转基因微生物生态学及大田释放风险评价研究

向环境中释放转基因微生物可能会带来一系列的安全问题．在大面积释放之前必须对转基因微生物在环境中发生基因转移的潜力、存活能力、扩散能力及对生态系统的潜在影响等进行生态学研究和风险评价,同时还要探索有效的检测方法和风险评价策略．该研究有助于分子生态学的发展和生物技术的安全应用,具有重要的理论和实践意义．     

植物抗早基因工程研究进展

从植物抗虫基因工程的研究历史出发,论述了第一代抗虫基因、第二代抗虫基因,重点介绍了B.t．杀虫晶体蛋白基因、胆固醇氧化酶基因和营养杀虫蛋白基因,并对植物抗虫基因工程中所遇到的问题和解决办法进行了探讨。     

种子微生物生态学研究进展

植物种子微生物生态学是研究与种子相联合的微生物的组成﹑功能﹑演替、它们之间关系及其与宿主之间相互关系的科学。种子中蕴含着丰富的微生物资源,它们对种子以及植物的健康具有重要的影响。不同种类植物种子联合的微生物群落由于受到种子本身及外界环境因素的影响而有所差异。论述了种子微生物生态学的概念、主要研究方法、种子微生物生态系统中的微生物种类、相关影响因素,以及种子微生物生态学研究的发展方向。种子微生物生态学的研究对生产实践有重要意义,同时也将丰富种子生物学的内容,对种子科学的发展起到促进作用。     

海洋微生物多样性及其分子生态学研究进展

海洋微生物多样性的深入研究将有助于微生物资源更好的开发和利用,海洋微生物多样性有很大的研究价值和研究空间。海洋中大多数微生物处于未可培养状态,在分子生态学基础上对海洋未可培养微生物进行研究是当今微生物多样性研究的主要方向。近年来相关研究进展迅速,研究方法不断更新。主要从分子生态学角度对微生物多样性研究现状进行概述并详细分析探讨了相关的研究方法,而且从分子生态学与海洋微生物多样性研究相结合的层面,对本领域的研究进行展望。旨在为海洋微生物多样性的研究及海洋资源的可持续开发与利用提供参考。     

微生物对偶氮染料的脱色及其基因工程研究进展

偶氮染料广泛应用在纺织印染、造纸印刷等行业中。染料废水的排放将会导致严重的环境污染,使用微生物处理染料废水是解决此问题的有效方法。该文概述了微生物对偶氮染料的脱色的研究,包括细菌对偶氮染料的脱色,真菌对偶氮染料的脱色,脱色产生的芳香胺并进一步被降解,以及基因工程技术在微生物对偶氮染料脱色的研究进展。     

观赏植物花色基因工程研究进展

花色是观赏植物的重要性状,创造新花色是花卉育种的主要目标之一。基因工程技术在观赏植物花色育种上可弥补传统育种技术的缺陷,因此它在花色育种方面的研究和应用发展迅速。本文从花的成色作用和花色素种类人手,介绍了花色苷的生物合成,并从花色基因的种类和克隆、花色基因工程操作的策略和方法等角度综述了近年来观赏植物花色基因工程的研究进展。同时对我国观赏植物花色基因工程的前景作一展望。     

微生物生态学理论框架

微生物是生态系统的重要组成部分,直接或间接地参与所有的生态过程。微生物生态学是基于微生物群体的科学,利用微生物群体DNA/RNA等标志物,重点研究微生物群落构建、组成演变、多样性及其与环境的关系,在生态学理论的指导和反复模型拟合下由统计分析得出具有普遍意义的结论。其研究范围从基因尺度到全球尺度。分子生物学技术的发展,使人们可以直接从基因水平上考查其多样性,从而使得对微生物空间分布格局及其成因的深入研究成为可能。进而可以从方法学探讨微生物生物多样性、分布格局、影响机制及其对全球变化的响应等。在微生物生态学研究中,群落构建与演化、分布特征(含植物-微生物相互关系)、执行群体功能的机理(生物地球化学循环等)、对环境变化的响应与反馈机理是今后需要关注的重点领域。概述了微生物生态学的概念,并初步提出其理论框架,在对比宏观生态学基础理论和模型的基础上,分析微生物多样性的研究内容、研究方法和群落构建的理论机制,展望了今后研究的重点领域。     

乳酸菌的微生态学研究进展

乳酸菌是人和动物正常微生物群或区系(normal microbiota)的组成部分。乳酸菌的生态与正常微生物群的生态是密切相联的,是局部与整体的关系。     

植物抗病毒基因工程的研究进展

自１９８６ 年首次成功获得转基因抗病毒植物以来,植物抗病毒基因工程的研究与应用在世界各地蓬勃发展。本文综述了国内外在这方面的研究进展及最新成就,以及此领域的存在问题和前景展望。     

叶绿体基因工程研究进展

叶绿体是植物细胞和真核藻类执行光合作用的重要细胞器,在叶绿体中表达外源基因比在细胞核中表达具有一些独特优势。叶绿体基因工程涉及叶绿体的基因组特征、转化系统的优点、转化过程及方法等方面,叶绿体基因工程在提高植物光合效率、改良植物特性、生产生物药物及改善植物代谢途径等方面已得到应用。尽管叶绿体基因工程还存在同质化难度高、标记基因转化效率较低、宿主种类偏少等问题,但作为外源基因在高等植物中表达的良好平台其仍然具有广阔的发展和应用前景。     

环境中基因工程微生物生态学研究

详细阐述了基因工程微生物(GEM)在环境释放中需考虑的主要问题：GEM的构建、基因转移、适合度、扩散、转运和潜在的生态影响等,并针对GEM特定的生态学特征和生态影响。提出了基因工程微生物生态学研究宜采取“具体问题具体分析”的策略。制定相应的研究方案,为安全有效地在非受控条件下应用GEM铺平道路．     

Simultaneous biodegradation of methyl parathion and carbofuran by a genetically engineered microorganism constructed by mini-Tn5 transposon

A genetically engineered microorganism (GEM) capable of simultaneous degrading methyl parathion (MP) and carbofuran was successfully constructed by random insertion of a methyl parathion hydrolase gene (mpd) into the chromosome of a carbofuran degrading Sphingomonas sp. CDS-1 with the mini-transposon system. The GEM constructed was relatively stable and cell viability and original degrading characteristic was not affected compared with the original recipient CDS-1. The effects of temperature, initial pH value, inoculum size and alternative carbon source on the biodegradation of MP and carbofuran were investigated. GEM cells could degrade MP and carbofuran efficiently in a relatively broad range of temperatures from 20 to 30°C, initial pH values from 6.0 to 9.0, and with all initial inoculation cell densities (10⁵–10⁷ CFU ml⁻¹), even if alternative glucose existed. The optimal temperature and initial pH value for GEM cells to simultaneously degrade MP and carbofuran was at 30°C and at pH 7.0. The removal of MP and carbofuran by GEM cells in sterile and non-sterile soil were also studied. In both soil samples, 50 mg kg⁻¹ MP and 25 mg kg⁻¹ carbofuran could be degraded to an undetectable level within 25 days even if there were indigenous microbial competition and carbon sources effect. In sterile soil, the biodegradation rates of MP and carbofuran were faster, and the decline of the inoculated GEM cells was slower compared with that in non-sterile soil. The GEM constructed in this study was potential useful for pesticides bioremediation in natural environment.     

基因工程菌对阿特拉津的生物转化及其影响因素

研究考察了基因工程菌转化阿特拉津的共代谢碳源、转化动力学和影响因素。结果表明,作为共代谢碳源,葡萄糖优于乙酸盐,碳源浓度对转化影响不大,对工程菌生长影响显著。阿特拉津比转化速率与工程菌初始密度无关,与阿特拉津初始浓度有关,用Monod方程拟合转化动力学,求得方程参数为V_(max)=0．168/h,Ks= 30．49mg/L。降低温度会显著降低阿特拉津比转化速率;偏碱性的条件下,阿特拉津转化率较高,酸性条件严重抑制阿特拉津转化;盐度在一定范围内不影响转化活性;Co~(2 )、Fe~(2 )、Fe~(3 )和Zn~(2 )促进阿特拉津转化,Mn~(2 )、Ni~(2 )和Cu~(2 )抑制阿特拉津转化。菌体细胞对阿特拉津的吸附和转化作用呈正相关关系。     

MBR运行初期对基因工程菌的截留特性研究

在膜-生物反应器(MBR)中实施基因工程菌生物强化时, 运行初期基因工程菌流失是生态风险评价的重要内容。在一体式微滤膜-生物反应器中, 考察了运行初期不同运行条件对基因工程菌流失密度和截留效率的影响, 并对截留特性进行了探讨。结果表明, 膜-生物反应器运行初期, 不同运行条件对基因工程菌的截留效率影响不同：污泥浓度增加, 截留效率提高; 提高膜通量和曝气量, 截留效率降低。基因工程菌接种密度为1.0×1010 CFU/mL时, 不同运行条件下的流失密度为1.0×102 CFU/mL~2.5×102 CFU/mL, 最大截留效率大于8 lg。膜-生物反应器运行初期, 膜组件截留、污泥吸附以及对悬浮细胞迁移阻碍是影响截留效率的主要因素, 一定条件下其截留效率贡献率分别为82.3%、14.9%和2.8%。膜-生物反应器稳定运行过程中形成凝胶层, 可以提高截留效率。一定条件下, 膜组件、污泥和凝胶层对基因工程菌的截留贡献率分别为75.3%、10.7%和14.0%。     

MBR运行初期对基因工程菌的截留特性研究

在膜-生物反应器(MBR)中实施基因工程菌生物强化时,运行初期基因工程菌流失是生态风险评价的重要内容.在一体式微滤膜-生物反应器中,考察了运行初期不同运行条件对基因工程菌流失密度和截留效率的影响,并对截留特性进行了探讨.结果表明,膜-生物反应器运行初期,不同运行条件对基因工程菌的截留效率影响不同:污泥浓度增加,截留效率提高;提高膜通量和曝气量,截留效率降低.基因工程菌接种密度为1.0×1010CFU/mL时,不同运行条件下的流失密度为1.0×102 CFU/mL～2.5×102 CFU/mL,最大截留效率大于8 lg.膜-生物反应器运行初期,膜组件截留、污泥吸附以及对悬浮细胞迁移阻碍是影响截留效率的主要因素,一定条件下其截留效率贡献率分别为82.3%、14.9%和2.8%.膜-生物反应器稳定运行过程中形成凝胶层,可以提高截留效率.一定条件下,膜组件、污泥和凝胶层对基因工程菌的截留贡献率分别为75.3%、10.7%和14.0%.     

基因工程菌在活性污泥中的衰减及其影响因素

在间歇实验和连续运行的反应器中,考察了基因工程菌细胞密度在活性污泥中的衰减,进行了动力学模型拟合,求得模型参数,并分析了影响衰减的因素.结果表明,在间歇实验和连续运行反应器中,细胞密度在活性污泥中均呈现初期快速衰减而后趋于稳定的趋势.其衰减动力学可以用Logistic模型和Gompertz模型拟合,两个模型的拟合都有很好的相关性和显著性,拟合优度没有差异.在不同的条件下,间歇实验拟合得到的参数取值范围是：Logistic模型衰减系数r′=0.5～0.6 h^-1,稳定细胞密度K′=10⁴～10⁵ cfu·ml^-1;Gompertz模型初始衰减系数b=0.6～1.2 h^-1,比衰减系数a=0.02～0.09 h^-1.初始投加密度对衰减速率影响不大,但是显著影响稳定细胞密度.污泥浓度和温度对衰减速率和稳定密度均有显著影响. 污泥浓度越大,衰减越快,稳定密度越大;而温度越低,衰减越快,稳定密度也会越低.营养条件和微型动物捕食也是影响衰减的重要因素.基因工程菌在连续运行的膜生物反应器和活性污泥反应器中的细胞密度衰减,也可以用Logistic模型拟合,其参数在间歇实验的取值范围内.     

Bioaugmentation of the decolorization rate of acid red GR by genetically engineered microorganism <Emphasis Type="Italic">Escherichia coli</Emphasis> JM109 (pGEX-AZR)

The study showed that the genetically engineered microorganism (GEM) bioaugment successfully the dye wastewater biotreatment systems to enhance acid red GR (ARGR) removal. Escherichia coli JM109 (pGEX-AZR) was the GEM with higher azoreductase activity. The kinetics of the ARGR decolorization by the E. coli JM109 (pGEX-AZR) agreed with Andrews model. The kinetic parameters, r _dye,max, K _s and K _i , were found to be 42.45 mg g⁻¹ h⁻¹, 584.93 mg L⁻¹ and 556.89 mg L⁻¹, respectively. The E. coli JM109 (pGEX-AZR) was tested in anaerobic sequencing batch reactors (AnSBR) in order to enhance the ARGR decolorization. The decolorization rate of ARGR was affected by the amount of E. coli JM109 (pGEX-AZR) inoculation and the best amount of inoculation was 10%. The continuous operations of the four bioreactors with different E. coli JM109 (pGEX-AZR) immobilization supports showed that the E. coli JM109 (pGEX-AZR) could bioaugment decolorization in AnSBRs with suspended and immobilized on macroporous foam carriers. For 42 days continuous operation in the AnSBRs, both the tolerance to ARGR concentration shock and the decolorization rate in these two bioaugmented AnSBRs are higher than those of the other two systems, control system and bioaugmented AnSBRs system with the sodium-alginate immobilized cells, the decolorization rate reached 90%. Changes in microbial community were detected by ribosomal intergenic spacer analysis (RISA) and amplified ribosomal DNA restriction analysis (ARDRA), which revealed that the introduced E. coli JM109 (pGEX-AZR) was persistent in the augmented systems and maintained higher metabolic activity.     

产肌醇酿酒酵母基因工程菌的构建

【目的】过表达酿酒酵母肌醇合成关键酶基因INO1,促进肌醇合成,构建能够分泌肌醇的基因工程菌株。【方法】构建r DNA介导的INO1基因多拷贝整合表达载体p URIH,电转化酿酒酵母Y01菌株,构建工程菌株YI2-1和YI2-2,荧光定量PCR方法分析INO1基因表达量。敲除Kan MX抗性基因,HPLC检测重组菌发酵液中肌醇含量。【结果】获得INO1基因过表达菌株YI2-1和YI2-2,YI2-1的INO1基因表达量是出发菌Y01的16.235倍。敲除Kan MX抗性基因的菌株命名为YI2-1△KP,初步检测YI2-1△KP产肌醇量为627 mg/L。【结论】r DNA介导的INO1基因多拷贝整合表达载体p URIH能够有效地过表达目的基因;过表达菌株合成的肌醇不仅能满足自身的需要,而且能够向胞外分泌,具有潜在的工业应用价值。     

Release of transforming plasmid DNA from actively growing genetically engineered Escherichia coli

We studied the transforming ability of the extracellular plasmid DNA released from a genetically engineered Escherichia coli pEGFP and the culturing conditions for the release of transforming DNA. The transforming ability was evaluated by transformation of competent cells with filtrates of E. coli pEGFP cultures. The number of transformants increased with time when E. coli pEGFP cells grew exponentially in rich medium, but not in stationary phase or when inoculated in freshwater. These results suggested that crude extracellular plasmid DNA had transforming ability and this transforming DNA was mainly released by actively growing bacteria.     

Conjugation of genetically engineered protein phosphatases to magnetic particles for okadaic acid detection

This work presents the functional characterisation of a protein phosphatase 2A (PP2A) catalytic subunit obtained by genetic engineering and its conjugation to magnetic particles (MPs) via metal coordination chemistry for the subsequent development of assays for diarrheic lipophilic marine toxins. Colorimetric assays with free enzyme have allowed the determination of the best enzyme activity stabiliser, which is glycerol at 10%. They have also demonstrated that the recombinant enzyme can be as sensitive towards okadaic acid (OA) (LOD = 2.3 μg/L) and dinophysistoxin-1 (DTX-1) (LOD = 15.2 μg/L) as a commercial PP2A and, moreover, it has a higher operational stability, which makes possible to perform the protein phosphatase inhibition assay (PPIA) with a lower enzyme amount. Once conjugated to MPs, the PP2A catalytic subunit still retains its enzyme activity and it can also be inhibited by OA (LOD = 30.1 μg/L).