生物强化技术在生物质沼气制备过程中的应用及研究进展

生物强化技术通过为特定的生物过程"设计"微生物,进而作为一种提升反应系统活力和性能的手段被应用于生物质沼气制备过程,以便加快发酵系统启动时间、增加原料利用率、缩短酸败系统的恢复时间、降低高有机负荷的抑制作用等。本文针对以木质纤维素为原料的沼气制备中的生物强化技术,从生物强化菌剂的构建及标准、生物强化作用的影响因素、生物强化作用机制的探究等几个方面来阐述目前国内外生物强化技术在生物质沼气制备过程中的应用与研究进展,以及存在的问题和解决方案。     

寨卡病毒蛋白结构与功能研究进展

2015年以来,南美暴发大规模寨卡疫情,因其与新生儿小头症等严重神经发育疾病密切相关,被世界卫生组织列为国际关注的突发公共卫生事件。与其他虫媒黄病毒类似,寨卡病毒为单股正链RNA病毒,其基因组编码的3种结构蛋白构成病毒颗粒,7种非结构蛋白参与病毒复制生活周期的调控。在全球科学家的共同努力下,寨卡病毒蛋白结构与功能的研究取得了突破性进展,极大地促进研究者对病毒复制与致病机制的认识,也为疫苗和药物研发提供了重要科学依据和潜在靶标。本文将对寨卡病毒蛋白的结构与功能的最新研究进展作一综述,并讨论当前面临的挑战和机遇。     

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。     

融合表达氨基转移酶DsaD和异构酶DsaE合成L-别异亮氨酸

【背景】L-异亮氨酸(L-isoleucine,L-Ile)和L-别异亮氨酸(L-allo-isoleucine,L-allo-Ile)是自然界中广泛存在的一对同分异构体。抗感染抗生素Desotamides结构中含L-别异亮氨酸结构单元,其生物合成途径中的氨基转移酶DsaD和异构酶DsaE可以协作催化L-异亮氨酸和L-别异亮氨酸相互转化。【目的】通过理性设计,使氨基转移酶DsaD和异构酶DsaE融合表达,研究融合蛋白DsaDE催化异亮氨酸和别异亮氨酸相互转化的功能。【方法】利用PCR分别扩增dsaE基因编码区DNA片段、以及含dsaD基因编码区和114个碱基接头序列的DNA片段dsaD-linker,利用酶切位点KpnI将dsaE和dsaD-linker相连,形成das DE重组序列,并克隆至pET28a(+)中,将重组质粒pET28a-dsaDE转化至Escherichia coli BL21(DE3)中进行融合表达,利用Ni-NTA亲和层析法纯化融合蛋白DsaDE;分别以L-异亮氨酸和L-别异亮氨酸为底物进行融合蛋白的体外酶活性检测,利用高效液相色谱对酶反应产物进行分析。【结果】PCR验证、酶切验证以及测序结果证明pET28a-dsaDE重组载体具有正确序列;N-末端和C-末端融合6个组氨酸标签的融合蛋白DsaDE在E. coli BL21(DE3)中获得可溶性表达,经Ni-NTA亲和层析法一步纯化获得纯度约95%的融合蛋白,纯化的融合蛋白DsaDE具有较好的活性,能够催化L-isoleucine和L-allo-isoleucine间的相互转化。【结论】氨基转移酶DsaD和异构酶DsaE成功融合表达,经一步Ni-NTA亲和层析法纯化即可获得纯度较高的融合蛋白,融合蛋白同时具有氨基转移酶和异构酶的活性,为进一步研究L-别异亮氨酸的工业化生产奠定了基础。     

拟寄生蜂搜索产卵过程中对寄主的竞争

综述拟寄生蜂搜索产卵过程中对寄主竞争的最新研究进展.这类竞争具有四种方式,即标记寄主、杀卵和杀幼、守护寄主和捕食寄主.（1）标记寄主常涉及寄主标记信息素,这是由雌蜂在产卵前、产卵时或产卵后分泌的化学物质.寄主标记信息素常介导拟寄生蜂对已寄生和健康寄主的辨别、减少过寄生和多寄生、减轻种内和种间竞争压力.（2）雌蜂遇到已寄生寄主时,很多种类杀死前一雌蜂遗留的卵和幼虫,再产下自己的卵.雌蜂使用三种方法杀卵和杀幼,即产卵器穿刺、取食和使用有毒物质.通过杀卵和杀幼,产卵雌蜂清除了前一雌蜂遗留的后代,主动改善了寄主品质,从而有利于自身后代的生存.（3）守护寄主在肿腿蜂科、缘腹细蜂科、金小蜂科、缨小蜂科和茧蜂科中均有报道,守护者驱逐入侵者以保护后代及健康寄主.（4）捕食寄主不仅减少了健康寄主数量,且直接导致已寄生寄主中拟寄生蜂卵和幼虫的死亡.雌蜂一般在体内成熟卵量较少时捕食寄主.讨论了研究拟寄生蜂搜索产卵过程中竞争寄主的理论意义和实际应用价值.     

生态风险评价研究进展

20多年来,生态风险评价研究经历了从环境风险到生态风险到区域生态风险评价的发展历程,风险源由单一风险源扩展到多风险源,风险受体由单一受体发展到多受体,评价范围由局地扩展到区域景观水平.区域生态风险评价就是大尺度上研究复杂环境背景下包含多风险源、多风险受体的综合风险研究.目前,区域生态风险评价的理论框架已经搭建起来,统计方法多采用相对评价法.区域生态风险评价未来的发展方向为继续加强实验和野外调查,进一步减小不确定性,逐步解决尺度推移问题.区域生态风险评价必须与经济、社会、文化相结合,才能充分发挥它在管理决策中的作用.     

三种淡水藻类对萼花臂尾轮虫培养效果的比较

在28℃下,采用群体累积培养法,探讨了不同浓度的蛋白核小球藻（Chlorella pyrenodeosa）、水华鱼腥藻（Anabaena flas-aquae）和沙角衣藻（Chlamyclomoras sajao）,以及在等生物量条件下,以上3种藻类两两配比饵料（3：1、1：1和1：3）对萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus）的培养效果。结果表明,不同浓度的蛋白核小球藻、水华鱼腥藻和沙角衣藻对萼花臂尾轮虫增殖效果的影响分别表现为差异极显著（P〈0．01）、显著（P〈0．05）和不显著（P〉0．05）;蛋白核小球藻与水华鱼腥藻组成的混合饵料对萼花臂尾轮虫的增殖效果均优于其中的单一种类（P〈0．05）;沙角衣藻无论是单独投喂,还是与其它藻类混合投喂,轮虫的培养效果均不理想。因此,该种类不宜用作轮虫饵料开发。该研究还表明,蛋白核小球藻是培养萼花臂尾轮虫的最适单一种类,它与水华鱼腥藻组成的混合饵料培养萼花臂尾轮虫效果更好。     

干旱与条锈病复合胁迫对小麦的生理影响

以抗旱性和抗病性不同的小麦为材料,以正常生长为对照,观察了病原菌和水分复合胁迫对小麦叶片相对含水量、活性氧代谢以及对抗氰呼吸的发生、运行的影响。讨论了在干旱与病原菌侵染复合胁迫下,抗氰呼吸在植物抗逆机制中所扮演的角色。复合胁迫下,抗病小麦显然具备更强的水分调控能力,而感病品种不能有效控制病叶水分散失。水分胁迫能引起抗氰呼吸的下降,但不能抵消因病原菌侵染引起的抗氰呼吸的增强,条锈菌侵染对小麦抗氰呼吸的影响远远大于水分胁迫。病原菌侵染和水分复合胁迫下,活性氧产生的速率表现出累加效应,而抗氰呼吸表现出和基质抗氧化酶的活性互补。植物交替氧化酶在干旱与病原菌侵染复合胁迫中具有重要的抗氧化功能,并可能调节着逆境下物质与能量需求间的矛盾。     

不同土壤培肥措施下农田有机物分解的生态过程

通过在河北曲周实验站的田间试验,研究了4种不同土壤培肥措施条件下农田生态系统中几种主要土壤生物随有机物分解的变化规律、有机物的分解及其主要影响因素。研究结果表明：除土壤线虫外,其他几种主要的土壤生物的分布规律基本上是堆肥区〉原貌区〉对照区〉化肥区,与施入的有机物（小麦秸秆）的分解规律一致。在受人为扰动的堆肥区、化肥区和对照区土壤中,细菌占绝对优势,而在未开垦的原貌区中,真菌起着重要作用。 在有机物分解初期,土壤微生物能比较快地迁移到秸秆表面,秸秆表面的生物数量最多的是细菌,随着细菌的数量增加,原生动物数量亦呈现增加趋势,蚯蚓数量增多,而线虫的数量则减少。而有机物分解后期,真菌的数量逐渐减少,蚯蚓的数量也呈下降趋势,有机物的分解速度减慢。通过灰色关联度分析,9种外界因素（生物因素和环境因素）对小麦秸秆分解作用的相对重要程度排序：土壤温度（0．844）〉蚯蚓（0．777）〉真菌（0．764）〉全氮（0．754）〉线虫（0．753）〉有机质（0．742）〉细菌（O．738）〉原生动物（0．693）〉土壤含水量（0．661）,其中土壤温度和蚯蚓是影响土壤有机物分解的最重要的两个因素。     

鼎湖山植物群落α多样性与环境的关系

用样带取样法,来研究不同取样尺度和不同取样尺度条件下的多个环境因子与鼎湖山植物群落α多样性的关系.取样尺度分别为10、20、40、80m和160m.涵盖鼎湖山主要的植被类型：季风常绿阔叶林、针阔混交林、沟谷常绿阔叶林和针叶林.相关分析和主成分分析结果表明,环境因子对各层次的α多样性的影响程度各不相同,达到显著相关性的取样尺度也不一样,表现出较大的复杂性,同时也表明样带上的环境异质性较高.因此,用海拔梯度作为主要的环境梯度来研究鼎湖山植物群落多样性具有合理性.海拔高度与乔木层多样性的关系在所有取样尺度上都较密切,这说明海拔高度可能是影响乔木层α多样性的最重要环境因子.