太赫兹(THz)光谱在生物大分子研究中的应用

太赫兹(THz)辐射是一种新型的远红外相干辐射源,近年来,在生物大分子研究中得到了广泛的应用,特别是在生物分子的结构和动力学特性等方面有着巨大的应用潜力.结合THz光谱的特点,介绍了利用THz光谱对蛋白质、糖类及DNA等生物大分子的探索研究,以及THz技术在测定水环境与生物分子相互作用等方面的应用.探讨了该技术在生物学领域应用中有待解决的问题及发展前景.     

外源β-胡萝卜素、光照对青霉PT95菌株菌核分化和类胡萝卜素产率的影响

初步研究了外源β-胡萝卜素和光照对青霉PT5菌株菌核分化和类胡萝卜素产率的影响。结果表明,在培养基中加入外源β-胡萝卜素后,PT5菌株渗出液出现的时间、菌核出现的时间延迟了,但菌核成熟的时间没变。培养基中的外源β-胡萝卜素浓度越大,其渗出液、菌核出现的时间越迟。外源β-胡萝卜素亦能降低PT5菌株的脂质过氧化水平和菌核中的类胡萝卜素含量。高氧胁迫的光照培养条件有利于PT95菌株的菌核分化和色素在菌核中的积累;与低氧胁迫的黑暗培养条件相比,其菌核生物量和类胡萝卜素产率分别增加了18．7％和101％。以上实验结果表明,若想获得高的菌核生物量和类胡萝卜素产率,应该尽可能在高氧胁迫、无抗氧化剂存在的条件下培养PT5菌株。     

真菌降解β-胡萝卜素的产香研究

从采自云南红河的31份烟草样品中分离筛选到5株可降解β-胡萝卜素的真菌,结合菌株形态及ITS序列分析对菌株进行分类鉴定。初步鉴定菌株YNCA9801为产黄青霉(Penicillium chrysogenum),YNCA9802为黄柄曲霉(Aspergillus flavipes),YNCA9803为枝孢霉(Cladosporium lignicola),YNCA9804为米曲霉(Aspergillus oryzae),YNCA9807为橘青霉(Penicillium citrinum)。菌株YNCA9804降解β-胡萝卜素可获得具果香味的发酵产物,样品通过GC-MS分析,发酵产物含有2-庚醇、2-壬酮和二氢猕猴桃内酯的致香物质。     

盐酸胍诱导CP43和CP47变性的太赫兹时域光谱技术研究

太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是近年来新兴的一种研究分子构型状态的技术. 把这项技术运用到两种光合膜蛋白CP43和CP47的研究上, 研究结果表明, 运用太赫兹时域光谱技术能有效地把具有相似结构的蛋白质区分开来, 这项技术也是监测蛋白质变性的一种有力工具. 在盐酸胍(GuHCl)作用下, CP47和游离叶绿素a(Chl a)的太赫兹(THz)振幅谱中都出现一个明显的位于1.8 THz处的峰. 我们认为这个峰来自于叶绿素a和盐酸胍的相互作用. 和CP43相比, CP47中的叶绿素a更易于和盐酸胍发生作用.     

盐藻β-胡萝卜素异构体胁迫积累的HPLC研究

采用HPLC技术分析了盐藻在胁迫条件下积累β-胡萝卜素异构体的规律.结果表明：胁迫条件增强,有利于全反式异构体积累,胁迫条件减弱有利于顺式异构体的积累.即: 32℃,10 000 lx,18%盐度积累的全反式异构体含量最多(2.593 mg/L),25℃,自然光照射,24%盐度积累的顺式异构体含量最多(0.630 mg/L);顺式异构体种类及数量随不同的胁迫条件而不同,25℃,自然光照射,24%盐度,培养30 d测到全反式异构体及2种顺式异构体,32℃,10 000 lx,18%盐度培养30 d测到全反式异构体及一种顺式异构体;相同胁迫条件不同时间异构体积累也不同.在18%盐度,25℃,10 000 lx光照条件下,0 d只测到全反式异构体,8 d,19 d分别测出全反式异构体及2种顺式异构体,34 d测到全反式异构体及一种顺式异构体.     

螺旋藻中β-胡萝卜素高效液相色谱测定方法的研究

采用高效液相色谱法直接测定螺旋藻中β-胡萝卜素组分的含量.色谱柱为YMC-pack ODS(4.6mm i.dx 150 mm,5μm),流动相为甲醇-乙腈-二氯甲烷(体积比60:30:10),在435nm波长处检测.研究结果表明:β-胡萝卜素的检测限为20ng,线性范围在4.60～36.80 mg/L,相关系数为0.9996,加样平均回收率为96.61%.方法准确、简便、快速,适用于螺旋藻及螺旋藻制品中β-胡萝卜素组分的检测.     

南丰蜜橘β-胡萝卜素羟化酶基因的克隆和序列分析

以南丰蜜橘[Citrus reticulata Blanco var.kinokuni(Tanaka)H.H.Hu]基因组DNA为模板,根据已报道的柑橘β-胡萝卜素羟化酶基因保守序列设计4对引物,进行PCR扩增,得到4条长度为470、761、294和991 bp的片段.将这些片段克隆到pMD18-T载体,并进行测序.测序结果拼接成1条2 326 bp的序列.分析发现该序列含6个内含子,7个外显子.内含子两侧有典型的GT-AG保守序列.该序列中预测的编码序列与温州蜜柑、拟南芥等植物的β-胡萝卜素羟化酶基因序列保守性达80%以上,表明该序列确实为β-胡萝卜素羟化酶基因.该基因编码了1个含311个氨基酸的蛋白.将该序列递交到GenBank数据库,序列号为AM408552.     

南丰蜜橘β-胡萝卜素羟化酶基因内含子的鉴定和分析

植物β-胡萝卜素羟化酶(简称β-羟化酶)是玉米黄素合成过程中的关键酶。柑橘、拟南芥、大白菜等多种植物β-羟化酶基因都已被克隆。柑橘中合成玉米黄素的中间产物β-隐黄素的含量远远高于其它植物,推测柑橘与其它植物的β-羟化酶基因相比有一些特殊的差异。本研究以南丰蜜橘为材料,克隆了柑橘β-羟化酶全长基因,并对该基因内含子进行定位和分析,结果表明南丰蜜橘β-羟化酶基因具有6个内含子,其中内含子6的长度远大于拟南芥和大白菜中相应的内含子。进一步研究发现内含子6中有两段特殊序列,一段长122 bp,另一段长95 bp。特别是122 bp序列两端具有反向重复序列,全序列中含有许多不同的转录起始原件。二级结构预测其对应RNA二级结构能构形成较稳定的发夹结构。     

粘性红圆酵母XJU-1产β-胡萝卜素的研究

目的:从粘性红圆酵母Rhodotorula mucilaginosaXJU-1中提取β-胡萝卜素并对其特性加以研究。方法:采用酸热法对发酵产物破壁,用丙酮∶石油醚(1∶1)萃取β-胡萝卜素,采用GB/T 5009.83-2003的HPLC方法测定β-胡萝卜素含量,以448nm波长的紫外分光光度吸收值计算出色素损失率来探讨β-胡萝卜素的稳定性。结果:该菌株在液体发酵培养基中生长72hβ-胡萝卜素含量高达389.2μg/g干重,经实验确定,葡萄糖是最有利于β-胡萝卜素生成的碳源;蛋白胨是生产β-胡萝卜素的最佳氮源。提取的β-胡萝卜素耐热性较好,需置于暗处保存。结论:该菌种β-胡萝卜素产率明显高于国内外已报道的,有很好的开发前景。     

培养方式对盐藻生长和积累β-胡萝卜素的影响

盐藻细胞生长和积累β-胡萝卜素的最佳条件存在差异,通过正交实验获得盐藻生长最适浓度C、N、P的分别为15、2．0、0．2mmol／L,累积β-胡萝卜素最适浓度分别为15、1．0,0．1mmol／L。比较了一次添加型、分次添加型、不完全更换型和完全更换型4种培养方法对生长和累积β-胡萝卜素的影响,发现完全更换型培养方式有利于β-胡萝卜素的积累。中途补给10mmol／L NaHCO3也有利于藻细胞积累β-胡萝卜素。在实验最佳条件下藻液中的β-胡萝卜素含量是对照的1．43倍。可采用先快速培养盐藻细胞、后更换培养基、添加NaHCO3分段培养方式以促进细胞大量合成β-胡萝卜素。     

三孢布拉氏霉发酵生产β-胡萝卜素的研究

利用三孢布拉氏霉发酵生产天然β－胡萝卜素。在30L发酵罐中,平均生物量31．3g干菌重／L发酵液和胡萝卜素1213．1mp／L;在3M³发酵罐中,平均生物量38.0g干菌重／L发酵液和胡萝卜素1146．5mg／L。将中试样品经HPLC分析,在总色素中β-胡萝卜素占92～96％,其他类胡萝卜素占8～4％;在β-胡萝卜素中,反式异构体占90～95％,9－、13－、15－顺式异构体占10～5％。结晶β－胡萝卜素呈多种形状,但大多数为两端锥形的棱柱体。在胡萝卜素提取中,工艺和技     

SERS观察在Pd OECC薄膜中β-胡萝卜素的基频和高阶拉曼模

利用有极高检测灵敏度的表面增强拉曼散射(SERS)技术,对吸附在银镜表面上的浓度较低的纯化的放氧核心复合物(Pd OECC)薄层进行了频移在250～3 100 cm-1范围内的拉曼光谱测量,除得到β-胡萝卜素分子的基频拉曼振动模外,在高频端还得到了许多弱峰.根据泛音和组合谱带选择定则分析,这些振动模式来自β-胡萝卜素分子的高阶拉曼光谱.还进行了Pd OECC在强光破坏前后的SERS光谱研究.在强光照射下,β-胡萝卜素分子的SERS光谱的散射强度明显降低,且线宽增加,说明强光照射不但改变了β-胡萝卜素的构象,而且也改变了β-胡萝卜素分子所处的微环境.其结果与强光照射前后吸收光谱的变化一致.另外,没有观察到Pd OECC薄层与银镜相互作用的其他新振动峰或Pd OECC中其他振动峰峰型的变化,可见Pd OECC在银镜表面保持原来的状态.这证明SERS技术在光合作用光破坏机理研究中的可行性.     

黄体素和β-胡萝卜素清除超氧阴离子和羟自由基能力的比较

利用抑制邻苯三酚自氧化法和番红花红漂白法分别检测离体条件下黄体素和β-胡萝卜素（从紫苜蓿叶片中提取的）对超氧阴离子（O2^-·）、羟自由基（·OH）清除作用的结果表明：黄体素清除O2^-·能力为β-胡萝卜素的2．78倍,清除·OH的能力是β-胡萝卜素的3.46倍。     

基于光谱特征和HSV变换融合MODIS影像的滇池叶绿素a浓度监测

使用实测高光谱数据,研究滇池水体的光谱特征,应用统计方法建立滇池叶绿素a浓度的高光谱反演模型,并基于滇池水体的光谱特征,运用HSV变换融合遥感影像技术,监测水体叶绿素a浓度分布。结果表明:滇池水体光谱的反射峰位于550和700nm附近;此2个反射峰的位置和大小对水体叶绿素a浓度的变化反应最敏感。随着水体叶绿素a浓度升高,2个反射峰的峰值越接近,同时,550nm附近反射峰向短波方向偏移,而700nm附近反射峰向长波方向偏移。用这2个反射峰峰值的差值作为参数建立的滇池水体叶绿素a浓度估测模型,其精度较高;HSV变换融合MODIS遥感影像的假彩色合成图能直观反演滇池水体叶绿素a浓度的空间分布。     

铜对类囊体膜叶绿素-蛋白质复合物组成和光谱特性的影响

菠菜和青菜类囊体膜经SDS-PAGE*可分别分离出8条和7条含叶绿素的区带。经Cu螯合剂处理后发现菠菜CPIa、青菜CPI_a、LHCP_2带缺失,菠菜CPIa_1 LHCP_2和青菜CPI减少,两者的LHCP_3明显增加。外源Cu(5mmol/L CuCl_2)可使菠菜CPa_1带缺失。青菜CP_a带缺失,并且使菠菜CPI带的吸收峰由678nm移到672nm,在652nm处有一微弱小肩,并且出现679nm荧光发射峰,表现出LHC-Ⅱ的某些光谱特性。同时使菠菜和青菜的LHCP_1和LHCP_2的吸收峰均由672nm分别移到668nm和669nm,并且使LHCP_2在724nm处产生较强的荧光发射,接近于LHC-Ⅰ的某些光谱特性。由此初步认为,铜可能通过变构作用来调节两个光系统间从作用中心到捕光色素蛋白复合物,以及二者捕光色素蛋白复合物本身之间的能量转移。     

不同浓度NaCl和光照强度对杜氏藻体内β-胡萝卜素含量的影响

以2种杜氏藻即巴氏杜氏藻和盐生杜氏藻为实验材料,在不同NaCl胁迫和光照(紫外线和高光照强度)进行培养的结果表明,细胞生长的最适盐度是2.0mol·L-1,高产β-胡萝卜素的最适盐度是3.5mol·L-1;紫外线下诱导的藻株环境适应能力较强,β-胡萝卜素含量较高;高光照强度(1080μmol·m-2·s-1)下诱导的杜氏藻β-胡萝卜素含量高;二步法培养的β-胡萝卜素含量比正常培养的提高2倍以上。     

菠菜类囊体LHC的叶绿素-蛋白中的叶绿素排列和方向的研究

用蔗糖梯度离心的方法,从胰蛋白酶处理叶绿体和对照叶绿体膜分离LHC。比较研究了它们的吸收光谱、荧光光谱、圆二色光谱和荧光偏振度的变化。观测到消化叶绿体LHC的吸收光谱除位于652nm的肩消失外,其它特征性吸收均无明显改变,荧光发射峰位和在670nm的C.D.信号峰位与对照相比发生偏移,叶绿素b和吸收≤670 Nm叶绿素a的荧光偏振度降低。结果说明含叶绿素b的蛋白和短波长叶绿素a的蛋白位于类囊体膜的外侧,胰蛋白酶消化引起LHC的构型改变,从而使色素与色素、色素与蛋白的相互关系及叶绿素分子排列和方向发生改变。讨论了LHC上蛋白构型、叶绿素分子机构和叶绿素分子间能量传递的相互关系。提出了蛋白质在色素能量传递过程中的作用。     

外源β-胡萝卜素、光照对青霉PT95菌株菌核分化和类胡萝卜素产率的影响

初步研究了外源β-胡萝卜素和光照对青霉PT95菌株菌核分化和类胡萝卜素产率的影响。结果表明,在培养基中加入外源β-胡萝卜素后,PT95菌株渗出液出现的时间、菌核出现的时间延迟了,但菌核成熟的时间没变。培养基中的外源β胡萝卜素浓度越大,其渗出液、菌核出现的时间越迟。外源β胡萝卜素亦能降低PT95菌株的脂质过氧化水平和菌核中的类胡萝卜素含量。高氧胁迫的光照培养条件有利于PT95菌株的菌核分化和色素在菌核中的积累;与低氧胁迫的黑暗培养条件相比,其菌核生物量和类胡萝卜素产率分别增加了18.7%和101%。以上实验结果表明,若想获得高的菌核生物量和类胡萝卜素产率,应该尽可能在高氧胁迫、无抗氧化剂存在的条件下培养PT95菌株。     

短小芽孢杆菌对盐藻SZ-05的生物量和β-胡萝卜素产量的影响

研究了短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)对盐藻空间诱变株系SZ-05(Dunaliella salina SZ-05)的生物量及β-胡萝卜素积累的影响。结果表明,短小芽孢杆菌显著提高了盐藻SZ-05的生物量和β-胡萝卜素的产量,明显降低了培养体系中的溶解氧和胞外多糖的含量。溶解氧的减少,使得藻细胞的光呼吸作用下降,光合作用速率提高,使藻细胞生物量增加。胞外多糖具有抗氧化作用,胞外多糖的减少可能进一步增加了β-胡萝卜素的合成,从而使β-胡萝卜素在胁迫条件下大幅度增加。