ZmFBL41蛋白是SCF (SKP1-Cullin-F-box) E3泛素连接酶复合体的一员, 能介导复合体对肉桂醇脱氢酶ZmCAD的降解, 从而降低木质素的积累, 使玉米易感纹枯病。玉米抗病自交系Chang7-2中, 蛋白ZmFBL41 ^Chang7-2因2个关键氨基酸的变异, 不能结合并降解底物ZmCAD, 使木质素含量增加, 从而提高玉米对纹枯病的抗性。该研究率先揭示了SCF复合体可通过降解肉桂醇脱氢酶来调控植物免疫反应的新型分子机制, 为提高玉米及其它作物对纹枯病的抗性提供了重要理论依据和基因资源。     

ZmFBL41 Chang7-2: 玉米抗纹枯病的关键利器

由真菌Rhizoctonia solani引起的纹枯病严重危害玉米(Zea mays)和水稻(Oryza sativa)等作物的安全生产。R. solani的宿主范围广且抗源少, 加之相关的抗性机制研究有限, 导致纹枯病的危害长期得不到有效控制。近期, 中国科学家通过对318份玉米自交系进行全基因组关联分析, 筛选到1个与纹枯病抗性相关的、编码F-box结构域蛋白的候选基因ZmFBL41 (GRMZM2G109140)。ZmFBL41蛋白是SCF (SKP1-Cullin-F-box) E3泛素连接酶复合体的一员, 能介导复合体对肉桂醇脱氢酶ZmCAD的降解, 从而降低木质素的积累, 使玉米易感纹枯病。玉米抗病自交系Chang7-2中, 蛋白ZmFBL41 ^Chang7-2因2个关键氨基酸的变异, 不能结合并降解底物ZmCAD, 使木质素含量增加, 从而提高玉米对纹枯病的抗性。该研究率先揭示了SCF复合体可通过降解肉桂醇脱氢酶来调控植物免疫反应的新型分子机制, 为提高玉米及其它作物对纹枯病的抗性提供了重要理论依据和基因资源。     

胶州湾互花米草湿地氮、磷元素的垂直分布及季节变化

为了研究胶州湾互花米草湿地N、P的垂直分布及季节变化特征,分别于2015年4、7、9、10、11和12月对该区域互花米草湿地和光滩土壤全氮(TN)、铵态氮(NH₄⁺-N)、全磷(TP)、速效磷(AP)、总有机碳(TOC),以及pH、盐度、含水量进行了测定.结果表明: 胶州湾互花米草湿地土壤TN、NH₄⁺-N、TP、AP含量平均值分别为0.396 g·kg^-1、12.14 mg·kg^-1、0.419 g·kg^-1、16.52 mg·kg^-1,光滩平均值分别为0.385 g·kg^-1、8.13 mg·kg^-1、0.423 g·kg^-1、19.57 mg·kg^-1.总体来说,它们的含量随着土壤深度(0～60 cm)的增加逐渐降低;互花米草湿地N、P含量的季节变化明显,互花米草湿地土壤全氮含量在春季最高,秋季最低,而光滩土壤随着季节变化逐渐降低;二者土壤全磷含量的季节变化趋势相反,而速效磷含量的季节变化趋势一致;胶州湾互花米草湿地土壤TN、TP与土壤TOC含量呈显著相关,而在光滩土壤中无显著相关关系.pH、盐度显著影响互花米草湿地和光滩土壤N、P含量.     

Purification and characterization of a chitosanase from Serratia marcescens TKU011

A chitosanase was purified from the culture supernatant of Serratia marcescens TKU011 with shrimp shell wastes as the sole carbon/nitrogen source. Zymogram analysis revealed the presence of chitosanolytic activity corresponding to one protein, which was purified by a combination of ion-exchange and gel-filtration chromatography. The molecular weight of the chitosanase was 21 kDa and 18 kDa estimated by SDS–PAGE and gel-filtration, respectively. The optimum pH, optimum temperature, pH stability, and thermal stability of the chitosanase were 5, 50 °C, pH 4–8, and <50 °C, respectively. The chitosanase was inhibited completely by EDTA, Mn²⁺, and Fe²⁺. The results of peptide mass mapping showed that three tryptic peptides of the chitosanase were identical to a chitin-binding protein Cbp21 from S. marcescens (GenBank accession number gi58177632) with 63% sequence coverage.     

互花米草入侵对滩涂湿地甲烷排放的影响

在浙江省台州市附近滩涂湿地设置3个不同互花米草入侵密度梯度,即仅有本土植物样地、互花米草与本土植物混生样地和互花米草单优群落样地,研究互花米草入侵对滩涂湿地CH₄排放的影响.结果表明: 3个样地CH₄排放通量为0.68～5.88 mg·m^-2·h^-1,CH₄排放通量随着互花米草入侵梯度的增加而显著升高,互花米草单优群落样地CH₄排放通量分别为本土植物样地和混生样地的8.7和2.3倍.互花米草入侵显著提高了产甲烷菌数量、产甲烷潜力、甲烷氧化菌数量、甲烷氧化潜力、植物生物量、土壤有机碳含量和土壤pH,降低了土壤全氮含量.CH₄排放通量与土壤全氮呈显著负相关,与产甲烷菌数量、产甲烷潜力、甲烷氧化菌数量、甲烷氧化潜力、植物生物量和土壤pH呈显著正相关.互花米草的入侵提高了滩涂湿地植物群落生物量和土壤pH,促进了产甲烷菌数量和产甲烷潜力,从而提高了滩涂湿地的CH₄排放.     

亚热带红壤侵蚀区马尾松不同套种模式生态系统碳平衡

以福建省长汀县红壤侵蚀区马尾松低效林套种杨梅、无患子、油茶及黄栀子的改造模式林分为研究对象,对林分各组分生物量年净生长量、含碳率及土壤异养呼吸进行定位观测,分析套种模式对低效马尾松林分生态系统碳储量格局及碳平衡的影响.结果 表明:杨梅、无患子、油茶、黄栀子和马尾松不同器官含碳率的变化范围分别为41.1％～ 50.1％、...     

入侵植物加拿大一枝黄花根际解钾菌多样性及解钾活性

入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)具有较强的钾(K)富集能力, 这可能和其对土壤微生物群落的改变有关。根际解钾菌能够将植物难以利用的矿物态钾转化为植物可以利用的可溶性钾, 而加拿大一枝黄花如何影响根际解钾菌多样性和解钾活性尚未明了。该研究以浙江省杭州湾湿地围垦区内自然生长的加拿大一枝黄花和其伴生本地植物白茅(Imperata cylindrica)为研究对象, 比较了加拿大一枝黄花和白茅体内及土壤中的钾含量水平, 钾供给水平对生物量积累的影响, 以及根际解钾菌的数量、多样性和解钾活性的差异。结果表明, 加拿大一枝黄花茎、叶中的钾含量均显著高于白茅, 分别是白茅的1.59和7.33倍; 加拿大一枝黄花和白茅的土壤全钾含量差异不显著, 速效钾含量在0-10 cm土层中差异显著、在10-20 cm土层中差异不显著。随着钾供应水平提高, 加拿大一枝黄花和白茅的生物量均显著增加。利用解钾培养基计数培养后发现, 加拿大一枝黄花根际解钾菌的数量是白茅的3.51倍。分离培养后将出现解钾圈的菌株进行鉴定, 利用解钾液体培养实验测定其解钾量, 发现从加拿大一枝黄花根际土中分离得到的15个解钾菌株中, 有9个具有高效解钾能力, 其处理液中K ⁺含量较空白对照高出85.11%-192.54%, 其中菌株H2-20解钾能力最强, 解钾量为10.657 mg·L ^-1。加拿大一枝黄花根际解钾菌解钾作用显著高于白茅。经16S rDNA鉴定发现, 加拿大一枝黄花15个根际解钾菌株分属11个属, 其中有6个属已经被报道证实具有明显解钾能力。这些结果表明加拿大一枝黄花根际解钾菌数量较为丰富, 且大多具有较高解钾活性, 可能对其钾富集具有重要贡献。     

两株链霉菌对非洲菊生长和生理生化指标的影响

本研究以非洲菊(Gerbera jamesonii)为试材,采用不同浓度的脱叶链霉菌FT05W和深蓝链霉菌ZEA17I孢子悬浮液浇灌盆栽非洲菊,筛选出非洲菊的最佳施用浓度,探索两株链霉菌对非洲菊生长和生理生化指标的影响,为非洲菊生产上科学合理施用链霉菌提供理论依据。结果表明: 脱叶链霉菌FT05W和深蓝链霉菌ZEA17I不同浓度孢子悬浮液均能有效促进非洲菊的生长,前者对非洲菊的作用效果优于后者,以浓度为1×10⁹ CFU·mL^-1的脱叶链霉菌FT05W效果最好。与蒸馏水对照相比,该处理显著促进了非洲菊株高(30.2%)和冠幅(41.5%)的生长,并在一定程度上促进了花茎的增长和增粗;能显著提高非洲菊植株叶片的叶绿素含量(65.2%)、根系活力(103.3%)和超氧化物歧化酶活性(84.4%),使丙二醛含量维持在较低的水平。因此在一定的浓度范围内,脱叶链霉菌FT05W和深蓝链霉菌ZEA17I均能有效促进非洲菊的生长,有利于非洲菊植株体内同化物的转运和积累,增强非洲菊植株抗逆性,特别是脱叶链霉菌FT05W具有在未来作为生物肥料解决非洲菊连作障碍的应用潜力。     

AgNO3逆转的黄芩组培玻璃化苗的活性成分含量及其生物活性研究

研究AgNO3对黄芩组培玻璃化苗的逆转作用,并在此基础上对逆转的黄芩组培玻璃化苗的活性成分含量及活性进行分析。结果表明,AgNO3对黄芩的玻璃化苗具有明显的逆转作用,且这种逆转作用受AgNO3浓度的影响。在AgNO3的浓度为4 mg·L^-1时,玻璃化苗的逆转率最高为88%,且逆转的黄芩苗的生长状态最好。在此基础上,对逆转1个月的黄芩玻璃化苗的活性成分含量及生物活性进行研究。逆转的黄芩玻璃化苗体内黄芩苷的含量为68.6 mg·g^-1,明显高于玻璃化苗(38.3 mg·g^-1),但低于正常的组培苗(108.2 mg·g^-1)。此外,提取物的抗氧化、抗菌和抗肿瘤实验结果显示,逆转的黄芩玻璃化组培苗明显好于玻璃化苗,但仍低于正常的组培苗。以上研究结果表明,AgNO3对黄芩组培玻璃化苗具有较好的逆转及恢复作用。     

狭叶黄芩组织培养再生体系的建立

以狭叶黄芩的茎段为外植体,研究不同消毒剂处理、不同植物生长激素配比对狭叶黄芩茎段腋芽诱导、愈伤组织诱导、丛生芽分化、增殖、生根及移栽的影响。结果表明：最佳消毒方式为0.1% HgCl₂消毒5 min,污染率最低为8.25%;诱导腋芽最佳培养基为MS+1 mg·L^-1 6-BA+1 mg·L^-1 NAA,诱导率可达73.66%;诱导愈伤最佳培养基为MS+1 mg·L^-1 6-BA+1 mg·L^-1 2-4D,诱导率为91.33%;愈伤组织分化的最佳培养基为MS+1 mg·L^-1 6-BA+0.5 mg·L^-1 NAA,分化率为44.71%。芽增殖的最佳培养基为MS+1 mg·L^-1 6-BA+0.5 mg·L^-1 NAA,其芽增殖倍数为5.85;最佳生根培养基为1/2MS+0.2 mg·L^-1 IBA,生根率可达到74.07%;试管苗移栽时蛭石：珍珠岩：园土比例按1：1：3的体积比搭配使用,移栽成活率最高达到79.24%,并且植株生长旺盛。本研究建立狭叶黄芩再生体系,为狭叶黄芩野生资源在妥善的保护基础上开发应用提供一定的理论支持。     

基于雅砻江两种裂腹鱼游泳能力的鱼道设计

为探究雅砻江两种裂腹鱼的游泳能力,给过鱼设施设计和鱼类游泳行为学研究提供基础参数,本研究采用递增流速法对长丝裂腹鱼、齐口裂腹鱼的感应流速、临界游泳速度、突进游泳速度进行测试,采用固定流速法对长丝裂腹鱼的耐久游泳速度进行测试。结果表明: 长丝裂腹鱼与齐口裂腹鱼的感应流速随着体长的增加均出现了先增加后平稳的趋势,但最大感应流速均小于0.2 m·s^-1;长丝裂腹鱼的临界游泳速度与突进游泳速度分别为(0.81±0.20)和(1.49±0.26) m·s^-1,相对临界游泳速度为(4.90±1.73) BL·s^-1,相对突进游泳速度为(9.77±1.72) BL·s^-1(BL为体长);齐口裂腹鱼的临界游泳速度与突进游泳速度分别为(0.73±0.24)和(1.17±0.39) m·s^-1,相对临界游泳速度为(6.88±2.82) BL·s^-1,相对突进游泳速度为(11.75±2.77) BL·s^-1。耐久测试发现,随着流速增加(0.7～1.5) m·s^-1,长丝裂腹鱼持续游泳时间与水流速度呈负相关,疲劳时间(T)与水流速度(V)的关系可以拟合为lgT=-2.52V+5.59,预测鱼道长度(d)与鱼道内可通过的最大平均水流速度(V_fmax)的关系式为V_{f max}=-0.17lnd+1.74。根据试验结果,当以长丝裂腹鱼和齐口裂腹鱼为主要过鱼对象时,建议鱼道内最小水流速度应大于0.2 m·s^-1,进口及竖缝处水流速度为0.73～1.67 m·s^-1,休息池主流水流速度为0.2～0.7 m·s^-1。     

白檀离体快繁技术

以白檀(Symplocos paniculata)幼嫩茎段为实验材料, 通过对启动培养、增殖、生根培养及移栽的影响因子进行研究, 初步建立了白檀的组织培养体系。结果表明: 白檀外植体最适灭菌方案为0.1%升汞3分钟, 无菌苗获得率达81%; 最适初代启动培养基为1/2MS+30 g∙L^-1蔗糖+8 g∙L^-1琼脂, 出芽率达86.83%; 增殖最适培养基为1/2MS+1.0 mg∙L^-1 6-BA+0.02 mg∙L^-1 IBA+30 g∙L^-1蔗糖+8 g∙L^-1琼脂, 增殖系数达3.57; 最适生根培养基为WPM+0.5 mg∙L^-1 IBA+0.5 mg∙L^-1 NAA+20 g∙L^-1蔗糖+2 g∙L^-1 AC+8 g∙L^-1琼脂, 生根率达93%; 炼苗后, 移入园土:草炭土=1:1 (v/v)的基质中, 成活率达83%。     

Identification of novel suppressors for Mog1 implies its involvement in RNA metabolism, lipid metabolism and signal transduction

Mog1 is conserved from yeast to mammal, but its function is obscure. We isolated yeast genes that rescued a temperature-sensitive death of S. cerevisiae Scmog1Δ, and of S. pombe Spmog1^ts. Scmog1Δ was rescued by Opi3p, a phospholipid N-methyltransferase, in addition to S. cerevisiae Ran-homologue Gsp1p, and a RanGDP binding protein Ntf2p. On the other hand, Spmog1^ts was rescued by Cid13 that is a poly (A) polymerase specific for suc22⁺ mRNA encoding a subunit of ribonucleotide reductase, Ssp1 that is a protein kinase involved in stress response pathway, and Crp79 that is required for mRNA export, in addition to Spi1, S. pombe Ran-homologue, and Nxt2, S. pombe homologue of Ntf2p. Consistent with the identification of those suppressors, lack of ScMog1p dislocates Opi3p from the nuclear membrane and all of Spmog1^ts showed the nuclear accumulation of mRNA. Furthermore, SpMog1 was co-precipitated with Nxt2 and Cid13.     

A remote-query sensor for predictive indication of milk spoilage

Described is application of the remote-query (wireless, passive) magnetoelastic sensor platform for direct detection and monitoring of bacterium contamination of milk within hermetically sealed containers. Specific application is made to the quantification of Staphylococcus aureus ssp. anaerobius (S. aureus) concentrations in milk. S. aureus growth changes milk viscosity, in turn changing the resonance frequency of the liquid immersed sensor allowing S. aureus concentrations of 10³ to 10⁷ cells ml⁻¹ to be directly quantified.     

宁南山区典型草本植物茎叶分解对土壤酶活性及微生物多样性的影响

采用凋落物分解袋法,以宁南山区典型草本植物长芒草、铁杆蒿、百里香为研究对象,分析了3种植物茎叶分解过程中土壤酶活性变化特征和分解后期微生物多样性特征,以及土壤酶活性与初始土壤化学性质的关系.结果表明: 植物茎叶分解480 d后,各处理土壤酶活性均有不同程度的增加,且长芒草处理土壤蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性最高,分别为32.40和1.99 mg·g^-1·24 h^-1,百里香处理土壤脲酶活性最高(2.66 mg·g^-1·24 h^-1),铁杆蒿处理土壤纤维素酶活性最高(1.42 mg·g^-1·72 h^-1).分解末期土壤纤维素酶活性与土壤初始微生物生物量碳呈显著正相关;分解末期土壤纤维素酶活性与土壤初始硝态氮含量呈显著负相关.添加植物茎叶处理土壤细菌和真菌的Ace指数、Chao指数和Shannon指数均显著大于对照,Simpson指数显著小于对照.植物茎叶的分解显著提高了土壤细菌和真菌的丰度及多样性,进而提高了植物茎叶的分解速率,促进了生态系统营养物质的循环与转化.     

Photochemical systems in mesophyll and bundle sheath chloroplasts of C4 plants

1. The agranal bundle sheath chloroplasts of Sorghum bicolor possess very low Photosystem II activity compared with the grana-containing mesophyll chloroplasts.

2. Sorghum mesophyll chloroplasts have a chlorophyll (chl) and carotenoid composition similar to that of spinach chloroplasts. In contrast, the sorghum bundle sheath chloroplasts have a higher chl a/chl b ratio; they are enriched in β-carotene and contain relatively less xanthophylls as compared to sorghum mesophyll or spinach chloroplasts.

3. Sorghum mesophyll chloroplasts with 1 cytochrome f, 2 cytochrome b₆ and 2 cytochrome b-559 per 430 chlorophylls have a cytochrome composition similar to spinach chloroplasts. Sorghum bundle sheath chloroplasts contain cytochrome f and cytochrome b₆ in the same molar ratios as for the mesophyll chloroplasts, but cytochrome b-559 is barely detectable.

4. The chl/P700 ratios of mesophyll chloroplasts of S. bicolor and mesophyll and bundle sheath chloroplasts of Atriplex spongiosa are similar to that of spinach chloroplasts suggesting that these chloroplasts possess an identical photosynthetic unit size to that of spinach. The agranal bundle sheath chloroplasts of S. bicolor possess a photosynthetic unit which contains only about half as many chlorophyll molecules per P700 as found in the grana-containing chloroplasts.

5. The similarity of the composition of the bundle sheath chloroplasts of S. bicolor with that of the Photosystem I subchloroplast fragments, together with their smaller photosynthetic unit and low Photosystem II activities suggests that these chloroplasts are highly deficient in the pigment assemblies of Photosystem II.     

两种树叶在华南地区陆地与水环境中的分解速率比较

利用粗细2种孔径的分解袋对两种树叶(蒲桃和白兰)在广州长岗山自然保护小区的陆地和池塘中分别进行了为期210d和60d的分解研究.在陆地环境中,蒲桃在粗细网袋中的分解速率分别为0.003318d^-1和0.003728d^-1,白兰在粗细网袋中的分解速率分别为0.009238d^-1和0.004379d^-1;在静水环境中,蒲桃在粗细网袋中的分解速率分别为0.009536d^-1和0.012591d^-1,白兰在粗细网袋中的分解速率分别为0.017949d^-1和0.020759d^-1.结果表明,两种树叶在陆地中的分解速率均慢于水环境.另外,由于富含丹宁的蒲桃叶片具有抑菌作用,因此,无论在陆地还是水环境,蒲桃树叶的分解速率均慢于白兰树叶.     

外源氮输入和水分变化对荒漠草原凋落物分解的影响

全球气候变化背景下,大气氮沉降和降水变化日益显著,其对荒漠草原凋落物分解的影响存在很大的不确定性.采用裂区设计,设置主区为自然降雨、增雨30%和减雨30% 3个水分处理,副区为0(N₀)、30(N₃₀)、50(N₅₀)和100 kg·hm^-2·a^-1(N₁₀₀)4个氮素水平,经过21个月(2016年1月—2017年10月)水氮处理,研究水氮共同作用对荒漠草原常见物种猪毛菜、短花针茅和木地肤3种植物凋落物分解的影响.结果表明: 3种凋落物干物质残留率随时间增加而减少,用Olson负指数衰减模型拟合效果较好,凋落物分解系数(k)大小为猪毛菜>短花针茅>木地肤.增雨30%N₁₀₀处理分解系数最高,为0.028.单因素处理下,增雨30%和N₅₀的凋落物分解最快.水氮共同作用下,增雨 30%N₁₀₀处理凋落物分解最快.3种凋落物初始化学全氮含量大小为猪毛菜>短花针茅>木地肤,猪毛菜和短花针茅k值与全氮含量呈显著正相关;全碳含量、纤维素含量、木质素含量、C/N、木质素/N和纤维素/N大小为木地肤>短花针茅>猪毛菜,猪毛菜k值与各指标均呈显著负相关,短花针茅和木地肤k值与C/N、木质素/N和纤维素/N均呈显著负相关.猪毛菜分解最快,木地肤分解最慢.适量的水、氮添加有利于荒漠草原凋落物的分解,可以促进土壤养分循环,对荒漠草原可持续发展及生态平衡有积极作用.     

Evaluation of a Powder Formulation of Pseudomonas fluorescens Pf1 for Control of Rice Sheath Blight

Pseudomonas fluorescens strain Pf1, inhibitory to the growth of the rice sheath blight pathogen Rhizoctonia solani in vitro , was developed as a talc-based formulation. W hen the formulation was applied as a seed treatment, the bacteria established well in the rice rhizosphere. Root treatment or soil application of the formulation was less effective in establishing the bacteria into the rhizosphere. Effective control of rice sheath blight was obtained when the powder formulation was applied to seed, roots, soil and foliage, and these methods of application increased crop grain yield in four field trials. The possible commercial exploitation of the powder formulation of the bacteria is discussed.