植物病害防治相关微生物组研究进展与展望

微生物是人类活动过程中重要的生物资源。植物及其根围土壤中生存着大量多种多样的微生物,这些微生物与植物健康之间存在着密不可分的关系。近年来,基因测序技术的快速发展为植物微生物组结构和功能的研究提供了极大的便利,多种植物相关的微生物组得到了解析。同时更多研究者聚焦于植物病害相关的微生物组研究,通过差异分析,发现了一些特定的有益于植物健康的微生物菌群。此外,植物根围或根内微生物塑造的内在原理也得到了进一步的揭示。一系列植物微生物组研究为植物病害防治和新的微生物资源的挖掘提供了更多思路。     

水相中氢气浓度检测方法的建立

近年来,研究表明氢分子具有广泛的生物学效应,饮用富氢水（hydrogen-rich water,HRW）是其主要的摄取方法,但目前对于水相中氢气浓度检测方法的研究甚少。为了建立适用于测定水相中氢气浓度的检测方法,利用纯水氢气发生器制备饱和富氢水。然后,利用氢气微电极直接测定水相中的氢气浓度,结果表明,在不同氢气浓度范围内（0～1.620 0 mg·L-1和0～0.202 5 mg·L-1）,氢气浓度与微电极信号值均呈现良好的线性关系,方法检出限（method detection limit,MDL）为4.3×10-3 mg·L-1。同时,采用顶空方式将水相中的氢气转移到气相中,通过气相色谱法测定氢气的浓度,结果表明,在不同氢气浓度范围内（0～1.620 0 mg·L-1和0～0.202 5 mg·L-1）,氢气浓度与气相色谱峰面积均具有良好的线性关系,MDL为8.7×10-4 mg·L-1。研究结果表明,氢微电极法和气相色谱法均可用于水相中氢气浓度的精确定量,即成功建立了采用氢气微电极及顶空气相色谱测定水相中氢气含量的检测方法。     

呼吸道传染病治疗中抗体药物的研发进展

呼吸系统疾病影响着全世界数百万人,主要病变发生在气管、支气管、肺部及胸腔,病变轻者多咳嗽、胸痛,重者呼吸困难、缺氧甚至呼吸衰竭,可造成多种并发症,导致患者严重残疾甚至死亡。治疗性抗体的临床使用为肺癌、哮喘以及各类呼吸道传染病等的治疗开辟了新途径。目前已有数十种抗体（antibodies,Abs）获得市场批准,而且还有更多的抗体药物正在临床开发中。这些Abs中的大多数是针对哮喘、肺癌、慢性阻塞性肺病、特发性肺纤维化以及呼吸道传染病等疾病。其中,呼吸道传染病的爆发具有传播迅猛、传染性强的特点,常引发全球关注,如当下肆虐全球的新型冠状病毒肺炎。针对呼吸道传染病的多种Abs为其临床治疗提供了新策略。基于此,综述了已获准和正在临床开发的适用于治疗呼吸道传染病的Abs,通过综述抗体治疗的分子机制、优势和发展趋势,以期为呼吸道传染病治疗中抗体药物的研发提供参考。     

碳纳米管固定化纤维素酶的最佳工艺研究

纤维素酶在环保、医药、食品等领域都具有广泛的应用前景,但由于纤维素酶的生产成本较高,生物活性较低,使得纤维素酶的应用受到了限制。为了寻找一种固定化纤维素酶的方法,使酶可以重复多次使用,首次以多壁碳纳米管为载体固定化纤维素酶,研究功能化的多壁碳纳米管固定化纤维素酶的固定化条件,采用正交试验对酶固定化中的主要条件进行优化,并通过傅里叶变换红外光谱仪对多壁碳纳米管（multiwalled carbon nanotube,MWCNTs）、纤维素酶及固定化纤维素酶的结构进行表征。结果表明,固定化纤维素酶的最佳工艺条件为：酶浓度5 mg·mL-1,温度40 ℃,pH 5.0,固定化时间3 h;通过傅里叶变换红外光谱证实纤维素酶成功固定到多壁碳纳米管上。     

新疆特色药食两用植物恰玛古内生放线菌的分离与鉴定

恰玛古（Qamgur, Brassica rapa L.）内生菌的研究主要集中在内生真菌,内生放线菌的研究报道较少。通过研究新疆药食两用植物恰玛古内生放线菌多样性,以期发现产新活性物质的放线菌或新种放线菌,为研究微生物药物奠定基础。从恰玛古根、茎和叶三个部位分离培养获得内生放线菌,对其菌落与个体形态进行观察,并利用序列测定方法进行鉴定,以获取其分类地位。从恰玛古三个部位共分离得到17株内生放线菌,其中12株为革兰氏阳性杆菌,3株为革兰氏阳性球菌,2株为革兰氏阳性丝状菌;17株内生放线菌分属于红球菌属（Rhodococcus）、拟诺卡氏菌属（Nocardiopsis）、链霉菌属（Streptomyces）、短杆菌属（Brevibacterium）、小短杆菌属（Brachybacterium）、两面神菌属（Janibacter）和微杆菌属（Microbacterium）。从新疆药食两用植物恰玛古中分离获得17株内生放线菌以稀有放线菌为主。     

稻田除草剂二氯喹啉酸降解菌15#的分离、鉴定及降解特性

[背景] 二氯喹啉酸（Quinclorac,QNC）是一种高选择性、激素类、低毒性除草剂,主要用于防治稻田稗草,持效期长,易于在土壤中积累而影响后茬作物的生长发育,而且环境中残留的QNC可对动物生长发育产生不良影响,并影响微生物的群落结构和丰度。[目的] 从稻田土壤中分离筛选出一株可降解除草剂QNC的菌株,鉴定并明确其降解特性。[方法] 通过形态学、生理生化试验、磷脂脂肪酸（Phospholipid Fatty Acid,PLFA）微生物鉴定、16S rRNA基因测序及分析鉴定菌株。通过单因素实验探究菌株的降解特性。[结果] 筛选得到一株编号为15^#的QNC降解菌,被鉴定为无色杆菌属菌株（Achromobacter sp.）。降解特性研究结果表明,菌株15^#的最佳培养条件为：30℃、pH为6.0、初始QNC浓度为100 mg/L、接种量为7%、添加质量分数为0.1%的酵母浸粉、氮源为蛋白胨,在此条件下培养21 d后QNC的降解率可达43.0%。[结论] 筛选到降解QNC新菌株并为该菌株的进一步研究提供理论基础。     

高寒草地土壤温室气体排放对放牧的响应研究进展

高寒草地生态系统具有独特的地理环境和气候特征,对放牧干扰十分敏感,在全球温室气体通量中贡献突出,研究高寒草地放牧对土壤温室气体排放的影响机制具有重要意义。本文总结高寒草地温室气体源/汇特征、不同放牧方式对土壤微环境和微生物群落结构的影响,发现高寒草地主要是CO₂源、CH₄汇、N₂O源。放牧通过家畜选择性采食、践踏和排泄物返还等多重机制作用于地上植物、土壤结构、温度、湿度和养分,进而影响地下微生物及温室气体通量。本文旨在为高寒草地生态系统健康发展和管理及缓解全球气候变化提供科学依据,并对未来研究方向进行展望。     

限制性内切酶Mlu I蛋白及其硒代衍生物的制备

【背景】限制性内切酶Mlu I是一种常用的工具酶,在分子生物学领域发挥着重要的作用,其三维结构尚未被解析。【目的】在大肠杆菌中克隆表达、纯化重组Mlu I蛋白及其硒代蛋白,并进行结晶条件的研究。【方法】构建重组表达载体pET28b-Mlu I,在大肠杆菌BL21(DE3)pLysS中诱导表达,利用亲和层析和凝胶过滤层析纯化重组Mlu I蛋白和硒代Mlu I蛋白。对蛋白进行质谱检测、圆二色谱检测以及酶活检测,利用坐滴法进行结晶条件的筛选。【结果】构建了重组表达载体pET28b-Mlu I并纯化获得达到结晶纯度的蛋白,通过质谱检测确定硒代Mlu I蛋白中的8个甲硫氨酸全部被取代,结合酶活测试及圆二色谱检测确定了硒代对Mlu I蛋白的活性、结构无明显影响。采用坐滴法进行初步的晶体生长研究,重组蛋白目前已在1种条件下获得针状晶体并进行初步衍射,获得分辨率在0.32 nm左右的衍射数据。【结论】Mlu I蛋白及硒代Mlu I蛋白纯化体系的构建和结晶条件的研究,可为下一步解析Mlu I三维结构、作用机制的探讨及定向改造奠定基础。     

长白山林线过渡带树岛土壤微生物群落结构和生态功能

林线过渡带是指从郁闭森林上限到树种分布上限之间的区域,过渡带内生物多样性丰富,生态系统结构、功能和生态过程在很小的海拔梯度内发生剧烈变化,因此对全球气候变化和人类活动极为敏感。树岛是在林线过渡带内出现的斑块状或条带形不连续分布的树木集群,树岛内生存的树木通常能达到与较低海拔郁闭森林同样的高度和胸径,因此揭示树岛这一特殊生境的生态特征及其形成机制,对于预测未来气候变化下林线动态具有重要意义。以长白山岳桦林线过渡带一大型树岛作为研究对象,测定了土壤理化性质和土壤酶活性,采用宏基因组测序技术分析了微生物群落结构组成和功能基因丰度,通过与同海拔的开阔区生境进行对比,揭示了树岛这一特殊生境的土壤微生物群落结构特征和潜在生态功能,从土壤养分和土壤微生物学角度,阐明树岛形成的可能驱动机制。结果表明,树岛土壤的含水量、总碳、总氮和微生物生物量显著高于同海拔开阔区（P<0.05）,与微生物r-策略相关的生理生化和遗传学指标,包括纤维素酶活性、放线菌相对丰度、与转录、防御、控制细胞周期相关的基因丰度、小分子碳降解基因丰度,均高于开阔区（P<0.05）。相反的,与微生物K-策略相关的指标,包括酸杆菌相对丰度、大分子碳降解基因相对丰度低于开阔区。揭示了树岛土壤微生物学特征,并从土壤微生物组学角度探讨了树岛形成的潜在机制,认为树岛内土壤养分增加并导致微生物群落r-策略倾向,这种变化反过来也可能促进树岛进一步扩大,进而影响林线动态。     

荒漠草原向灌丛地转变过程中两种优势植物种子萌发及阈值特征

选取宁夏荒漠草原人为灌丛地转变过程中的两种优势种沙芦草（Agropyron mongolicum）和柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）为对象,利用不同浓度PEG条件下的种子萌发特性来探究其在干旱胁迫下植被更新萌发特征,结果表明：柠条锦鸡儿平均初始萌发时间早于沙芦草14 h,且柠条锦鸡儿吸水率低于沙芦草,分别为201.21%、293.43%;柠条锦鸡儿和沙芦草种子萌发率和萌发速率均随渗透势的升高呈先上升后下降趋势,且均在-0.02 MPa时萌发率最高,分别为28.67%、44.67%,在-1.2 MPa时最低,分别为6.67%、1.33%;两者萌发速率均在-0.02 MPa时达到最大,分别为12.84%、9.52%,且柠条锦鸡儿起始萌发天数少于沙芦草1-4 d;通过S型生长曲线和线性模型模拟种子萌发水势和萌发率关系,分析得出柠条锦鸡儿萌发水势阈值范围为-0.3--0.86 MPa、沙芦草为-0.3--0.65 MPa,灌木柠条锦鸡儿种子萌发水势阈值范围低于多年生禾草沙芦草。以上结果表明灌丛引入下的荒漠草原在未来干旱条件下,其灌丛柠条锦鸡儿种子在植被更新中较沙芦草更具萌发优势。