燃料乙醇工程菌的代谢工程进展

能源问题是现今经济发展面临的主要问题之一,伴随着21世纪生物发展的步伐,基于微生物合成生物学、蛋白组学和代谢组学的研究进展,利用组合基因的无标记基因删除与重组DNA等技术,构建以廉价的可再生生物原料为碳源、高效合成生物乙醇的发酵工程菌已成为研究热点。我们简要总结了以大肠杆菌、啤酒酵母和运动发酵单胞菌为宿主的乙醇代谢工程改造的相关进展。     

湿地松林分结构调整对土壤活性有机碳的影响

以21 a湿地松纯林为对照,研究了间伐后补植阔叶树(间伐补阔,补植枫香)对不同年限(3、6、9 a)湿地松林分和21 a湿地松×枫香混交林土壤活性有机碳的影响.结果表明：间伐补阔后,6和9 a湿地松林分的土壤可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)和微生物生物量碳(MBC)含量均比21 a湿地松纯林显著增高;21 a湿地松×枫香混交林的土壤各活性碳组分含量显著高于3、6、9 a湿地松林分,其DOC、ROC和MBC含量分别比21 a湿地松纯林增加113.1%、53.3%和54.6%.说明间伐补阔结构调整是改善人工湿地松纯林土壤生态功能的有效措施.     

普生轮藻浸提液对两种淡水藻类的化感抑制作用及其数学模型

利用大型水生植物的化感作用抑制水华藻类是水域生态学研究的热点课题之一。探讨了不同浓度普生轮藻浸提液对产毒铜绿微囊藻和斜生栅藻(单纯以及混合藻类)的抑制作用,并根据实验过程中得到的数据和数据特征,在传统的Logistic模型和Lotka-Volterra模型基础上,通过微元法建立了普生轮藻浸提液对单纯产毒铜绿微囊藻、单纯斜生栅藻抑制的数学模型以及两藻混合时抑制的数学模型。结果表明,(1)普生轮藻浸提液无论对单独的毒性铜绿微囊藻或斜生栅藻还是共生状态的毒性铜绿微囊藻和斜生栅藻均有很强抑制作用,且对毒性铜绿微囊藻的抑制作用要显著高于对斜生栅藻;(2)所建立的抑藻模型可有效表征和预测在一定范围内的产毒铜绿微囊藻、斜生栅藻及其混合藻在普生轮藻浸提液胁迫下藻密度随时间变化的规律;通过这些模型可方便地计算出实验期间任何时间节点上普生轮藻浸提液的半抑制浓度(EC50)、最小有效浓度(MIC)等指标的预测值、混合藻在小生境中相对稳定时的预测值等等。该研究可为实际抑藻的方案制定和实施提供有价值的数据支撑和参考,具有一定的理论与应用意义。     

基因定点整合技术及其在苔藓研究中的进展

基因定点整合技术是20世纪80年代后兴起的一种分子生物学技术,在精细研究基因功能,消除转基因沉默,基因治疗等有重要意义。基因定点整合技术是功能基因组学研究的重要手段。目前关于基因定点整合技术在酵母和鼠胚胎干细胞中的应用已经很成熟,高等植物由于同源重组频率较低而限制了它的应用,但小立碗藓(Physcomitrella patens)基因同源重组频率较高,基因定点整合技术得到了成功应用,可望成为一种新的分子生物学的模式植物。本文针对基因定点整合的原理、技术路线及进展作一综述。     

互花米草入侵影响下闽江河口湿地土壤有效硅的时空变化特征

2016年1—12月,选择闽江河口鳝鱼滩的短叶茳芏湿地、互花米草湿地以及二者的交错带湿地为研究对象,采用定位研究方法探讨了互花米草入侵影响下湿地土壤有效硅含量的时空变化特征。结果表明:互花米草入侵影响下3块湿地土壤有效硅含量随时间推移整体呈波动上升趋势;互花米草入侵显著提高了鳝鱼滩湿地30—60 cm土层土壤有效硅含量(P0.01),与短叶茳芏湿地相比,交错带湿地和互花米草湿地30—60 cm土层土壤有效硅含量分别增加了8.56%和19.97%,逐步线性回归分析表明土温和电导是影响其变化的重要因素(P0.01)。研究互花米草入侵影响下湿地土壤有效硅含量的变化特征,对于揭示湿地生态系统生源要素硅生物地球化学循环过程以及互花米草入侵及其扩张机制具有重要意义。     

不同林龄杉木人工林细根氮稳定同位素组成及其对氮循环的指示

通过测定中国亚热带5个不同林龄(3、8、14、21、46a)杉木人工林不同序级细根氮稳定同位素(δ~(15)N)组成,研究它们对土壤净氮矿化、硝化速率的指示并将其与叶片δ~(15)N值对土壤氮循环速率的指示作用进行对比,从而探索研究植物同位素对土壤氮循环状况的指示作用。结果显示,不同林龄杉木人工林细根δ~(15)N值间具有极显著差异,3年生幼林与46年生老林显著高于其他林分。不同序级细根δ~(15)N值间的差异未达到显著水平,但具有随着序级增大δ~(15)N值逐渐降低的趋势。细根δ~(15)N值与土壤净氮矿化和净硝化速率间均具有极显著相关性,并有随着细根序级减小相关性逐渐增加的趋势,而叶片δ~(15)N值与土壤氮循环速率间则不具有显著相关性。研究结果表明,相较叶片来说,细根氮稳定同位素组成能更好地指示土壤氮循环速率,且序级越小的细根指示作用越强;细根δ~(15)N值反映出尽管中国亚热带地区氮沉降现象严重,氮素可能仍是处于速生期杉木人工林生长的限制因素。     

喀斯特槽谷区土地石漠化与综合治理技术研发

深入揭示流域尺度水-土-生资源格局和研发因地制宜的水-土-生治理技术是"十三五"石漠化治理工程的主要瓶颈。国家重点研发计划——"喀斯特槽谷区土地石漠化过程及综合治理技术研发与示范"项目(2016YFC0502300)针对槽谷区特点,锁定两个关键科学问题和五个关键技术,从过程机理研究-技术研发-应用示范3个层面解剖区域水/土/生物资源分布格局与地质地貌之间的关系,阐明石漠化过程中的相关生态变化机理,因地制宜地研发水土资源高效利用、土壤地上/下流/漏失阻控与生态恢复技术;研发野生砧木及经济树种互作效应与优化配套技术,构建槽谷区可持续的生态系统和生态产业模式并示范推广,为区域生态改善和贫困问题解决提供科技支撑。     

番石榴实蝇性别决定基因 Bcotra 和 Bcotra-2 的克隆、序列特征及表达分析

【目的】对番石榴实蝇 Bactrocera correcta (Bezzi)性别决定基因 transformer 和 transformer 2 的cDNA和基因组DNA序列进行克隆和分析,明确这2个基因的结构特征及其在不同发育阶段和雌、雄成虫不同组织中的表达模式,为进一步的功能研究和番石榴实蝇遗传性别品系(genetic sexing strain, GSS)的建立奠定基础。【方法】利用PCR结合RACE技术克隆番石榴实蝇2个性别决定基因的cDNA全长和内含子序列,利用不同的生物信息学软件对序列进行结构预测、序列比对和进化树分析;利用半定量RT-PCR检测这2个基因在番石榴实蝇的不同发育阶段及雌、雄成虫不同组织(精巢、卵巢、中肠和脂肪体)中的表达分布。【结果】克隆得到番石榴实蝇 transformer 和 transformer 2 的cDNA全长序列,分别命名为 Bcotra 和 Bcotra-2 。 Bcotra 存在性别特异剪接,雌虫 Bcotra 的cDNA全长1 673 bp,其开放读码框(ORF)为1 242 bp,编码413个氨基酸(GenBank登录号为KP712876);雄虫Bcotra cDNA全长2 025 bp,比雌虫多2个外显子,但由于外显子上有多个终止密码子,因此,不能编码完整的有功能的Tra蛋白(GenBank登录号为KP712877)。 Bcotra-2 不存在性别特异剪接,cDNA全长1 458 bp,其开放读码框(ORF)为756 bp,编码251个氨基酸,具有RNA结合蛋白的典型特征(GenBank登录号为KM658207)。Bcotra-2有8个外显子,7个内含子。氨基酸序列比对和系统进化关系表明,两个基因的系统发育关系一致,Tra-2与目前已报道的双翅目Tra-2具有很高的同源性,而Tra的保守性较Tra-2要低。半定量RT-PCR结果显示, Bcotra 和 Bcotra-2 在番石榴实蝇的不同发育阶段及雌、雄成虫不同组织中都有表达。【结论】本研究明确了Bcotra 和 Bcotra-2 的基因组DNA和cDNA结构特征,Bcotra 和 Bcotra-2 在番石榴实蝇的不同发育阶段和成虫不同组织中均有表达,序列分析发现这两个性别决定基因均具有Tra/Tra-2结合位点、内含子剪接抑制序列位点,其中 Bcotra 具有RNA结合蛋白的结合位点,暗示了这2个基因可能通过翻译后相互作用调控雌、雄体性发育。Bcotra 存在性别特异剪接,雌虫特有的一段963 bp的内含子序列可以用于番石榴实蝇遗传定性品系的载体构建。     

基于创新能力培养的“微生物学”研究型教学模式探索

微生物学是生命科学的重要组成部分。随着科学技术的飞速发展,微生物学教学内容和教学方法都需要不断革新,以满足高素质人才培养的需求。华中农业大学在微生物学教学过程中积极开展基于创新能力培养的教学改革实践,课堂上通过推崇学科名人,弘扬科学精神;关注社会焦点,激发学习兴趣;引入学科前沿,培养创新意识等积极引导学生学习微生物学相关知识。通过翻转课堂、对分课堂,借助"微助教"微信公众平台等改变传统的教学模式与师生互动的方式,突破学生学习的时空局限,加强师生交流。依托农业微生物学国家重点实验室等高水平的科研平台,鼓励学生进入实验室运用微生物学知识开展科研实践,引导学生参加各类竞赛,实现理论知识学习向实践创新能力的转化。总之,学生不仅能够在"微生物学"课堂上牢固地掌握微生物学知识,创新思维也得到锻炼,创新能力显著增强。     

生物炭的稳定性及其对矿物改性的响应机制研究进展

生物炭具有高度的碳素稳定性,是一种能有效缓解温室效应的固碳材料.研发碳素持留率高和稳定性强的生物炭对固碳减排具有重要意义.矿物改性处理能对生物炭的稳定性起调控作用,但目前相关研究并未得到足够重视,相应调控机理尚不十分清楚.本研究首先对生物炭稳定性的评价指标进行了归纳,主要包括H/C原子比、O/C原子比、稳定性系数R₅₀、挥发性物质含量、碳素热失重率、碳素(化学)氧化损失率、微生物矿化量等.其次,在分析生物炭稳定性影响因素(如原料类型、炭化条件、外界环境等)的基础上,综述了矿物改性对生物炭稳定性影响的研究进展,并探讨了稳定性增强和减弱的响应机制,认为生物炭稳定性的增强响应主要是基于矿物本身的物理阻隔作用,以及矿物与生物炭之间通过交互作用形成的有机矿物复合体对生物炭起到的保护作用,在一定程度上抑制生物炭的降解;而生物炭稳定性的减弱响应则主要与特殊矿物组分有关,例如含铁矿物组分在高温下促进生物炭的降解.最后对未来的研究方向进行了展望,以期进一步推动生物炭固碳减排技术的发展,并为获得稳定性更强的生物炭提供技术支撑和理论依据.