石油发酵长链二元酸的研究——(Ⅰ)二元酸产生菌的筛选方法、菌种鉴定及产物分析

微生物能将正烷烃分子两末端氧化成二元脂肪酸。我们设计了应用指示菌筛选产二元酸菌株的方法,并对产短链二元酸之解脂假丝酵母192(Candida lipolytica 192),和热带假丝酵母79(Candida tropicalis 79),用MNNG诱变育种,挑选在十五烷及十三烷 1:13二羧酸培养基上不生长或生长极差,可能是因β氧化受阻而积聚长链二元酸的突变种进行发酵。发酵产物经熔点测定、质谱分析、元素分析、气相色谱和红外光谱分析,证明为α,ω-十三烷1:13二羧酸。发酵产量解脂假丝酵母94为8.1克/升,热带假丝酵母N-15和N-26分别为14克/升和10克/升。 三株指示菌、不动杆菌(Acinetobacter sp)I_7、C_5和C_(11),对一元酸及二元酸的利用有差异,I_7能利用六碳以上二元酸及一元酸,C_5能利用八碳以上二元酸及一元酸,而C_(11)则只能利用一元酸生长。因此可以根据发酵液在这一组指示菌上的反应,筛选短链二元酸的产生菌。对应用指示菌作二元酸定量测定的方法也进行了讨论。     

热带假丝酵母转化烷烃过程中P450酶活的研究

a-、ω-长链二元酸(α-、ω-Long Chin Dicarboxylic Acid,DCA)是一种重要的化工原料,是合成工程塑料、香料、耐寒性增塑剂、涂料和液晶等物质的主要原料.目前,人们主要通过热带假丝酵母(Candidatropicalis)代谢烷烃来生产从DCA11到DCA18等不同碳链长的二元酸[1,2].多年来在各种微生物,尤其是假丝酵母的烷烃氧化途径方面有大量的研究[3,4].在假丝酵母转化烷烃生成长链二元酸的代谢过程中[5-7],烷烃被吸引进入细胞后,首先经过细胞色素P450酶(Cy-tochrome P450)氧化生成a-一元醇,再进一步被氧化生成a-一元酸,引过程称为a-氧化.     

Flaveria属C_4种和C_3-C_4中间型种杂交一代的CO_2交换特性

用Flaveria属不同的C_4种和C_3-C_4中间型种杂交,鉴定了杂种F_1 C_4光合CO_2的交换特性。结果表明:F.brownii(C_4)和F.floridana(C_3-C_4)正反交F_1表观光合强度在两亲值之间,有的植株偏向C_4亲本,有的偏向C_3-C_4亲本。利用这种偏向分布可从F_1中选出高光合能力的材料。从F.palmeri(C_4)和F.pubescens(C_3-C_4);F.brownii(C_4)和F.floridana(C_3-C_4);F.palmeri(C_4)和F.floridana(C_3-C_4);F.trineroia(C_4)和F.anomala(C_3-C_4)的正反交,可以看出:用C_4作父本,杂种F_1具有类似C_4种的耐高温的光合特性。从O_2抑光合反应看,F_1接近中亲值,稍偏向C_3-C_4亲本。CO_2补偿点却与C_4亲本相似,不因正反交而发生偏向分布。通过遗传操作,有可能将C_4光合特性传递给C_2植物。     

环境条件对植物稳定碳同位素组成的影响

植物稳定碳同位素技术是近年兴起的一项快速、可靠的技术。利用稳定碳同位素技术可以揭示碳同化的过程的许多方面的信息。1 3C和1 2 C同位素效应 ,使它们在进行碳循环时发生稳定碳同位素的分馏。植物光合作用过程中CO2 经气孔扩散分差和RUBPCase及PEPCase羧化分馏是造成植物稳定碳同位素比率 (R =1 3C/ 1 2 C)不同于源CO2 中碳同位素比率的主要原因。遗传因素和环境因子同时决定植物碳同位素组成。植物稳定碳同位素技术同时还是古气候重建和预测未来环境变化的理论基础。本文综述了光照、温度、水分、二氧化碳、矿质营养、盐分和大气污染物等环境因素对植物稳定碳同位素组成影响方面的研究进展。     

热带假丝酵母脂肪醛脱氢酶基因CtAld1和CtAld2的功能评价

【目的】热带假丝酵母是发酵法生产二元酸的重要工业菌株,具有较高的ω-氧化活性。脂肪醛脱氢酶在ω-氧化途径中起重要作用,催化脂肪醛生成脂肪酸,但其具体催化功能及对细胞生理影响还未被系统研究。本文通过删除脂肪醛脱氢酶基因CtAld1和CtAld2鉴定了其在ω-氧化途径中的功能。【方法】通过基因组信息挖掘获得热带假丝酵母脂肪醛脱氢酶基因CtAld1和CtAld2序列,在此基础上,通过同源重组敲除CtAld1和CtAld2基因。考察突变株的生长和胞内脂肪醛脱氢酶活性变化,并评价CtAld1和CtAld2基因敲除对细胞二元酸合成能力的影响。【结果】分别获得了热带假丝酵母突变株XZX-1(ΔCtAld1/ΔCtAld1)、XZX-2(ΔCtAld2/ΔCtAld2)和XZX-12(ΔCtAld1/ΔCtAld1,ΔCtAld2/ΔCtAld2)。在以十二烷为唯一碳源的培养基中,敲除CtAld2基因显著抑制细胞的生长,胞内脂肪醛脱氢酶活性降低为出发菌株的30%;敲除CtAld1基因尽管会使细胞损失一部分醛脱氢酶活性,但能够一定程度地提升细胞在十二烷中的生长性能。敲除CtAld1或CtAld2会降低菌株二元酸产量,组合敲除CtAld1和CtAld2严重削弱菌株十二碳二元酸的合成能力。【结论】CtAld2对热带假丝酵母细胞的生长和十二碳二元酸的合成具有重要作用,缺失CtAld1或CtAld2基因降低细胞的二元酸合成能力。CtAld1和CtAld2可作为热带假丝酵母ω-氧化途径代谢工程改造的潜在靶点。     

环境条件对植物稳定碳同位素组成的影响

植物稳定碳同位素技术是近年兴起的一项快速、可靠的技术。利用稳定碳同位素技术可以揭示碳同化的过程的许多方面的信息。13C和12C同位素效应,使它们在进行碳循环时发生稳定碳同位素的分馏。植物光合作用过程中CO2经气孔扩散分差和RUBPCase及PEPCase羧化分馏是造成植物稳定碳同位素比率(R=13C/12C)不同于源CO2中碳同位素比率的主要原因。遗传因素和环境因子同时决定植物碳同位素组成。植物稳定碳同位素技术同时还是古气候重建和预测未来环境变化的理论基础。本文综述了光照、温度、水分、二氧化碳、矿质营养、盐分和大气污染物等环境因素对植物稳定碳同位素组成影响方面的研究进展。     

产长链二元酸热带假丝酵母酸分泌过程研究

热带假丝酵母（C．tropicalis）是长链二元酸发酵生产中常用菌种。其二元酸分泌过程是烧烃代谢过程中的重要步骤,pH在7．4～8．2范围内,足够高的pH对分泌和产酸是必需的。二元酸钠盐明显不利于分泌过程。二元酸的分泌相对于胞内ω一氧化过程是快速过程。建立了一种用于研究分泌过程的方法,利用静息细胞在缓冲溶液中分泌所引起的溶液pH变化来获得酸分泌量的在线数据。     

高产十四碳二元酸的新菌株

中国科学院微生物研究所陈远童教授在石油微生物领域 ,微生物正烷烃代谢产物和代谢途径的基础理论研究以及微生物发酵正烷烃生产长链二元酸系列产品的应用开发研究中 ,取得优异成绩 ,尤其通过国家“八五”和“九五”科技攻关 ,先后培育出高产十五碳二元酸 (DC15)、十二碳二元酸 (DC12 )和十三碳二元酸 (DC13) 3株高产突变株 ,通过代谢调控和过程优化 ,在 2 5吨罐中试和 2 0吨罐规模工业生产试验研究中 ,把DC15、DC12 和DC13的发酵产酸水平稳定在 1 80～ 2 0 0g/L的国际领先水平。并率先在国内建成国际上首家千吨级规模的二元酸生产工…     

碳同位素示踪技术及其在陆地生态系统碳循环研究中的应用与展望

碳同位素示踪技术具有高度的专一性和灵敏度,经过几十年的发展,形成了一系列成熟的标记方法,在陆地生态系统碳循环过程的研究中已得到广泛应用。目前,自然丰度法、与13C贫化示踪技术结合的自由空气中气体浓度增加(FACE)实验、脉冲与连续标记法以及碳同位素高丰度底物富集标记法是研究陆地生态系统碳循环过程常用的碳同位素示踪方法;通过将长期定位实验和室内模拟实验结合,量化光合碳在植物-土壤系统的传输与分配特征,明确植物光合碳对土壤有机质的来源、稳定化过程的影响及其微生物驱动机制;阐明土壤碳动态变化(迁移与转化)和新碳与老碳对土壤碳库储量的相对贡献,评估有机碳输入、转化与稳定的生物与非生物微观界面过程机制。然而,生态系统碳循环受气候、植被、人为活动等多因素影响,碳同位素技术需要结合质谱、光谱技术实现原位示踪,结合分子生物学技术阐明其微生物驱动机制,从而构建灵敏、准确、多尺度、多方位的同位素示踪技术体系。因此,该文以稳定碳同位素为主,综述了碳同位素示踪技术的原理、分析方法和在陆地生态系统碳循环过程中的应用进展,归纳总结了碳同位素示踪技术结合原位检测技术和分子生物学技术的研究进展和应用前景,并对碳同位素示踪技术存在的问题进行了分析和展望。     

长链二元酸及其二步开发有待解决的问题

科学家们在微生物发酵生产二元酸的研究领域,虽然经过几十年的基础理论研究和应用开发研究,取得重大进展,达到工业生产水平,但是还有工作要做,尤其是二元酸的二步开发研究,还仅仅是开始阶段。 理论研究和应用研究 某些长链二元酸,其发酵产酸水平已突破200g/L大关,但多数二元酸只有150～180g/L水平,如何通过基因工程方法,构建β-氧化阻断型和ω-氧化扩大型工程菌,再通过发酵过程的计算机优化控制,进一步提高二元酸产量、降低     

碳同位素示踪技术及其在陆地生态系统碳循环研究中的应用与展望

碳同位素示踪技术具有高度的专一性和灵敏度, 经过几十年的发展, 形成了一系列成熟的标记方法, 在陆地生态系统碳循环过程的研究中已得到广泛应用。目前, 自然丰度法、与¹³C贫化示踪技术结合的自由空气中气体浓度增加(FACE)实验、脉冲与连续标记法以及碳同位素高丰度底物富集标记法是研究陆地生态系统碳循环过程常用的碳同位素示踪方法; 通过将长期定位实验和室内模拟实验结合, 量化光合碳在植物-土壤系统的传输与分配特征, 明确植物光合碳对土壤有机质的来源、稳定化过程的影响及其微生物驱动机制; 阐明土壤碳动态变化(迁移与转化)和新碳与老碳对土壤碳库储量的相对贡献, 评估有机碳输入、转化与稳定的生物与非生物微观界面过程机制。然而, 生态系统碳循环受气候、植被、人为活动等多因素影响, 碳同位素技术需要结合质谱、光谱技术实现原位示踪, 结合分子生物学技术阐明其微生物驱动机制, 从而构建灵敏、准确、多尺度、多方位的同位素示踪技术体系。因此, 该文以稳定碳同位素为主, 综述了碳同位素示踪技术的原理、分析方法和在陆地生态系统碳循环过程中的应用进展, 归纳总结了碳同位素示踪技术结合原位检测技术和分子生物学技术的研究进展和应用前景, 并对碳同位素示踪技术存在的问题进行了分析和展望。     

利用次溴酸盐氧化结合盐酸羟胺还原法测定大气气溶胶样品铵态氮同位素

硝酸铵、硫酸铵和硫酸氢铵等铵盐作为PM_2.5中主要的二次无机气溶胶污染物,在灰霾形成过程中发挥了重要作用.关于其来源及转化过程的研究备受关注.本文在前人研究基础上,基于稳定同位素分析技术改进了样品进样量,增加了调节浸提液pH的步骤,给出了一种能够快速、准确测量大气样品中铵态氮同位素的化学转化方法.即向含有0.25 μg·mL^-1铵态氮的4 mL大气气溶胶滤膜样品浸提液中加入碱性次溴酸盐溶液,使铵盐(NH₄⁺)氧化为亚硝酸盐(NO₂^-);然后通过调节pH值,在 pH<0.3 的条件下,使用盐酸羟胺将亚硝酸盐(NO₂^-)还原为氧化亚氮气体(N₂O),最终通过Precon-GasBench-IRMS系统的连用实现大气气溶胶样品中的铵态氮同位素的测定.该方法所需进样含量低,避免了剧毒易制爆试剂的使用,重复测试精确度可达到0.2‰(n=10).通过调节大气气溶胶滤膜样品浸提液的pH可提高还原效率(约100%).测量精确度和准确度满足了大气气溶胶中颗粒态铵的测定,有助于进一步开展大气铵盐的来源、化学转化过程、传输沉降等研究.     

哺乳动物化石牙齿釉质的碳、氧同位素组成与古气候重建方面的研究进展

哺乳动物化石牙齿釉质能有效地抵抗成岩作用的影响,并保存原始的碳、氧稳定同位素组成信息。通过对食草类哺乳动物化石牙齿釉质同位素组成的分析可以重建这些动物生存时代的古气候。釉质碳酸盐的碳同位素组成响应于取食植物的碳同位素组成,藉此可以恢复陆地生态系统中C3和C4植物的分布比例,这个比例主要受控于大气的CO2水平、气压和光照等因素,与不同的纬度带和气候带有关;釉质磷酸盐的氧同位素组成响应于饮用水的氧同位素组成,饮用水来源于大气降水,其氧同位素组成响应于温度变化,所以釉质的氧同位素组成与气温之间有显著的线性相关,藉此可以计算地史时期的年平均温度、绘制气候的冷暖变化曲线。     

水生生态系统的碳循环及对大气CO2的汇

水生生态系统,特别是海洋无疑是大气CO2的一个巨大的汇。海洋对大气CO2的汇以及大气圈和海洋之间碳的变换量在很大程度上取于混合层碳酸盐化学、水中溶解碳的平流传输、CO2通过空气－－海水界面的扩散、海洋生物生产和所产生的有面碳化合物的沉隆等,现在已建立和发展了多种海洋碳子模型以对CO2的汇进行估测。根据国内外研究资料,综述了水生生态系统碳循环过程及“生物泵”作用机制等方面的研究进展;介绍了两大类主要的海洋碳子模型：厢式模型和普通环流模型,采用这些模型对海洋碳汇的估算约为1.2-2.4GtC/a;分析了湖泊、河流等对大气CO2汇的特点及向海洋的转移,并对影响水体生态系统碳循环和大气CO2汇的因素进行了讨论。     

水生生态系统的碳循环及对大气CO2的汇

水生生态系统,特别是海洋无疑是大气CO2的一个巨大的汇.海洋对大气CO2的汇以及大气圈和海洋之间碳的变换量在很大程度上取决于混合层碳酸盐化学、水中溶解碳的平流传输、CO2通过空气--海水界面的扩散、海洋生物生产和所产生的有机碳化合物的沉降等,现在已建立和发展了多种海洋碳子模型以对CO2的汇进行估测.根据国内外研究资料,综述了水生生态系统碳循环过程及"生物泵”作用机制等方面的研究进展;介绍了两大类主要的海洋碳子模型厢式模型和普通环流模型,采用这些模型对海洋碳汇的估算约为1.2～2.4GtC/a;分析了湖泊、河流等对大气CO2汇的特点及向海洋的转移,并对影响水体生态系统碳循环和大气CO2汇的因素进行了讨论.     

高寒草旬消费者种群稳定碳、氮同位素组成的海拔分异

通过测定青藏高原东部高寒区不同海拔主要植物和消费者种群（雀形目鸟类和小型哺乳类）的稳定碳、氮同位素比值,研究了高寒草甸消费者种群同位素组成特征及其影响因素。结果表明：植物平均稳定碳同位素随海拔升高表现出明显的增加趋势;消费者种群稳定碳、氮同位素随海拔的升高有明显的富集效应。雀形目鸟类种群稳定碳、氮同位素随海拔的升高均呈明显增加趋势;小型哺乳类稳定碳同位素随海拔上升不明显,而稳定氮同位素具有明显的增大趋势。消费者种群稳定碳、氮同位素沿海拔梯度的富集效应,一方面与植物稳定同位素在海拔梯度上的富集密切相关;另一方面与海拔和纬度变化所引起一系列环境因子的变化在一定程度上影响到动物的稳定同位素分布模式。另外,在高寒草甸地区,与雀形目鸟类相比,小型哺乳类在动物稳定同位素组成的代谢过程中更容易受到环境改变的影响。     

高寒草甸消费者种群稳定碳、氮同位素组成的海拔分异

通过测定青藏高原东部高寒区不同海拔主要植物和消费者种群（雀形目鸟类和小型哺乳类）的稳定碳、氮同位素比值,研究了高寒草甸消费者种群同位素组成特征及其影响因素。结果表明：植物平均稳定碳同位素随海拔升高表现出明显的增加趋势;消费者种群稳定碳、氮同位素随海拔的升高有明显的富集效应。雀形目鸟类种群稳定碳、氮同位素随海拔的升高均呈明显增加趋势;小型哺乳类稳定碳同位素随海拔上升不明显,而稳定氮同位素具有明显的增大趋势。消费者种群稳定碳、氮同位素沿海拔梯度的富集效应,一方面与植物稳定同位素在海拔梯度上的富集密切相关;另一方面与海拔和纬度变化所引起一系列环境因子的变化在一定程度上影响到动物的稳定同位素分布模式。另外,在高寒草甸地区,与雀形目鸟类相比,小型哺乳类在动物稳定同位素组成的代谢过程中更容易受到环境改变的影响。     

沉水植物稳定碳同位素组成及影响因素分析

青康公路沿线一些河流和湖泊中同种沉水植物－－龙须眼子菜（Potamogeton pectinatus）的稳定碳同位组成（δ^13C）变化在－10.92‰-22.07‰之间,这些龙须眼子菜的δ^13C值大小为盐水湖＞淡水湖＞河流。根据沉水植物的碳同位素分馏模式,对影响龙须眼子菜碳同位素组成的环境因素进行了探讨。结果表明,龙须眼子菜的碳同位素组成受水体环境因素影响。     

十五碳二元酸发酵过程中β氧化的控制

目的：提高烃酸转化率,降低发酵法生产十五碳二元酸成本。方法：考察几种碳源和β氧化抑制剂丙烯酸对菌体生长、烃酸转化率及产酸的影响,并对乙酸钠的作用机制进行讨论。结果：发酵培养基加入的几种碳源中,乙酸钠对十五碳二元酸发酵影响最大。加入0．4（W／V）乙酸钠,转化率比对照组提高21％,产酸量比对照组提高22．5％;转入产酸期后加入0．1（WV）丙烯酸,产酸进一步提高16％。结论：乙酸钠和丙烯酸能够部分控制β氧化,可以有效降低发酵法生产十五碳二元酸成本。     

加拿大温带落叶林生态系统氢氧同位素组成研究

陆地生态系统氢氧稳定同位素能为陆地与大气的水分交换和陆地生态系统水文循环研究提供独特的示踪信息。基于2009年生长季加拿大落叶林生态系统氢氧稳定同位素组成及环境要素的观测数据,分析了生态系统不同来源液态水和大气水汽同位素组成的时空变化特征,分析了生态系统蒸散与土壤蒸发的同位素组成和同位素通量(Isoflux)的变化特征,并讨论了主要的环境控制因素。结果表明,生态系统中不同来源液态水的同位素组成差别较大,与枝条水和土壤水相比,叶片水同位素组成最富集且变化幅度最大。大气水汽H_2~(18)O和HDO同位素组成随着高度升高而降低,水汽同位素值日变化呈"W"型分布,上午水汽同位素值降低,正午有一定的起伏,傍晚回升。水汽同位素组成与大气湿度有显著的相关性,大气水汽过量氘下午均值与表面相对湿度和水汽混合比的相关系数分别为-0.61(P0.01)和-0.57(P0.01)。受蒸腾速率和叶水同位素富集程度的共同作用,白天蒸散H_2~(18)O组成在正午和傍晚高,下午低。Isoflux的计算结果表明白天下垫面蒸散有助于大气水汽同位素富集,蒸散同位素通量最高可达147.5 mmol m~(-2)s~(-1)‰。本研究结果能为同位素水文模型提供数据支持和理论参考。