基因芯片技术及其应用

随着人类基因组计划的实施．能够对基因分子信息进行个别及大规模分析和检测的基因芯片技术得以诞生。由于其克服了传统核酸印迹杂交技术操作复杂、自动化程度低、检测效率低等缺点,得以飞速发展。现已在基因表达分析、DNA测序、多态性分析、基因诊断、药物筛选和药物开发、环境科学等领域得到了广泛的应用。     

细胞壁代谢与琯溪蜜柚果实成熟过程汁胞粒化的关系

以易发生汁胞粒化的老龄树和不易发生汁胞粒化的适龄树的琯溪蜜柚（Citrus grandis（L．）Osbeck‘Guanximiyou’1果实为材料,研究了果实成熟过程中汁胞粒化发生与细胞壁代谢的关系。结果表明：老龄树果实的汁胞粒化指数随着果实成熟而上升。在汁胞粒化发生过程中,汁胞维持较低的细胞壁降解酶[果胶甲酯酶（PE）、多聚半乳糖醛酸酶（PG）、纤维素酶（Cx）]活性,保持较高的细胞壁物质（原果胶、纤维素、半纤维素）含量;尤其在汁胞粒化的起动阶段和加快阶段,纤维素、半纤维素含量极显著增加。相反,适龄树果实的汁胞粒化指数在果实成熟过程中变化不大,汁胞中细胞壁降解酶活性较高,促进原果胶、纤维素、半纤维素等细胞壁物质的降解,保持较低的细胞壁物质含量,使汁胞发育正常、柔软多汁。这说明PE、PG、Cx活性和原果胶、纤维素、半纤维素含量与錧溪蜜柚汁胞粒化密切相关。     

响应面分析优化L-色氨酸清液发酵培养基

L-色氨酸是八种必需氨基酸之一,随着L-色氨酸应用市场的不断扩大,进行发酵法生产L-色氨酸的研究具有重要的现实意义。为了提高L-色氨酸产量,本文利用响应面分析法对L-色氨酸清液发酵培养基进行优化。利用优化培养基进行发酵,考察清液发酵对L-色氨酸发酵过程中生物量、L-色氨酸产量、副产物生成量的影响。结果表明:在优化条件下利用清液发酵培养基发酵,乙酸含量与原工艺相比降低了(6.75±1.26)%,L-色氨酸产量提高了(16.54±1.15)%,实验值与响应面分析预测值基本相符。     

广东惠东莲花山白盆珠药用植物资源分析

通过实地调查和文献查证,确证广东惠东莲花山白盆珠自然保护区内共有940种(含变种)药用植物,隶属于188科578属,包括蕨类植物66种、裸子植物16种和被子植物858种。对区内药用植物习性特点、药用部位和优势科的分析表明,药用植物功能类型以清热解毒为主,占21.56%;珍稀保护植物23种,包括15种兰科植物;莲花山白盆珠药用植物种数比面积为0.07,与邻近的象头山相近,低于鼎湖山、南昆山和罗浮山。此外,文中列出了区内具有较好应用前景的常见药用植物种类及其药用功能和自然生境。     

浙江丽水中华大蟾蜍和黑眶蟾蜍蝌蚪对水位变化的表型响应

全球气候变暖引发栖息地干涸将对生活在水中的无尾类幼体提出了挑战。通过浙江丽水中华大蟾蜍(Bufo gargarizans)和黑眶蟾蜍(Duttaphrynus melanosticus)蝌蚪在实验条件下对不同水位变化的表型响应,检测表型可塑性的遗传性和环境近因性影响。结果表明,水位变化对中华大蟾蜍蝌蚪早期发育历期、头宽和体重影响不显著,对体长影响显著,其中逐减水位最大、恒低水位最小,慢波、恒高与快波、逐增水位依次减少;水位变化对黑眶蟾蜍蝌蚪早期发育历期、体长、头宽和体重影响均显著;发育历期以恒高水位最大,恒低水位最小;体长以逐减水位最大,恒低、快波和慢波水位显著偏小,逐增和快波水位居中;头宽以恒低水位最小,逐增水位居中,其余较大;体重以恒低水位最小、恒高水位最大,其余居中。水位变化对中华大蟾蜍蝌蚪的变态时间、体长、头宽和体重影响均不显著;水位变化对黑眶蟾蜍蝌蚪的变态时间、体长和体重影响均显著,对头宽影响不显著;恒低水位的变态时间最长,恒高水位的变态时间最短,其他水位变化之间差异不显著;恒高水位的体长最大,恒低和快波水位最小,其他居中;逐增和快波水位的体重最大,恒低水位最小。研究结果表明,繁殖季节不同的中华大蟾蜍和黑眶蟾蜍蝌蚪响应水位变化的表型可塑性差异显著,长期在容易发生干旱和水位变化的冬季繁殖的中华大蟾蜍蝌蚪的表型可塑性低,在雨水充沛的春季繁殖的黑眶蟾蜍蝌蚪的表型可塑性高,表现出表型可塑性的种间差异和遗传性;在早期发育过程中,两种蝌蚪体长的共同的表型变异与缺乏遗传基础的环境近因性影响有关;黑眶蟾蜍蝌蚪对低水位或水位下降作出减速分化的消极响应,响应程度与环境信号的强弱直接相关。     

有机碳对海洋着色菌YL28去除无机三态氮的影响

【目的】在无机三态氮(氨氮、亚硝氮和硝氮)共存的模拟海水水体中,阐明有机碳尤其是海藻寡糖对海洋着色菌(Marichromatium gracile)YL28生长及去除无机三态氮的影响规律。【方法】采用次溴酸钠氧化法、N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法和紫外分光光度法分别测定水体中氨氮、亚硝氮和硝氮的含量,菌体生物量采用比浊法测定。【结果】在光照厌氧环境中,小分子有机酸盐(乙酸钠、丙酮酸钠、琥珀酸钠和柠檬酸钠)是YL28生长和去除无机三态氮的良好有机碳,亚硝氮、硝氮和氨氮去除率分别达到97.92%、99.98%、73.23%-87.15%。单糖(葡萄糖和果糖)、双糖(麦芽糖和蔗糖)和寡糖(壳寡糖和海藻寡糖)是YL28可利用的有机碳,亚硝氮和硝氮去除率分别达到99%和87%以上,氨氮去除率在44.82%-54.53%之间。多糖(β-环糊精、淀粉、黄原胶、琼脂粉、海藻酸钠和卡拉胶)不是菌体利用和去除无机三态氮的有机碳。酵母提取物可作为菌体生长、去除硝氮和亚硝氮的良好有机碳,但严重抑制氨氮去除。海藻酸钠、β-环糊精和卡拉胶分别与乙酸钠共存时,YL28生长和对无机三态氮去除能力与乙酸钠为唯一有机碳的水平相当。乙酸钠体系中添加海藻寡糖,YL28生长速率、最大生物量以及氨氮的去除速率和最大去除率均升高,添加酵母提取物时,生长速率和最大生物量升高,但氨氮去除速率和最大去除率降低。黑暗厌氧环境下,以乙酸钠和氨氮为唯一有机碳和氮源时,YL28不生长,但在无机三态氮共存时,则能良好生长并去除无机三态氮。【结论】在无机三态氮共存海水体系和厌氧条件下,无论是光照还是黑暗环境,YL28均能良好地生长和去除无机三态氮,小分子有机酸盐(乙酸钠、丙酮酸钠、琥珀酸钠、柠檬酸钠)是其良好的有机碳,相对而言,乙酸钠和丙酮酸钠更好。海藻寡糖与乙酸钠复合可提高菌体生长和脱氮能力。本研究为研制开发高效脱氮微生物制剂及其合理性应用提供了指导。     

固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans) YLK20去除无机氮的影响因素

【背景】不产氧光合细菌(Anoxygenicphototrophicbacteria,APB)作为一类重要的微生物资源,在水产养殖水体氮污染的修复方面已有广泛研究与应用。养殖水体环境复杂,含多种有机物,尤其是有机氮显著影响菌体除氮功效。【目的】在高浓度无机三态氮(氨氮、硝氮和亚硝氮)共存体系中,阐明小分子有机碳、有机氮和盐度对固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans) YLK20去除无机三态氮的影响规律及机制,挖掘针对性强和适应性广的高效除氮菌株。【方法】采用RAST和KEGG方法分析YLK20基因组碳氮代谢途径及耐盐机制;采用次溴酸钠氧化法、紫外和N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法分别测定氨氮、硝氮和亚硝氮含量。【结果】基因组显示,YLK20拥有EMP、HMP、TCA、固氮、氨化、氨同化和反硝化碳氮代谢途径,含有soh B、nha C、bet B和gbs A等多种耐盐基因。丙酮酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠、乙醇和甘露醇是YLK20生长和去除无机三态氮的良好有机碳,葡萄糖和果糖的存在降低了无机三态氮去除能力,蔗糖体系中硝氮和亚硝氮能被良好去除,但氨氮去除能力较低。在高浓度蛋白胨(3.21 g/L)和尿素(1.43 g/L)体系中,YLK20仍能高效去除无机三态氮。YLK20能在3%盐度内生长良好,低盐度时该菌株能良好去除无机三态氮,高盐度时亚硝氮去除能力受到严重抑制。YLK20对海水和淡水实际养殖水体中的无机三态氮有良好去除效果。【结论】YLK20主要通过氨同化和反硝化途径去除无机三态氮,尤其在高浓度有机氮环境中也能高效去除;该菌株适应盐度范围广,兼可适用于淡水和海水养殖水体;该菌株生长和无机三态氮去除影响因素、规律及除氮机制的阐明,可为APB微生物制剂的合理应用提供指导。     

米根霉乙醇脱氢酶(ADH)突变菌株的诱变选育

米根霉发酵生产L-乳酸过程中,由于丙酮酸在丙酮酸脱羧酶、乙醇脱氢酶(ADH)催化下生成乙醇,使得丙酮酸向乳酸转化的流量减少。采用亚硝基胍(NTG)诱变米根霉AS3．3462孢子液,诱变剂量为0．15 mg/ mL时,致死率为70%～80%。在含丙烯醇的YPD筛选培养基上筛选获得两株ADH活力降低的突变株mut-1和mut-2,检测突变株mut-1和mut-2的最大ADH活力分别为35．67和43．09U/mL,是原始菌株的41．63%和50．29%。发酵72h后,原始菌株的乙醇与乳酸浓度分别为28．9g/L和40．31g/L,而mut-1和mut-2突变株的乙醇产量分别为4．87g/L和6．56g/L,乳酸产量为54．45g/L和44．07g/L。在相同的发酵条件下,米根霉ADH突变株mut-1和mut-2对还原糖的利用速率高于出发菌株,其生物量积累亦高于出发菌株。     

高脱氮活性海洋着色菌YL28生物膜特性

【背景】细菌生物膜在废水处理领域显示出良好的前景,但目前应用于海水养殖水体处理的菌株主要源自淡水菌株,存在难以适应海水高盐环境的问题。源自红树林的海洋着色菌(Marichromatiumgracile)YL28应用于海水养殖水体处理,不仅具有高效除氮能力,而且趋光贴壁能力很强。【目的】阐明海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28的生物膜形成特性和规律,以期为海水养殖水体生物膜反应系统的开发和应用提供参考。【方法】以生物膜和游离菌体生物量、脱氢酶活性、生物膜多糖含量和蛋白含量、无机三态氮去除活性为测定指标,在光照厌氧环境中研究海洋着色菌YL28菌株的生物膜形成规律、生物活性和脱氮效果。【结果】随着时间延长,4 000 lx光照时游离菌体生物量逐渐升高,但在稳定期前快速降低,而成膜生物量经过延滞期后逐渐升高并趋于稳定,表明培养过程中游离菌体能趋光贴壁生长并形成生物膜。在0-5 000 lx光照范围内培养4 d,低光照强度(500 lx)时成膜率(71.21%)最高,1 000-4 000 lx光照强度下成膜率虽然不是最高(54.64%-68.66%),但适宜菌体成膜,膜生物量干重达到0.60-0.80 mg/cm2。除了5 000 lx光照对成膜菌体脱氢酶活性有不利影响外,成膜菌体和游离菌体脱氢酶活性随光照强度升高而升高,而且没有明显差异。生物膜的形成会导致光反应器内部光照受限,但反应器内部游离菌体的脱氢酶活性并没有降低,由此表明,培养液中的菌体主要在生物膜及其界面生长并游离扩散至培养液中。随光照强度(1 000-5 000 lx)和培养时间(4-10 d)的变化,胞外复合物(Extracellularpolymericsubstances,EPS)中蛋白含量变异较大,多糖含量变化较小;随时间延长,蛋白含量升高,其中3 000 lx时蛋白含量最高;4 000 lx时生物膜菌体与游离菌体脱氮活性相比,单位质量菌体的氨氮和亚硝氮去除活性未受到明显影响,而硝氮去除活性有所降低。【结论】海洋着色菌YL28具有良好的生物膜形成能力,其成膜过程主要是菌体趋光贴壁生长成膜,成膜菌体具有良好的脱氮活性,这为利用生物膜系统消除海水养殖水体氮污染奠定了基础。