枯草芽孢杆菌表达与调控工具相关研究进展

枯草芽孢杆菌作为革兰氏阳性模式微生物,由于其清晰的遗传背景、高效的分泌能力以及简单的培养条件等优势被广泛的应用于生物技术产业。近年来,随着代谢工程与合成生物学的发展,枯草芽孢杆菌相关表达系统与调控工具研究也取得了很大进展。围绕枯草芽孢杆菌动态调控工具的研究进展,分别从转录水平调控和转录后水平调控两个层面上进行综述,并对调控元件在生物技术中的应用进行了讨论。最后,对未来枯草芽孢杆菌表达与调控工具的发展进行了展望。     

产瓦伦西亚烯酿酒酵母的表达载体适配及发酵碳氮源优化

瓦伦西亚烯是一种倍半萜类化合物,广泛应用于香水、香皂、食品和饮料等工业制造上。但由于其自然含量极低,且目前获取瓦伦西亚烯的方法较为麻烦且花费高,因而构建细胞工厂进行瓦伦西亚烯的生物合成是更为高效和环保的方法。选取酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)作为宿主构建细胞工厂,先在酿酒酵母基因组上引入黄扁柏的瓦伦西亚烯合成酶(Valencene synthase from Callitropsis nootkatensis,CnVS),实现瓦伦西亚烯的初步合成,初始产量为4.16 mg/L。随后利用CRISPR/Cas9系统对酿酒酵母中Mevalonate(MVA)途径的erg9和rox1基因进行敲除,提高通往瓦伦西亚烯合成的碳流量。不同碳氮源浓度发酵的结果表明,细胞生长积累过高可能不利于瓦伦西亚烯的积累。最后探究了不同CnVS表达载体对瓦伦西亚烯产量的影响,并获得17.54 mg/L的最高产量,是出发菌株的4.2倍。     

基于文献计量的微藻收获技术研究分析

微藻是能以自养模式固定二氧化碳,生成生物能源的原料,对可持续发展具有重要意义。微藻也能以异养模式生长,用于废水处理和积累高附加值物质。目前,微藻收获的成本占总成本的20%~30%。微藻收获技术已经成为研究热点。本文从文献计量的角度分析了各国微藻收获的研究进展以及我国的研究现状,并展望了微藻收获技术发展趋势,为进一步研究提供参考。     

基于综合评价法的洞庭湖区绿地生态网络构建

绿地生态网络对于改善区域生态空间破碎化、生物多样性降低、生态系统服务供需不平衡及保障区域生态安全具有重要意义。本研究以洞庭湖区为例,在3S技术支持下,从生态系统服务功能、潜在生物多样性、形态空间格局的角度综合评价和识别生态源地及计算栅格单元的基本生态阻力;利用夜间灯光指数修正基本生态阻力;运用最小累积阻力模型识别生态廊道;构建加权评价模型,对源地的聚合度、离散度及廊道的生态连接贡献度进行评价;利用结构特征指数对综合网络、“源-汇”潜在网络及规划网络进行对比分析和评价。结果表明: 源地空间分布不均衡,林地、灌丛与水域三者面积之和占源地总面积的95.9%,位于研究区中部的洞庭湖湿地生态风险较高;源地离生态网络系统中心位置越近及到其他源地的平均最小累积阻力越小,聚合及离散的优势越强;高生态质量源地周围的中、高生态质量源地分布越密集,其聚合度、离散度越高;廊道离高生态质量的源地越近,表现为生态连接贡献度越大;林地、灌丛,尤其是河道在自然生态系统与人类社会系统之间起着非常重要的生态连接作用;“源-汇”规划绿道对“源-汇”潜在生态廊道形成了良好补充,与“源-汇”潜在网络相比,综合网络的α、β、γ、ρ指数分别提高123.1%、25.8%、26.2%、74.6%;与“源-汇”规划网络相比,α、β、γ、ρ指数分别提高了190.0%、31.1%、32.5%、114.6%。本研究结果能为洞庭湖区绿地生态网络构建、国土空间规划提供参考。     

基于白刺个体大小的生态化学计量模型

生态化学计量的提出为认识C、N、P耦合循环特征、驱动力及机制等提供了新方法,但植物在生长过程中的生态化学计量变化尚缺乏相关报道。本研究以唐古特白刺为对象,通过对白刺分株2017年当年生枝、2年生枝、大于2年生枝、叶、根和压条生物量及营养元素的测定,拟合了基于构件大小的元素总量,并推导了白刺各构件及整株依赖于个体大小的生态化学计量模型。结果表明: 推导模型能够反映植物在生长过程中的生态化学计量动态,老枝和压条均具有较高的N∶P与C∶P,叶、当年生枝和根均具有较低的N∶P与C∶P,白刺整株3种元素含量在生长过程中的累积速率为P>N>C。本研究结果符合现有的生长速率假说和异速生长理论,同时也可从侧面印证养分重吸收现象,该方法可作为分析植物生长过程中元素计量动态特征的一种有效途径。     

不同品种玉米对草地贪夜蛾生长发育及繁殖的影响

为评价新入侵害虫草地贪夜蛾对我国不同品种玉米的为害潜能,本文采用组建实验种群生命表的方法研究了草地贪夜蛾对3种甜质型玉米(穗甜1号、正甜68和华金甜1号)以及3种糯质型玉米(京科糯2000、广黑甜糯和广糯1号)的生存适合度,分析了草地贪夜蛾生物学指标与玉米叶片主要营养物质及粗纤维含量间的相关性。结果表明: 取食甜质型玉米的草地贪夜蛾的幼虫存活率、蛹重、雌成虫产卵量均显著高于取食糯质型玉米;取食甜质型玉米草地贪夜蛾的内禀增长率介于0.1566～0.1843,净生殖力介于187.97～353.35,也均高于取食糯质型玉米(内禀增长率介于0.0998～0.1465,净生殖力介于25.89～95.34),表明取食甜质型玉米的草地贪夜蛾具有更高的种群增长能力。甜质型玉米叶片中主要营养物质维生素C、淀粉、可溶性糖、蛋白质、脂肪、总氨基酸及粗纤维的含量普遍高于糯质型玉米,草地贪夜蛾的净生殖力与维生素C、淀粉、可溶性糖、蛋白质及粗纤维的含量均存在显著正相关关系。草地贪夜蛾在甜质型玉米上具有更高的生存适合度。     

树木非结构性碳水化合物含量多时空尺度变化特征及其影响因素研究进展

非结构性碳水化合物(NSC)是树木生长和代谢的重要物质,对树木适应环境变化等具有重要作用。从时间尺度来看,受树木自身生长和碳储存策略影响,其NSC含量在年际尺度上变化不大。各个气候区树木NSC含量主控因素不同,其在季节尺度上差异明显。从空间尺度来看,在全球或大陆尺度上,受水热梯度影响,树木NSC含量随纬度降低总体下降,但变化不显著。而在地区尺度上,因水热梯度减小,采样频率低,树木NSC含量随纬度降低呈相反趋势。受树种特性及区域微生境影响,树木NSC含量随海拔升高的变化更加复杂。树木NSC含量在不同时空尺度的波动受多个生物和非生物因素影响。光合产物合成、呼吸作用消耗以及生长之间的权衡,决定了树木NSC含量的变化动态。不同研究方法各异,使得树木NSC含量在多时空尺度结论存在很大的不确定性。未来需要统一样品采集与分析标准,提高研究结果的可比性,并从整株入手,对不同树种及各个龄级的树木NSC含量在多时空尺度上进行测定,探讨NSC储存、转化与分配在树木生长和存活过程中的重要作用及其意义。     

防治苦瓜枯萎病的拮抗放线菌分离筛选及鉴定

以苦瓜枯萎病菌为靶标菌,通过对峙培养试验和发酵滤液抑菌试验对分离自苦瓜根际土壤的放线菌进行筛选。候选菌株0250具有广谱抗真菌活性,根据培养特征、生理生化特性以及与同源性相近的菌株进行平均核苷酸一致性分析,被鉴定为Streptomyces rhizosphaericus,并评估了该菌株在温室和田间对苦瓜的促生长和防治枯萎病效果。结果表明: 链霉菌菌株0250对苦瓜枯萎病菌的平板抑制率为69.2%,对17种植物病原真菌的平板抑制率达64.3%~85.6%;该菌株的菌悬液处理能促进盆栽和田间苦瓜植株根、茎生长发育,提升产量,对苦瓜枯萎病的防病效果分别为66.9%和61.5%。预先用菌株0250菌悬液处理土壤再接种病原菌,对土壤尖镰孢菌数量抑制率达62.1%,显著提高了苦瓜幼苗苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶和β-1,3-葡聚糖酶活性以及根系活力。总之,菌株0250是一株对苦瓜枯萎病具有巨大生防潜力的放线菌资源。     

有机类肥料对土壤养分含量的影响

绿色、可持续是我国发展现代农业的必然要求,肥料投入是关键之一。基于有机肥培肥土壤、生态友好的优势,发展和推广有机肥已经成为我国农业生产的一项基本国策。我国有机肥来源广泛、种类繁多,农业生产条件千差万别。本文分析了我国有机肥产品种类及标准现状、理化性质差异、碳氮矿化特性差异及影响因素,评述了施用有机肥对提高耕地基础地力的作用。因来源、制作工艺不同,不同有机肥的有机碳组分含量、全氮和活性氮含量、碳氮比等基本性质差异明显,这四者是影响有机肥碳氮矿化率、碳氮矿化量、碱解氮释放量等碳氮供应特性的主要内在因素;加之土壤环境等外界因素的影响,不同有机肥表现出不同的养分供应特性。总体上,有机肥一方面对提高土壤有机质含量,尤其是活性有机质含量和碳库管理指数效果明显,另一方面可增加土壤氮磷钾养分容量,减少作物生长消耗带来的土壤养分亏损,促进土壤质量良性发展。今后,应加强有机肥在耕地培肥中的应用,并加强有机肥肥效理论的基础研究和安全高效有机肥新产品的开发,促进有机肥资源的高效循环利用,使其成为重要的农业资源。     

沙漠腹地天然绿洲胡杨和柽柳叶片δ13C值对不同地下水埋深的响应

干旱区植物的水分利用效率对植物的分布及水分利用状况具有重要意义。基于不同地下水埋深条件下沙漠腹地绿洲优势种胡杨和柽柳叶片δ¹³C值,分析了胡杨和柽柳的水分利用效率对不同地下水埋深的响应。结果表明: 随着地下水埋深由2.1 m增加到4.3 m,柽柳叶片的δ¹³C值先略有增加后处于较为稳定状态,柽柳采取较为稳定的水分利用效率适应干旱环境;胡杨叶片的δ¹³C值呈现先略有减小后增加的趋势,胡杨通过提高水分利用效率的策略适应干旱胁迫。同一地下水埋深条件下柽柳叶片的δ¹³C值高于胡杨叶片,表明柽柳的水分利用效率高于胡杨。