食气梭菌的研究进展

食气梭菌是一类主要的化能自养微生物,可利用二氧化碳(CO_2)和一氧化碳(CO)合成多种化学品和燃料,具有良好的工业应用前景。天然的食气梭菌吸收、固定和转化一碳气体速率较慢,能量代谢效率低且高值产物种类少。近年来,随着组学、分子遗传学工具以及生化分析技术的快速发展,食气梭菌的生理代谢特点及其相关分子机制、代谢工程设计、改造和发酵工艺等方面都得到广泛而深入的研究。本文针对近年来食气梭菌的研究进展进行了梳理和总结,以期能为这类重要工业微生物的基础和应用研究,以及一碳气体的生物转化利用提供参考。     

高寒草甸植物系统发育与AM真菌侵染的关系

测定了高寒草甸生态系统中17种常见植物根内AM真菌的侵染率,并将AM侵染率作为植物的一个功能特征,分析了其系统发育保守性。结果显示AM侵染率均无系统发育信号,其植物进化树中AM真菌侵染率的差异更多被最新分支节点所解释,而不是古老分支节点,说明高寒草甸生态系统中亲缘关系较近的植物,其AM侵染水平并不相同,不存在进化的保守性。系统报道了高寒草甸生态系统中植物系统进化发育与AM侵染间的关系,表明了植物系统进化与AM侵染间无显著关联。     

叶角、光呼吸和热耗散协同作用减轻大豆幼叶光抑制

研究了大豆叶片逐步展开过程中的色素组成、气体交换、荧光动力学以及叶片角度等特性。随着叶片展开程度的增加 ,叶绿素含量和叶绿素 a/ b比值增加 ;光合速率 (Pn)也增加 ,揭示叶片展开过程中光合机构是逐步完善的。自然状态下 ,不同展开程度的叶片均未发生明显的光抑制 ;但将叶片平展并暴露在 12 0 0μmol/ (m2 · s)光下时幼叶发生严重的光抑制 ,伴随叶面积的增加光抑制程度减轻。强光下 ,尽管幼叶光呼吸 (Pr)的测定值较低 ,但幼叶光呼吸与总光合之比 (Pr/ Pm)较高。将叶片平展置于强光下时 ,幼叶的实际光化学效率 (ΦPSII)明显下调 ,非光化学猝灭 (NPQ)大幅增加 ;幼叶叶黄素库较大 ,光下积累较多的脱环氧化组分 ,揭示幼叶依赖叶黄素循环的热耗散增强。自然条件下测量叶片角度 ,观察到在叶片展开过程中叶柄夹角逐渐增加 ;日动态过程中幼叶的悬挂角随光强增加而明显减小 ,完全展开叶的悬挂角变化幅度很小。叶片角度的变化使实际照射到幼叶叶表的光强减少。推测较强的光呼吸、依赖叶黄素循环的热耗散以及较大的叶角变化可能是自然状态下幼叶未发生严重光抑制的原因     

海绵共生萎缩芽孢杆菌C89 PPTase bap基因的异源表达

【背景】磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶(PPTase)催化非核糖体肽合成酶(NRPS)中肽酰载体蛋白(PCP)从无活性的脱辅基形态转化为有活性的全辅基形态,从而启动非核糖体肽类化合物的生物合成。【目的】鉴定贪婪倔海绵共生萎缩芽孢杆菌C89中Sfp型PPTase Bap,验证Bap激活NRPS中PCP的能力。【方法】通过BLAST和氨基酸多序列比对鉴定萎缩芽孢杆菌C89中Sfp型PPTase Bap。将bap基因在sfp基因突变株枯草芽孢杆菌168中异源表达,通过重组菌枯草芽孢杆菌168-bap的代谢物检测非核糖体肽类化合物Surfactin。【结果】Bap为Sfp型PPTase,检测到重组菌枯草芽孢杆菌168-bap中Surfactin的产生。【结论】本研究为海洋萎缩芽孢杆菌中NRPS基因簇的异源表达奠定了基础。     

敲除sfa1基因提高酿酒酵母乙醇合成能力的研究

sfa1基因编码的酶具有乙醇脱氢酶和甲醛脱氢酶双功能活性,通过设计含有与sfa1基因两侧序列同源的长引物,以质粒pUG6和pUG66为模板进行PCR构建带有Cre/loxP系统的酿酒酵母sfa1基因敲除组件,转化酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)YS1并将质粒pSH47转入阳性克隆子,诱导表达Cre酶切除筛选标记,在原ORF基因处保留一个loxP位点,丢失质粒后获得sfa1基因缺陷型酵母突变株YS1-sfa1。摇瓶发酵实验表明,突变株YS1-sfa1的乙醇分解代谢活性降低,乙醇产量提高8.0%。     

森林风景功能的计量评价

采用被视频度、林型权重、被视可能性 ,对富阳市富春江两岸风景森林进行计量评价 ,为两岸风景防护林的配置、管理提供正确的决策。通过地形及土地利用图、数值地形模型和视线入射角来确定景观的被视频度 ;引进人口重力模型来表示森林的被视可能性 ;采取一对一比较法判断林型权重 ;利用 Thurstone的比较判断矩阵得到各景观的评价值。通过使用林型权重 ,可判断景区森林布局的合理性 ,而评价值 (Li)的高低可作为森林景观是否需要改造的标志值。研究表明 ,景观的评价值 (Li)受被视可能性 (Gi)和林型权重 (Vi)的影响。景观评价值最高的为杨树苏柳银芽柳条带状混交林、杨树香椿枫香复层林两种木森林类型 ,其次为杨树河柳林带、杨柳枫杨桤木香樟块状混交林、桤木纯林、杨树纸浆林、柳树纸浆林、街道公园绿化带、枫杨纯林、桑树。森林是以小班为单位经营管理的 ,植被、林龄等在同一小班内基本一致 ,森林风景管理也至少要求对每个小班进行评价 ,因此 ,研究时网格大小起码在小班内含有几个网格 ,最适大小为 5 0 m× 5 0 m。     

温带半干旱地区一年生植物种子的萌发特性

在实验室条件下研究了中国温带半干旱地区科尔沁沙地的23种1年生植物的种子萌发特性（新采集种子、冷藏和干藏种子）.大籽蒿、虎尾草、冠芒草、沙蓬和地锦的新种子萌发率达90%左右,11种植物新种子萌发率均低于70%,说明这些植物的新种子具有或多或少的休眠属性.经过150d的冷干藏后,大籽蒿、虎尾草萌发率保持在90%以上,说明这两种植物完全没有休眠机制;冠芒草、沙蓬和地锦的种子萌发率下降较多,可能是储藏的环境条件导致的2次休眠现象;冷藏和干藏处理均能使绿珠藜、毛马唐、细叶益母草、雾冰藜、金狗尾草、苋菜、马齿苋、碱地肤和水稗草的种子在生长季开始时完成生理后熟,萌发率达到80%以上;干藏有利于促进毛马唐、细叶益母草、马齿苋和鹤虱的种子成熟,冷藏有利于促进绿珠藜和金狗尾草的种子成熟;黄蒿、灰绿藜、画眉草和烛台虫实在不同处理下的萌发率都比较低,说明种子内在生理休眠作用较强,具有减少种子一次性萌发数量的风险分摊策略.大多数1年生植物均能在较短时间内达到最终萌发率的90%,表现出迅速萌发的特性;黄蒿、灰绿藜、碱地肤和沙蓬种子则在不同处理中表现出延长萌发时间的策略来适应半干旱地区不确定的环境条件.最后,探讨了几种主要1年生植物的种子萌发对策与其对环境适应机制之间的关系.     

柴油降解基因工程菌的构建及降解特性

【目的】构建柴油降解基因工程菌,提高柴油降解速率,研究p450基因在柴油降解过程中的作用。【方法】将Alcanivorax borkumensis SK2的p450基因合成后,连接至烷烃响应表达载体p Com8中,构建该基因的表达载体p450-SK2/p Com8,并将其转入大肠杆菌DH5α中,通过SDS-PAGE检测该基因在大肠杆菌DH5α中的表达,并将重组质粒p450-SK2/p Com8转入柴油降解菌Acinetobacter sp.Y9中,构建基因工程菌p450-SK2/Y9,研究工程菌p450-SK2/Y9对柴油的降解特性及p450基因在构建的工程菌p450-SK2/Y9中的表达。【结果】PCR、酶切及测序结果表明重组质粒p450-SK2/p Com8构建正确。当柴油诱导浓度大于1%时,目的基因在大肠杆菌DH5α中的蛋白表达量较大,且随着诱导时间的延长而呈增加趋势。通过PCR检测构建的基因工程菌p450-SK2/Y9中的p450基因表明,工程菌构建正确,利用单菌株降解柴油时,宿主菌Y9与工程菌p450-SK2/Y9的柴油降解效率未见明显差异,但工程菌p450-SK2/Y9在构建的菌群中对柴油降解的促进效果明显。SDS-PAGE结果表明,p450基因在构建的工程菌p450-SK2/Y9中能得到准确表达,在混合菌中的表达量高于单菌株。【结论】柴油降解基因工程菌在混合菌群中对柴油降解具有促进作用,而在单菌株情况下未见促进作用,且p450基因的蛋白表达在混合菌中也高于单菌株,这对于提高柴油的降解速率及研究p450基因在柴油降解过程中的作用机理具有一定意义。     

悦目金蛛拖丝的超微结构研究

采用非固定的抽丝方法,从一只未麻醉的悦目金蛛(Argiope amoena)的纺器将拖丝抽出,然后用扫描电镜(SEM)对拖丝进行超微结构的观察,结果表明:悦目金蛛拖丝至少具有2根、3根、4根及多根单丝纤维构成的4种不同结构,其中有一种类似弹簧的结构;另外,丝的表面还出现一种小环结构,这两种结构可能是拖丝纤维具有优良机械性能的原因之一。"束状结构"和"小环结构"在文献中未见报道。拖丝的直径范围为0.25~10.77μm;悦目金蛛似乎能调节拖丝的结构和直径,以适应其所面临的即时环境。本文基于上述观察结果并结合前人的研究,提出了蜘蛛拖丝结构-生物学功能多样性假说,对蜘蛛丝的结构与生物学功能之间的关系作了探讨。     

不同甘氨酸浓度对无菌水培番茄幼苗生长和氮代谢的影响

植物不但能吸收矿质氮(NH+4-N、NO-3-N),而且也能直接吸收有机态氮,如氨基酸、小分子蛋白质等.为探讨有机态氮浓度对番茄幼苗生长和氮代谢的影响,无菌水培条件下采用2个番茄品种(申粉918、沪樱932)设置4种不同浓度(0、1.5、3.0、6 0mmol·L-1)的甘氨酸态氮(Gly-N),研究了番茄幼苗干物质重、吸氮量、氮代谢相关产物和氮代谢关键酶活性.结果表明,无菌水培条件下,随营养液中Gly浓度的增加,番茄植株干物质重、总氮量、地上部和根系游离氨基酸、可溶性蛋白、地上部可溶性糖含量增加.与无氮对照相比,各处理均显著降低了番茄地上部淀粉含量(P<0.05),而Gly浓度对根系淀粉含量无显著影响.随营养液中Gly浓度的增加,番茄地上部和根系的硝酸还原酶(NR)、谷氨酸脱氢酶(NADH-GDH)、丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)活性均提高.无氮对照的NR活性与1.5 mmol·L-1 Gly处理之间差异不显著,而与3.0 mmol·L-1和6.0 mmol·L-1 Gly两处理之间差异显著(P<0.05);1.5 mmol·L-1 Gly和3.0 mmol·L-1 Gly两个处理之间的地上部NADH-GDH、GPT和GOT活性差异不显著.Gly浓度与番茄植株干物质重、总氮量呈显著正相关(R2>0.905* *),这表明两个番茄品种均能直接吸收利用甘氨酸.沪樱932吸收Gly的能力显著大于申粉918(P<0.05).因此,Gly-N可以成为番茄生长的良好氮源,其生理效应受Gly浓度的影响;不同品种番茄对Gly的吸收利用能力不同.