嗜酸氧化亚铁硫杆菌ISC铁硫簇系统的合成

【目的】铁硫簇是最古老的一种氧化还原中心,它普遍存在于所有生命体内,在光合作用、呼吸作用和固氮作用这三个地球生命最基本的代谢途径中扮演着重要的角色。【方法】以嗜酸氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans ATCC 23270)基因组为模板,克隆表达其ISC铁硫簇组装的3个核心蛋白,IscS(半胱氨酸脱硫酶蛋白)、IscU(支架蛋白)和IscA(铁供体蛋白)。【结果】研究发现IscS能催化半胱氨酸脱硫,为铁硫簇的组装提供硫,支架蛋白IscU不具备结合铁的能力,IscA具有较强的铁结合能力。【结论】铁硫簇体外组装证明Fe-IscA在体外能将结合的铁传递给IscS,并在IscU上进行铁硫簇的组装。     

紫外线和60Co辐照诱变选育高效嗜酸氧化亚铁硫杆菌

依次利用紫外线和60Co-γ射线辐照诱变的方法对嗜酸氧化亚铁硫杆菌进行诱变,选育高效嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株.结果表明,紫外诱变可以有效提高嗜酸氧化亚铁硫杆菌的Fe2+氧化速率,最佳紫外线诱变时间为240 s.诱变后菌株的Fe2+氧化速率从0.273 g/L/h提高到了0.312 g/L/h.继续利用60Co-γ射线进行...     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌基因组学研究进展

嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidan,A.ferrooxidans)广泛存在于酸性矿物废水中,与生物冶金和环境净化紧密相关。不同来源嗜酸氧化亚铁硫杆菌全基因组的测序,为我们利用比较基因组学和功能基因组学的方法去洞察嗜酸氧化亚铁硫杆菌功能基因,提供了坚实的研究基础和丰富的科研信息。简述了嗜酸氧化亚铁硫杆菌基因组学的基本特征;从比较基因组学和功能基因组学发现了嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株基因组水平的差异;通过生物信息学概述了该菌的铁和硫代谢机制,并从细菌的功能基因组学对其在生物冶金与环境治理等应用进行了展望。     

正交法优化嗜酸氧化亚铁硫杆菌冷冻干燥保护剂

利用正交实验方法,以甘油、海藻糖、蔗糖和牛血清蛋白为因素,对嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acididfiobacillus ferrooxidans,A．ferrooxidans）冷冻干燥保护剂的最优化配比进行了研究。直观分析、因素指标分析和方差分析的结果表明：由甘油、海藻糖、蔗糖和牛血清蛋白组成的冷冻干燥保护剂中,对存活率影响的主次顺序依次为：甘油〉海藻糖〉牛血清蛋白〉蔗糖。保护剂的最优化组合为甘油5％、海藻糖15％、蔗糖18％、牛血清蛋白10％。经过验证,该组合的保护剂可使冷冻干燥嗜酸氧化亚铁硫杆菌的存活率达到94％。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌硫氰酸酶的表达、纯化及其性质鉴定

目的:嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)硫氰酸酶是硫代谢中极其重要的酶,其作用主要包括氰化物的解毒,铁-硫蛋白的合成,以及硫胺、硫尿苷或烟碱乙酸胆碱的生物合成,硫氰酸酶的研究对揭示生物冶金机理具有重要的推动作用.方法:以A.ferrooxidans ATCC23270基因组为模板设计引物,通过PCR扩增得到编码硫氰酸酶的基因,目的基因片段与原核表达载体PLM1构建重组体,然后转入大肠杆菌(Eschcrichia coli,E.coli)DH5a感受态中,基因测序正确后,重组质粒再转入E.coli BL21感受态中,加IPTG诱导蛋白表达,用一步亲和层析法纯化出浓度和纯度都较高的硫氰酸酶.结果:SDS-PAGE分析证实蛋白分子量为21kD,紫外可见光分析,确定硫氰酸酶中含有铁硫簇,酶活测定发现重组硫氰酸酶在体外不具有酶活性,可能与酶反应条件及信号肽的切断有关.结论:体外成功克隆.表达,纯化出重组体硫氰酸酶,其基本性质也得到阐述.     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌亚铁氧化酶基因分子多态性研究

嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans, A.f）属于化能自养、革兰氏阴性细菌,好氧嗜酸,以氧化亚铁离子或还原态硫化物（S0&S2-）获得能量生长。在其Fe2+氧化系统中,亚铁氧化酶起重要作用。对不同硫化矿区分离得到的5株A.f进行生长动力学和对亚铁氧化活性的对比研究,结果显示不同菌株之间存在表型差异。提取A.f菌株的基因组DNA,设计引物,对亚铁氧化酶基因进行PCR扩增,同时对扩增产物直接进行测序,并同GenBank的参考序列进行比对分析,发现序列相似性在99%～97%之间,分析编码区域发现在第187～195位可能存在一个高变异区：在第187～189位,菌株YTW编码的氨基酸Thr→Pro;而在第193～195位,菌株TK是Met→Asn; 菌株BY则是Met→Ile。另外在位点第219位,所有菌株都是T→C,但编码的氨基酸未发生变化,属于同义密码子。对于编码区上游序列,比对后没有差异;而对于编码区下游序列,经比对发现存在一些差异位点。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌的高效培养及浸出黄铜矿初探

采用向硫化矿培养基中补加FeSO4的方式以维持Fe2+ 浓度为4～8 g/L,可使嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌浓在培养39 h时达到6.25×108 cells/mL,并在比生长速率几乎不降低的前提下提高了转化率和生产强度.然后对低氧化还原电位下低品位黄铜矿的浸出进行初步研究,结果表明经过30 d浸出,铜的浸出率可达28.5%...     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌生长动力学方程的应用

基于Monod模型推导出了A．f的生长动力学方程模型,采用Gauss-Newton算法确定了在不同初始条件下细菌生长的动力学参数,即最大比生长速率‰、Monod常数K及R0。通过在不同初始条件下细菌生长特性的研究,得到了相应初始生长条件下以限制性底物亚铁离子浓度为表征的生长动力学方程,理论上揭示了动力学参数变化对细菌生长的影响规律,其中生长动力学方程的数值模拟与实验数据相吻合。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌启动子探针载体的构建

目的：为了研究嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）启动子结构与功能。方法：以pSV-β-galactosidase质粒为骨架,通过定点突变的方法引入一个新的BstBⅠ单酶切位点,构建能在大肠杆菌（Escherichia coli）中正常复制的启动子探针载体。利用PCR的方法将A.ferrooxidans菌cycA2基因上游5＇段上游DNA片段克隆到探针载体β-半乳糖苷酶基因上游以替代其原有启动子（gpt启动子）,并将重组的质粒转化E.coliDH5α菌株。通过检测宿主细胞的β-半乳糖苷酶活性,来鉴定启动子片段,并分析了启动子探针质粒载体的功能及启动子的强度。结果：pSV-β-galactosidase质粒被正确突变,成功构建了启动子探针载体pSVB。来源于A. ferrooxidans菌的启动子片段可驱动β-半乳糖苷酶基因在E.coli细胞中表达,转化子酶活性约为gpt 启动子驱动下活性的70 %。结论：启动子探针载体（pSVB）可用于A. ferrooxidans菌或者其它原核生物启动子的分离及进一步的分析研究。酶活性分析结果表明,来源于A. ferrooxidans菌cycA2基因上游5＇段上游DNA片段具有显著启动子活性。     

Ni2+胁迫下嗜酸氧化亚铁硫杆菌亚铁氧化应激效应

【目的】嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)作为湿法冶金的主要功能菌,其在重金属Ni²⁺胁迫下的亚铁氧化应激机制还不清楚。【方法】在两步法培养体系中,设计由低到高Ni²⁺胁迫浓度,利用分光光度法、电化学法和实时荧光定量PCR法等从宏观到微观探究Ni²⁺胁迫下A.ferrooxidans菌亚铁氧化应激效应。【结果】两步培养法体系下A.ferrooxidans菌能够耐受较高浓度的Ni²⁺毒性(≤30 g/L Ni²⁺)。当Ni²⁺胁迫浓度增加至40 g/L时,与对照组(不添加Ni²⁺胁迫)相比,A.ferrooxidans亚铁氧化率和速率显著降低(24 h的亚铁氧化抑制率约为59.4%),亚铁氧化代谢相关的rus操纵子各功能基因的表达量也显著下调,尤其是基因cyc1(最高下调了16倍)和coxBACD(4个不同亚基最高下调2.7–7.4倍);同时Fe²⁺氧化相关的胞外电子传递能力也降低,对照组(0 g/L Ni²⁺,29.0µA)最大还原峰电流值高于实验组(40 g/L Ni²⁺,24.5µA)。【结论】超高浓度Ni²⁺胁迫环境对A.ferrooxidans菌有毒性,导致该菌rus操纵子上各功能基因表达量下调,同时造成胞外电子传递速率降低,最终致使A.ferrooxidans菌亚铁氧化能力降低。研究结果将为含Ni固废高效生物浸出提供理论支持。     

固定化Acidithiobacillus ferrooxidans对Fe2+氧化及其生物反应器研究进展

Acidithiobacillus ferrooxidans 对Fe2+的生物氧化是一个非常重要的反应过程, 在生物浸矿、H2S等废气的脱硫、含重金属污泥和酸性矿坑废水的处理等领域有着重要的应用。近些年来,大量的研究主要集中A. ferrooxidans及其反应过程等方面,然而,A. ferrooxidans对Fe2+的催化氧化速率缓慢和稳定性欠佳等问题仍然限制了其商业应用。因此,对A. ferrooxidans的固定化及其生物反应器研究是该技术进一步发展的关键。本文评述了A. ferrooxidans最新应用、存在的问题和解决办法,重点比较了目前文献中报道的各种A. ferrooxidans固定材料、方法,并对目前采用的各种固定化A. ferrooxidans生物反应系统的效率和结构等方面进行了讨论和分析。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌基因组分泌蛋白的初步分析

利用信号肽预测软件SignalP v3.0、跨膜螺旋结构预测软件TMHMM v2.0和非经典分泌蛋白预测软件SecretomeP对嗜酸氧化亚铁硫杆菌全基因组的3 218个氨基酸序列进行预测分析.结果表明在嗜酸氧化亚铁硫杆菌中有507个蛋白为分泌蛋白,其中分泌型信号肽120个(其中有9个为RR-motif亚组型信号肽),脂蛋白信号肽3个,Prepilin-like信号肽4个,非经典分泌蛋白380个.并对分泌型信号肽的长度分布、氨基酸使用频率和酶切位点的氨基酸使用频率作了统计.得分最高的100个非经典分泌蛋白中,有36个具有功能分类,主要是参与细胞壁、能量代谢及转运和结合的蛋白质.嗜酸氧化亚铁硫杆菌的这507个分泌蛋白所参与的生化过程可能发生在膜外的周质空间或是菌体外的场所,为该物种与矿物相互作用,以及对环境做出响应服务.     

氧化亚铁硫杆菌亚铁氧化活性与其对低品位铜矿浸矿速率关系的研究

氧化亚铁硫杆菌是一个具有很强生物浸矿能力的细菌,本文对3株分离得到的氧化亚铁硫杆菌及一株来自菌种中心(Acidithiobacillus ferrooxidans A．f)的铁氧化活性及其这些菌株对低品位黄铜矿浸出速率进行了研究。结果显示,在所有的4株A．f菌中,菌株CMS—F1和F10—ATCCC23270的铁氧化活性较高,其对黄铜矿生物浸出速率也高。进一步分析亚铁氧化活性对生物浸矿效率的影响时发现,在A．f菌中,氧化活性高的菌株,其对低品位黄铜矿的生物浸出效果也高。     

黄色短杆菌产L-组氨酸菌株的诱变育种

以黄色短杆菌为出发菌,采用诱变育种的方法选育得到一株能高产L-组氨酸的突变菌株。在加有150g·L-1葡萄 糖;35g·L-1硫酸铵;10g·L-1蛋白胨的发酵培养基中培养72h,产L-组氨酸128.28mg·L-1。     

Fe2+、Cu2+、Zn2+对植物生理特性影响的比较分析

以浸水处理为对照系统分析了Fe2+、Cu2+、Zn2+等金属离子对植物胁迫损伤相关的7个生理指标,并应用数理统计学和生物化学的相关原理和方法从氧自由基伤害的角度比较分析了这三种离子处理对植物生理特性的影响。结果表明:不同离子处理由于对植物造成的胁迫损伤不同,因而它们对植物生理特性的影响效应也有明显差异,并且这种差异与其所处理的离子胁迫性质间存在显著的关联性。     

农用低功率He—Ne激光的诱变效应和育种

什么是低功率Ｈｅ－Ｎｅ激光;低功率Ｈｅ－Ｎｅ激光的诱变效应及其在育种上的应用;低功率Ｈｅ－Ｎｅ激光的诱变机制。     

Adaptation of photosynthesis under iron deficiency in maize

This paper explores the effects of high light stress on Fe-deficient plants. Maize (Zea mays) plants were grown under conditions of Fe deficiency and complete nutrition. Attached, intact leaves of Fe-deficient and control plants were used for gas exchange experiments under suboptimal, optimal and photoinhibitory illumination. Isolated chloroplasts were used to study photosynthetic electron transport system, compromised by the induction of Fe deficiency. The reaction centers of PS II (measured as reduction of Q, the primary electron acceptor of P 680) and PS I (measured as oxidation of P 700) were estimated from the amplitude of light induced absorbance change at 320 and 700 nm, respectively. Plants were subjected to photoinhibitory treatment for different time periods and isolated chloroplasts from these plants were used for electron transport studies. Carbon dioxide fixation in control as well as in Fe-deficient plants decreased in response to high light intensities. Total chlorophyll, P 700 and Q content in Fe-deficient chloroplasts decreased, while Chl a/b ratio and Q/P 700 ratio increased. However, electron transport through PS II suffered more after photoinhibitory treatment as compared to electron transport through PS I or whole chain. Electron transfer through PS I+PS II, excluding the water oxidation complex showed a decrease in Fe-deficient plants. However, electron transport through this part of the chain did not suffer much as a result of photoinhibition, suggesting a defect in the oxidising side of PS II.     

Breeding for Yield Potential and Stress Adaptation in Cereals

The need to accelerate breeding for increased yield potential and better adaptation to drought and other abiotic stresses is an issue of increasing urgency. As the population continues to grow rapidly, the pressure on resources (mainly untouched land and water) is also increasing, and potential climate change poses further challenges. We discuss ways to improve the efficiency of crop breeding through a better physiological understanding by both conventional and molecular methods. Thus the review highlights the physiological basis of crop yield and its response to stresses, with special emphasis on drought. This is not just because physiology forms the basis of proper phenotyping, one of the pillars of breeding, but because a full understanding of physiology is also needed, for example, to design the traits targeted by molecular breeding approaches such as marker-assisted selection (MAS) or plant transformation or the way these traits are evaluated. Most of the information in this review deals with cereals, since they include the world's main crops, however, examples from other crops are also included. Topics covered by the review include the conceptual framework for identifying secondary traits associated with yield potential and stress adaptation, and how to measure these secondary traits in practice. The second part of the review deals with the real role of molecular breeding for complex traits from a physiological perspective. This part examines current developments in MAS and quantitative trait loci (QTL) detection as well as plant transformation. Emphasis is placed on the current limitations of these molecular approaches to improving stress adaptation and yield potential. The essay ends by presenting some ideas regarding future avenues for crop breeding given the current and possible future challenges, and on a multidisciplinary approach where physiological knowledge and proper phenotyping play a major role.     

Copper-Ligand Interactions and Physiological Free Radical Processes. pH-Dependent Influence of Cu2+ Ions on Fe2+-Driven OH- Generation

Prior to comparative studies on the reactivity of various copper complexes with respect to OH radicals, the influence of free Cu²⁺ ions on the superoxide-independent generation of OH radicals through Fenton assays and water gamma radiolysis has been tested in the present work.

Cu²⁺ ions have been shown to behave in a distinct manner towards each of these two production systems. As was logically expected from the noninvolvement of copper in OH^- radical production through gamma radioiysis, no influence of Cu²⁺ ions has been observed on the amount of radicals detected in that case. In contrast, Cu²⁺ ions do influence OH^- radical generation through iron-driven Fenton reactions, but differently depending on copper concentration.

When present in high concentrations, Cu²⁺ ions significantly contribute to OH^- radical production, which confirms previous observations on the reactivity of these in the presence of hydrogen peroxide. At lower levels corresponding to copper/iron ratios below unity on the contrary, Cu²⁺ ions behave as inhibitors of the OH^- production in a pH-dependent manner over the 1-6 range investigated: the lower the pH, the greater the inhibition.

The possible origin of this previously unreported inhibitory effect is discussed.