毕赤酵母中外源表达脂肪酰-CoA还原酶生产脂肪醇

【目的】通过在毕赤酵母Komagataella pastoris GS115中外源表达来源于霍霍巴[Simmondsia chinensis(Jojoba)]的脂肪酰-Co A还原酶Jojoba FAR,利用微生物发酵生产脂肪醇。【方法】以质粒p RL105为模板PCR扩增获得霍霍巴脂肪酰-Co A还原酶的编码基因,以p GAPZαA为载体构建重组表达质粒p GAP-far,并通过电转化法转入K.pastoris GS115,筛选转化子并发酵,气相色谱-质谱联用检测发酵产物。【结果】构建了毕赤酵母重组菌株p GAPZ-far-GS115,通过摇瓶发酵检测到脂肪醇的合成。随后在7 L规模的发酵罐上发酵验证,得到脂肪醇产量为134.74 mg/L,产率为1.22 mg/(L·h)。【结论】实现了脂肪醇在毕赤酵母中的生物合成,为工业上利用毕赤酵母生产脂肪醇奠定了一定基础。     

苹果柠檬酸合酶3基因家族成员鉴定及表达分析

柠檬酸合酶(citrate synthase 3, CS3)是细胞代谢途径中的关键酶之一,其活性调节着生物体的物质和能量代谢过程。本研究旨在从苹果全基因组中鉴定CS3基因家族成员,并进行生物信息学和表达模式分析,为研究苹果CS3基因的潜在功能提供理论基础。利用BLASTp基于GDR数据库鉴定苹果CS3家族成员,通过Pfam、SMART、MEGA5.0、clustalx.exe、ExPASy Proteomics Server、MEGAX、SOPMA、MEME和WoLF PSORT等软件分析CS3蛋白序列基本信息、亚细胞定位情况、结构域组成、系统进化关系以及染色体定位情况。利用酸含量的测定和实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)技术检测苹果6个CS3的组织表达和诱导表达特性。苹果CS3基因家族包含6个成员,这些CS3蛋白包括473−608个不等的氨基酸残基,等电点分布在7.21−8.82。亚细胞定位结果显示CS3蛋白分别定位在线粒体和叶绿体。系统进化分析可将其分为3类,各亚家族基因数量分别为2个。染色体定位结果显示,CS3基因分布在苹果不同的染色体上。蛋白二级结构以a-螺旋为主,其次是无规则卷曲,b-转角所占比例最小。筛选的6个家族成员在不同苹果组织中均有表达,整体表达趋势从高到低依次为MdCS3.4相对表达含量最高,MdCS3.6次之,其他家族成员相对表达量依次为MdCS3.3>MdCS3.2>MdCS3.1>MdCS3.5。qRT-PCR结果显示,MdCS3.1和MdCS3.3基因在酸含量较低的‘成纪1号’果肉中相对表达量最高,酸含量较高的‘艾斯达’果肉中MdCS3.2和MdCS3.3基因相对表达量最高。因此,本研究对不同苹果品种中CS3基因相对表达量进行了检测,并分析了其在苹果果实酸合成过程中的作用。结果表明,CS3基因在不同苹果品种中的相对表达量存在差异,为后续研究苹果品质形成机制提供了参考。     

基于景感生态学理念的乡村社会-生态系统供给服务研究

乡村社会-生态系统的稳定和可持续发展为农业农村现代化的实现奠定着基础,在稳定社会经济发展、提高城乡居民福祉方面发挥着重要作用。服务性公共设施作为乡村社会-生态系统供给服务的重要组成部分,代表了乡村的发展水平与该地区居民生活质量水平。研究公共服务设施的空间分布特征和综合评价其供给服务可改善乡村社会-生态系统结构,为城乡居民提供高质量的社会生态系统服务。以厦门市岛外城市化乡村为研究对象,通过厦门市岛外POI数据和乡村社会经济统计数据,以公共服务设施为景感载体,分析其空间分布和测度其供给服务水平,采用核密度分析方法与熵值分析法,分析厦门市乡村社会-生态系统供给服务空间分布特征,结合人口、经济、距岛内核心区距离等指标对各村庄社会-生态系统供给服务能力进行皮尔逊相关性分析。研究发现厦门乡村公共设施供给服务能力表现为集美区 > 海沧区 > 同安区 > 翔安区;各村庄公共设施供给服务能力水平影响因素是多元且具有多样性的;提出从城乡居民的认知心理与物质需求出发对公共设施进行景感生态营造以提高村庄社会-生态系统供给服务能力,更好满足人们的需求。本文对公共服务设施的空间优化提出对策建议,研究结果可为乡村社会-生态系统供给服务提升和乡村可持续发展提供理论研究依据。     

大兴安岭地区粘细菌资源的多样性及其生物活性

【背景】粘细菌是一类具有社会性行为的高等原核生物,其代谢产物具有丰富、多样、新颖的生物活性,是筛选天然药物的良好资源,具有很大的研究开发应用价值。【目的】分析大兴安岭地区粘细菌资源的多样性;分离纯化可培养的粘细菌,分析其抗菌活性并从中筛选对马铃薯晚疫病菌具有拮抗作用的菌株。【方法】通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对从大兴安岭地区采集的15个土样中粘细菌资源的多样性进行分析,利用兔粪诱导、大肠杆菌划线诱导和滤纸诱导3种方法从土样中分离可培养的粘细菌,结合形态观察、生理生化特征和16S rRNA基因序列分析确定这些菌株的分类地位,通过平板对峙法对其进行抗菌活性分析。【结果】DGGE的分析结果显示,15个土样中共鉴定到13个属的粘细菌,基本覆盖了大部分已知的粘细菌种属以及部分未分类的粘细菌,表现出了丰富的多样性。共分离得到88株菌,从中得到22株纯菌,经鉴定属于2个属(粘球菌属与珊瑚球菌属)8个种(黄色粘球菌、橙色粘球菌、变绿粘球菌、珊瑚粘球菌、具枝粘球菌、大孢珊瑚球菌、弱小珊瑚球菌和珊瑚状珊瑚球菌)。抗菌结果显示:22株纯菌均表现出可以对一种甚至多种指示菌产生抗性,其中19株抑制大肠杆菌的生长,14株抑制马铃薯晚疫病菌的生长,8株抑制金黄色葡萄球菌的生长,13株抑制酿酒酵母菌的生长,7株抑制枯草芽孢杆菌的生长。【结论】内蒙古大兴安岭地区蕴藏着丰富的粘细菌资源,粘球菌属及珊瑚球菌属可能为该地区粘细菌菌群中的优势菌。分离纯化出的粘细菌菌株均表现出抑制一种甚至多种指示菌生长的活性,其中64%的纯菌对马铃薯晚疫病菌产生抗性,具有进一步研究的潜在价值。     

反例微视频教学法在“微生物学实验”课程中的实践研究

"微生物学实验"是生物类相关专业的一门必修课程,该课程的开展对提高学生实验技能和理解微生物学知识原理至关重要。因此,不断探索和改进实验课程教学方法、减少学生的错误实验操作、提高实验课堂教学效率是任课教师的基本任务。反例微视频教学法是将传统的案例教学法、反例教学法和当下流行的微课程相结合的一种教学方法。本文阐述了该教学法的原理、基本操作流程、课堂应用效果和存在的问题。该教学法的实施能较好地提高实验课堂效率,大幅减少学生错误实验操作的次数,值得在本科生物类实验课堂中进行推广。     

刈割后黑麦草生理保护作用对其补偿性生长的影响

通过对黑麦草(Lolium perenne L)在轻度、中度、重度、全割刈割处理6 d和12 d后,残留叶片和叶片再生部分生长速率,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活力,丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量的分析以揭示在刈割胁迫后叶片抗氧护酶活力和渗透调节物含量与其补偿性生长的关系,以及牧草耐刈性的生理调控机理。结果表明,轻度和中度及全割后叶片生长速率均高于对照,重度刈割低于对照。全割后叶片补偿性生长最明显、轻度和中度次之,重度刈割无补偿性生长。对照黑麦草叶片各部位抗氧化酶和渗透调节物含量不同,叶片顶部MDA含量较高,伴随着较高的SOD、CAT活力和较高的脯氨酸含量;叶片基部MDA含量最低,SOD、CAT活力及脯氨酸含量也较低。与对照相比,不同强度刈割6 d黑麦草再生叶和叶片平均MDA含量、SOD和CAT活力、可溶性糖和脯氨酸含量均较低。而不同强度刈割12 d,黑麦草再生叶和叶片平均MDA含量仍较低,但SOD和CAT活力增高,脯氨酸含量增加,POD活力和可溶性糖含量低于对照。这表明刈割在减少了叶面积,降低光合能力的同时,刈割伤害胁迫启动了牧草补偿性生长使残留叶片快速生长,而且残留叶片面积与其补偿生长速率成正相关。另外,虽然不同强度刈割下叶片补偿性生长速率不同,但不同强度刈割(12 d)均激活残留叶片抗氧化保护酶系统和促进脯氨酸积累。在补偿生长过程中,CAT和SOD能及时清除残留叶片中积累的氧自由基,维持较低的膜脂过氧化和细胞膜完整性,积累的脯氨酸能维护细胞水分平衡。因此,抗氧化酶(SOD和CAT)和渗透调节物(脯氨酸)在黑麦草刈割后受伤部位快速自愈及残留叶片快速补偿生长中起重要生理保护作用。     

生防放线菌Ahn75的荧光标记及其在水稻中的定殖

【背景】目前gfp标记基因已成为研究靶标微生物与宿主之间互作的一种重要工具。利用gfp基因标记生防菌株,可以对生防菌株的生存及定殖能力进行有效追踪。【目的】对生防放线菌Ahn75进行荧光标记,探讨其在水稻中的定殖规律,为研究Ahn75的稻瘟病防治机制奠定基础。【方法】首先通过电激转化将含绿色荧光标记基因(gfp)的质粒pIJ8655导入大肠杆菌ET12567中,然后采用接合转移的方法将gfp整合到Ahn75基因组上;通过平板对峙试验检验Ahn75-GFP在标记绿色荧光后对稻瘟病病原菌的抑菌活性;采用喷施孢子液的方式将带荧光标记的Ahn75-GFP定殖水稻,并利用荧光显微镜观察生防菌在水稻中的定殖情况;对定殖水稻中的内生菌进行重分离,探究菌株在水稻组织中的分布规律。【结果】PCR扩增和荧光观察表明,绿色荧光标记基因成功整合到生防放线菌Ahn75中。通过平板对峙试验,发现Ahn75-GFP对稻瘟病病原菌抑菌活性与原始菌株没有显著差别。在荧光显微镜下,可以观察到Ahn75-GFP能稳定定殖于水稻的根、茎、叶等组织中,而水稻内生菌重分离试验表明该菌株在茎中的定殖力最强。【结论】获得一株绿色荧光标记生防菌株Ahn75-GFP,结果显示该菌株定殖水稻效果良好,这对于研究Ahn75的稻瘟病防治具有重要意义。     

遮阴和干旱对荩草生理代谢及抗性系统影响的协同作用

引进草种在亚热带边坡草坪上常遭遇遮阴和干旱,造成草坪退化甚至死亡。以具有边坡草坪开发价值的本土植物野生荩草为材料,设置5种遮阴度和4种干旱度交互形成20种协同处理,研究遮阴和干旱对荩草生理代谢及抗性系统影响的协同作用。结果表明,荩草具有极强的耐阴和抗旱潜力,可通过光合策略、代谢策略、抗性策略使植株逐步适应或应对生境胁迫,在重度遮阴或干旱下仍可存活。遮阴或干旱对荩草光合作用、物质代谢、抗氧化酶系统和细胞膜完整性有极显著影响。遮阴和干旱对荩草光合指标、代谢指标、抗性指标和受伤害指标有显著协同作用。Pn主要受遮阴影响,Gs主要受干旱影响,适度遮阴和干旱协同处理可提高荩草光合能力。干旱对荩草物质代谢的影响大于遮阴,氮代谢比糖代谢和呼吸作用受干旱或遮阴的影响更大,适度遮阴和干旱协同作用可改变荩草代谢水平。遮阴、干旱对抗氧化酶活性的影响不同,遮阴和干旱对POD有显著协同作用,对SOD和CAT有极显著协同影响,适度遮阴和干旱协同作用可提高荩草抗氧化酶活性。遮阴、干旱对细胞膜伤害性物质的含量影响不同,遮阴和干旱对SP含量无协同作用,对Pro、H_2O_2和MDA含量有显著协同作用,协同作用增加了荩草细胞膜受伤害的风险。遮阴和干旱对生理代谢及抗性系统影响的协同作用,提高了荩草的抗逆潜力和生态适应能力。     

植物核DNA含量在全球尺度上的纬度变异式样及其气候适应意义——以菊科植物为例

核DNA含量是重要的生物学概念,涉及DNA C-值和基因组大小。前人有关植物核DNA含量在纬度梯度上的变异规律存在着矛盾的报道,而且多数将核DNA含量与纬度、海拔、气候等因素之间的关系描述成线性关系。核DNA含量是否具有环境适应上的意义,也还存在争议。先前有关核DNA含量与环境因素间关系的矛盾性报道可能与取样过小、地理范围过窄、研究对象遗传背景差异过大有关。如果对一个遗传背景相近的类群在全球范围内进行取样,核DNA含量会呈现有规律的纬度梯度变化,可能与大的气候因素之间存在非线性关系。菊科(Asteraceae)是被子植物的最大科,是一个广泛认可的自然分类群。为揭示全球空间尺度上植物核DNA含量在纬度梯度上的变异规律,以及这种变异是否具有环境适应意义,以菊科为对象开展了核DNA含量与纬度、生物气候因素关系的统计分析。从"植物DNA C-值数据库"检索到822种菊科植物的核DNA含量数据;在全球范围内,沿经度方向上设立10条样带,每条样带横跨15个经度,每条样带又均分成22个样块,每个样块纵跨7.5个纬度;其次,从"世界气候数据网站"下载1950—2000年时间段14个生物气候因子数据,应用Arc GIS 9.3获得每个样块14个生物气候因子的平均值;根据"全球生物多样性信息网站"记录,计算每个样块菊科植物平均的核DNA含量数据。为避免气候变量之间的多重共线性对数据分析的影响,应用主成分分析对数据进行了降维,发现最冷季度平均温度、最干季度雨量分别是第一、二主成分上荷载最大的因子,去除与它们相关性在-0.7至+0.7之间的其他气候因子后获得了最冷季度平均温度、最干季度雨量和最湿月份雨量三个变量用于进一步数据分析。结果发现,菊科植物在全球10个样带上的核DNA含量与纬度关系密切,与最冷季度平均温度、最干季度雨量和最湿月份雨量呈现极显著的单峰型的非线性关系,可以用二项式进行拟合。因此,全球空间尺度上植物核DNA含量沿着纬度梯度有规律性的非线性变化,这种变化具有很强的气候适应意义。     

黑河流域水资源承载能力分析

黑河流域属资源性缺水地区,区域水资源难以满足当地社会经济发展和生态平衡的需要.随着西部大开发战略的逐步实施,西北干旱内陆河地区水资源的支撑作用将显得愈来愈重要.因此分析黑河流域水资源现状条件下对区域经济、社会发展的承载能力,显得极为重要.根据黑河流域具体情况,结合流域经济社会发展特点、生态环境状况,以遏制并逐步改善流域生态环境为基本前提,以流域水资源承载能力为约束.首先利用水资源承载压力指数计算了现状条件下黑河流域水资源承载压力度,得出目前黑河流域水资源承载能力属于超负荷承载.水资源将成为制约黑河流域社会经济发展和保证生态平衡的重要因素.当前必须立足于当地的水资源条件,按照以供定需的原则,合理安排生活、生产和生态用水,才能实现流域经济社会和生态环境的协调和可持续发展.然后针对超载现状,对黑河流域规划水平年（2010年）水资源承载能力作进一步的分析评价,根据相关预测资料设计了3种可能情景,利用流域评价的发展系数、协调系数、公平系数和可持续发展系数,从水资源开发利用方式、社会发展方式、经济发展模式、生态恢复程度等方面分析水资源承载能力,并计算其水资源承载压力度,同时结合水资源的可持续发展建立流域可持续发展评价指标体系,进行方案组合和各种发展模式的水资源优化配置.满足流域水资源支撑经济社会可持续发展判据的方案的承载能力指标即为该方案下的水资源可持续承载能力指标. 通过对黑河流域现状及规划水平年的水资源承载能力及可持续发展度分析评价,利用水资源可持续发展战略分析,选取出了最优发展模式,为流域的可持续发展提供了基本依据.通过寻求情景方案中水资源承载能力和可持续发展度的最佳组合,实现了经济、社会与生态的可持续发展目标.结果表明：通过努力,谋求经济和社会与水资源承载能力协调发展是有可能实现的.