碳分子的旅程

经过若干年漫长的旅程,它来到一个幸福新娘的手指上,因为它是戒指上那颗最耀眼的钻石。一霎间,它变得如此高不可攀,人们看它的表情只有艳羡,殊不知,它本质上只是纯碳组成的矿物。     

十三碳二元酸发酵过程菌体生长期动力学模型及其应用

介绍了由十三碳烷烃生产十三碳二元酸的发酵过程,对其中的菌体生长期的代谢过程进行了分析。提出了以CO₂释放率判断菌体生长状况的方法,据此可确定进入产酸期的最佳时间．建立了菌体生长期底物消耗及菌体生长的动力学模型,对模型参数进行了回归估值。并对菌体生长期进行了拟合。结果表明,模型的计算值和实测值吻合得较好,平均相对偏差为2．4％。利用所建模型对菌体生长期进行多种操作条件下的模拟计算,结果表明,提高蔗糖浓度及初始菌体浓度均能显著地提高菌体生长期结束时的菌体浓度。     

生物多样性是我们的生命

<正>浩瀚的宇宙中,地球是人类生存的唯一家园。在白色的大气圈底部,蓝色的水圈里和黄色岩石圈的上面,是由各种生物和它们的生活环境所组成的绿色的生物圈。维护生物圈内生物多样性才能维持地球的生态环境,人与生物圈才能共同生存、共求发展、共享未来。从1 956年在鼎湖山建立第一个保护区以来,在半个多世纪中,我国已建立了2346个不同规模的保护区,占国土面积的1 5%。它们对于有效保护我国85%的陆地生态系统类型、47%的天     

碳离子辐射诱导的远隔效应

放射治疗诱导的远隔效应能够抑制非辐射区域内肿瘤的生长，目前已有临床和临床前研究表明，常规放疗射线（X射线、γ射线）能够诱导远隔效应的发生，但是对于其发生的机理以及碳离子诱导的远隔效应研究较少。与常规放疗射线相比，碳离子束具有高传能线密度、高相对生物效应、低氧增强比以及复杂DNA损伤等优势，并且具有激活肿瘤细胞更强免疫原性的潜力。本文综述了常规放疗以及碳离子放射治疗诱导的远隔效应及其机理，为寻找更有效的癌症放疗方法提供参考。     

基于AlphaFold 2和分子对接探讨非还原型聚酮合酶的碳甲基化程序

【目的】探讨非还原型聚酮合酶(non-reducing polyketide synthase, NR-Pks)的碳甲基化程序差异的原因。【方法】以红色红曲菌(Monascus ruber) M7中红曲色素和桔霉素的NR-Pks为研究对象，采用生物信息学方法和AlphaFold 2软件，分析了这两种NR-Pks及其各结构域的序列和结构差异。再基于分子对接等技术，比较了它们的碳甲基转移酶结构域(C-methyltransferase domain,CMeT)分别与其他结构域及其中间产物的结合特征。【结果】两种NR-Pks各结构域的序列和结构相似性高，但其整体结构差异大，表明碳甲基化差异可能源于结构域互作差异。进一步分析发现，桔霉素Pks的CMeT比红曲色素Pks的更容易结合携带底物的酰基载体蛋白结构域(acylcarrier protein,ACP)，使其中间产物更容易受到CMeT催化。CMeT和β-酮酰基合成酶结构域(β-ketosynthase domain, KS)相比，与甲基受体底物的结合自由能更低。【结论】NR-Pks中的CMeT能通过与KS竞争，从而影响其产物的碳甲基化程度。...     

碳青霉烯酶在碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯杆菌的分布及分子流行病学

目的了解碳青霉烯酶在碳青霉烯类抗生素耐药肺炎克雷伯杆菌的分布及其分子流行病学。方法收集我院2010年1月至2012年12月分离的碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯杆菌120株,采用改良Hodge试验及EDTA协同试验进行碳青霉烯酶表型的确认,用PCR方法扩增碳青霉烯酶基因(KPC、IMP、NDM、VIM、OXA-48),经电泳检测扩增产物后纯化测序。通过MLST及ERIC-PCR进行分子流行病学分析。结果120株碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯杆菌中,95株CRKP菌株改良Hodge试验阳性,64株菌株EDTA协同试验阳性。经PCR及测序确认,83株主要携带KPC-2型碳青霉烯酶,占69.2%;其次为IMP-4型金属酶,占28.3%(34/120),NDM-1型金属酶15株,占12.5%,未发现VIM和OXA-48碳青霉烯酶。ERICPCR及MLST分型显示出20个基因分型,其中ST395-A型和ST11-B型主要流行于产KPC-2型菌株中,占43.88%;ST263-B型和ST15-C型主要流行于产NDM-1菌株中,占13.27%;而ST11-B型主要分布于产IMP-4和KPC-2菌株中,占24.49%。结论我院碳青霉烯酶耐药肺炎克雷伯杆菌存在多种碳青霉烯酶,主要以KPC-2为主,产不同种类碳青霉烯酶菌株存在不同的流行基因型。     

石油烃污染及修复过程中的微生物分子生态学研究进展

针对环境中广泛存在的石油烃污染问题,从分子生态学的角度总结石油烃降解过程中的微生物生态学研究进展。着重介绍分子生态学的研究方法及与石油烃降解相关的降解基因和基因芯片的最新研究进展,同时对存在的问题和今后的研究方向进行总结。     

细胞工厂底盘抗逆属性的分子调控进展

以微生物作为底盘细胞的绿色生物制造是化工制造领域的重要发展方向,是实现"双碳计划"和绿色经济的重要方式.微生物细胞工厂在工业应用中容易面临各种环境胁迫,影响细胞生长和产物合成,而维持最佳生产条件所需的高能耗和高成本制约了绿色生物制造的进一步发展.通过合成生物学手段改造底盘菌株,提高底盘菌株抗逆性是生物制造节能减排的有效...     

我国主要森林生态系统碳贮量和碳平衡

在广泛收集资料的基础上,估算了我国主要森林生态系统的碳贮量和碳平衡通量,分析了它们的区域特征。主要结果如下：1)我国森林生态系统的平均碳密度是258.83t·hm^-2,基本趋势是随纬度的增加而增加;其中植被的平均碳密度是57.07t·hm^-2,随纬度的增加而减小;土壤碳密度约是植被碳密度的3．4倍,其区域特点与植被碳密度呈相反趋势,随纬度升高而增加;凋落物层平均碳密度是8.21t·hm^-2,随水热因子的改善而减小。2)森林生态系统有机碳库包括植被、土壤和凋落物层3个部分,采用林业部调查规划设计院1989～1993年最新统计的我国森林资源清查资料,估算我国主要森林生态系统碳贮量为281.16×10⁸t,其中植被碳库、土壤碳库、凋落物层碳库分别为62.00×10⁸t、210.23×10⁸t、8.92×10⁸t。落叶阔叶林、暖性针叶林、常绿落叶阔叶林、云冷杉(Picea-Abies)林、落叶松(Larix)林占森林总碳贮量的87％,是我国森林主要的碳库。3)我国森林生态系统在与大气的气体交换中表现为碳汇,年通量为4.80×10⁸t·a^-1,基本规律是从热带向寒带,碳汇功能下降,这取决于系统碳收支的各个通量之间的动态平衡;阔叶林的固碳能力大于针叶林。我国森林生态系统可以吸收生物物质、化石燃料燃烧和人口呼吸释放总碳量(9.87×10⁸t·a^-1)的48.7％。     

安徽省森林碳储量现状及固碳潜力

为阐明安徽省不同林龄的森林生态系统的碳储量现状, 以及现有自然环境条件下顶极森林生态系统的固碳潜力, 采用野外样地调查和BIOME4模型方法对此进行研究。安徽省森林生态系统的现状总碳储量为714.5 Tg C, 其中植被碳402.1 Tg C、土壤碳312.4 Tg C。从幼龄林至过熟林的生长过程中, 森林生态系统的总碳密度和植被碳密度都呈现增长趋势。但土壤碳密度从幼龄林至近熟林阶段呈增加趋势, 近熟林以后出现减少趋势。安徽省幼龄林和中龄林占森林总面积的75%, 若幼、中龄林发展到近熟林阶段, 将增加125.4 Tg C。BIOME4模拟显示: 当森林发展到气候顶极森林时, 安徽省森林生态系统将增加245.7 Tg C, 即总固碳潜力包括植被固碳153.7 Tg C, 土壤固碳92.0 Tg C。     

不同抚育措施对闽西毛竹林碳密度、碳贮量与碳格局的影响

以闽西永安市Ⅰ（挖笋+劈草+施肥+灌水)、Ⅱ(挖笋+劈草+施肥)、Ⅲ（挖笋+劈草)3种不同抚育措施的毛竹林为对象,对其碳密度、碳贮量及碳格局进行了研究。结果表明：毛竹各器官碳密度变动范围为0.3947～0.5619 g·g^-1,碳密度高低排序为竹鞭＞竹秆＞竹枝＞竹蔸＞竹叶＞竹根＞鞭根;不同竹龄间竹秆、竹枝、竹叶、竹根碳密度存在极显著差异（P<0.01）,而竹蔸碳密度差异不显著（P＞0.1）;随着竹龄增加,毛竹平均碳密度有下降趋势,1～6年毛竹平均碳密度为0.4579～0.4957 g·g^-1。Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类毛竹林毛竹层碳贮量分别为76.74、64.30和55.91 t·hm^-2;凋落物层碳贮量分别为2.59、3.01和4.88 t·hm^-2;土壤层碳贮量分别为150.64、197.36和232.56 t·hm^-2;总碳贮量分别为227.37、261.66和288.47 t·hm^-2,其中土壤层碳贮量所占比例最高,分别为66.25%、75.43%和80.62%,毛竹层碳贮量比例分别为32.61%、23.43%和17.69%,凋落物层碳贮量比例分别为1.14%、1.15%和1.69%。毛竹生物器官中,竹秆固碳能力最强,占年总固碳量比例为56.47%～59.66%,鞭根的固碳能力最弱,占年总固碳量的比例仅为2.52%～2.83%;毛竹林年固碳量排序为Ⅰ类型＞Ⅱ类型＞Ⅲ类型。     

分子内分子伴侣机制的研究进展

在原核生物、真核生物及病毒中,一些蛋白质的折叠不符合Anfinsen原则,即依靠自身的氨基酸序列是不够的,还需一段被称为分子内分子伴侣(IMC)的肽段来协助折叠．根据机制不同,IMC可分为两类：第一类IMC引导成熟肽折叠为具有空间结构的蛋白质;第二类IMC协助成熟肽的多聚化而使其获得生物学功能．IMC能提供比分子伴侣更契合的结构,更有效地引导成熟肽折叠,是一种更优的折叠策略．研究IMC分子机制,不仅能够确定IMC上哪些残基的协同作用引导成熟肽折叠,而且可通过改变或修饰其侧链来改造成熟肽,拓展传统的蛋白质工程．     

碳碳相关谱测定Oplopanone的结构

从四川产泽泻（Alisma orientalis Juzep.）中分离出一个倍半萜成分,经碳碳相关等核磁谱测定为Oplopanone。该成分为首次从泽泻科中分得,利用碳碳相关信息对该成分的碳谱进行了全归属,并讨论了该化合物的生物合成途径。     

使用动态分子开关调控大肠杆菌生产莽草酸

莽草酸是大肠杆菌合成芳香族氨基酸的中间代谢物,也是抗流感药物"达菲"的重要合成前体。合成莽草酸需要截断莽草酸途径,导致芳香族氨基酸无法合成,因此面临细胞生长受到抑制的问题。使用动态调控策略通过将细胞生长和莽草酸的合成相互分离,可以提高菌株的生产性能。通过使用生长偶联型启动子和降解决定子(Degrons),组建动态分子开关。利用该动态分子开关实现细胞生长与莽草酸合成分离,在5L发酵罐中经过72h发酵得到了14.33g/L的莽草酸。结果表明,这种动态分子开关可以通过调控靶蛋白丰度来改变碳流量平衡,使菌株获得更优秀的生产性能。     

6 种温带森林碳密度与碳分配

量化森林碳储量及其分配格局是森林碳循环和陆地生态系统模型的重要研究内容. 采用样地清查和异速生长方程法测定了相同气候条件下林龄相近(42~59 年生)的6 种典型温带森林类型 (杨桦林、硬阔叶林、红松林、兴安落叶松林、杂木林和蒙古栎林)的碳密度和碳分配格局. 结果表明, 所处的立地条件和植被组成不同的6 种温带森林, 其生态系统组分碳密度(除碎屑碳库外)差异不显著, 但用林分胸高断面积标准化之后则存在显著差异. 6 种温带森林的总碳密度在 186.9~349.2 tC/hm² 之间波动; 其中, 植被碳密度、碎屑碳密度和土壤碳密度分别在86.3~122.7, 6.5~10.5 和93.7~220.1 tC/hm² 之间波动, 占总碳密度的(39.7±7.1)%(均值±标准差), (3.3±1.1)%和 (57.0±7.9)%. 在植被碳库中, 乔木层占99%以上. 叶生物量、中细根(直径<5 mm)生物量、根冠比、中细根生物量与叶生物量之比分别在2.08~4.72 tC/hm², 0.95~3.24 tC/hm², 22.0%~28.3%, 34.5%~122.2%之间波动. 6 种森林中, 红松林的叶生产效率(总生物量与叶生物量之比)最低(22.6 g/g), 兴安落叶松林的中细根生产效率(总生物量与中细根生物量之比)最高(124.7 g/g). 除蒙古栎林外, 其他5 种森林的中细根碳密度(包括死活中细根量)均随土壤层次加深而下降; 而蒙古栎林的中细根碳密度的垂直分布却有下移趋势. 两种人工林(红松林和兴安落叶松林)的粗木质残体碳密度显著低于4 种天然林. 本研究指出, 特定森林碳分配格局的分异主要受植被类型、经营历史、局域土壤的水分和养分有效性等因素的共同作用, 同时也为温带森林碳循环模型提供了重要的构建和校验参数.     

不同类型盐碱土有机碳及微生物生物量碳的垂直分布特征

基于新疆6种主要盐碱土类型的资料,研究了新疆主要盐碱土有机碳(SOC)和微生物生物量碳(MBC)的分布特征,探讨了其与环境因子的关系.结果表明:SOC在不同类型盐碱土中的大小顺序为纯苏打(CSD)＞氯化物-硫酸盐(L-LS)＞硫酸盐-氯化物(LS-L)＞苏打(SD)＞硫酸盐(LS)＞氯化物(L);除LS和SD、SD和LS-L两两之间SOC没有显著差异外,其他各盐碱土类型之间均存在显著差异(P＜0.05);在垂直剖面上,各盐碱土SOC都随着土层深度的增加而表现出降低的趋势,并存在明显的分层特征;随着土壤盐碱类型和植被类型的变化,MBC在不同类型盐碱土中的大小顺序依次为CSD＞LS＞L-LS＞SD＞LS-L＞L;除L-LS和SD之间没有显著差异外,其他各盐碱土类型之间MBC含量均存在显著差异(P＜0.05);不同类型盐碱土的MBC差别较大,且与SOC含量大小并不一致,可能是微生物需要的生境和食性特征不一样决定的;同一盐碱土类型内,MBC剖面具有显著的分层特征.MBC随深度的增加而显著减少,其递减率在不同盐碱土类型之间存在明显差异;MBC与土壤含水量、土壤容重的关系并不像一般的研究结果认为具有显著的线性相关关系,未表现出明显的规律性.     

森林生态系统可溶性碳和颗粒碳通量

可溶性碳(Dissolved carbon,DC)和颗粒碳(particulate carbon,PC)通量作为森林生态系统碳收支的重要组分,在森林固碳功能的评价和模型预测中具有重要意义,但常因认识不足、测定困难等而在森林碳汇研究中被忽略。综述了森林生态系统DC和PC的组成、作用、相关生态过程及其影响因子,并展望了该领域应该优先考虑的研究问题。森林生态系统DC和PC主要包括可溶性有机碳、可溶性无机碳和颗粒有机碳,主要来源于生态系统的净初级生产量。DC和PC是森林土壤的活性碳库,主要以大气沉降、穿透雨和凋落物的形式输入森林土壤系统,并通过土壤呼吸、侧向运输及渗透流失的方式输出生态系统。从局域尺度看,DC和PC通量受根系分泌、细根分解、微生物周转等生物过程的影响较大;从区域尺度看,它们受土壤和植被特性、生态过程耦联关系、气候因子以及全球变化的综合影响。该领域应该优先考虑:(1)探索不同时空尺度下森林生态系统DC和PC通量的控制因子及其耦联关系,揭示其中的驱动机理;(2)探索DC和PC与其它森林生态系统碳组分的相互关系及转化,阐明DC和PC通量与其它养分之间潜在的生态化学计量关系;(3)探索全球变化,特别是人类活动(如森林经营)和极端干扰事件(如林火、旱涝、冰冻、冻融交替等)对森林生态系统DC和PC通量的影响。     

青海省森林乔木层碳储量现状及固碳潜力

为阐明青海省森林生态系统乔木层植被碳储量现状及其分布特征, 该研究利用240个标准样地实测的乔木数据, 估算出青海省森林生态系统不同林型处于不同龄级阶段的平均碳密度, 并结合青海省森林资源清查资料所提供的不同龄级的各林型面积, 估算了青海省森林生态系统乔木层的固碳现状、速率和潜力。结果表明: 1) 2011年青海省森林乔木层平均碳密度为76.54 Mg·hm ^-2, 总碳储量为27.38 Tg。云杉(Picea spp.)林、柏木(Cupressus funebris)林、桦木(Betula spp.)林、杨树(Populus spp.)林是青海地区的主要林型, 占青海省森林面积的96.23%, 占青海省乔木层碳储量的86.67%, 其中云杉林的碳储量(14.78 Tg)和碳密度(106.93 Mg·hm ^-2)最高。按龄级划分, 乔木层碳储量表现为过熟林>中龄林>成熟林>近熟林>幼龄林。2)青海省乔木层总碳储量从2003年的23.30 Tg增加到2011年的27.38 Tg, 年平均碳增量为0.51 Tg·a ^-1。乔木层固碳速率为1.06 Mg·hm ^-2·a ^-1, 其中柏木林的固碳速率最大(0.44 Mg·hm ^-2·a ^-1); 桦木林的固碳速率为负值(-1.06 Mg·hm ^-2·a ^-1)。3)青海省乔木层植被固碳潜力为8.50 Tg, 其中云杉林固碳潜力最高(3.40 Tg)。该研究结果表明青海省乔木层具有较大的固碳潜力, 若对现有森林资源进行合理管理和利用, 将会增加青海省森林的碳固存能力。