链霉菌Streptomyces antibioticus NRRL 8167中Naphthgeranine A生物合成基因簇的分析鉴定

【背景】微生物来源的天然产物是小分子药物或药物先导物的重要来源。对链霉菌Streptomyces antibioticus NRRL 8167的基因组分析显示,其包含多个次级代谢产物的生物合成基因簇,具有产生多种新化合物的潜力。【目的】对链霉菌S. antibioticus NRRL 8167中次级代谢产物进行研究,以期发现结构新颖或生物活性独特的化合物,并对相应产物的生物合成基因簇和生物合成途径进行解析。【方法】利用HPLC图谱结合特征性紫外吸收和LC-MS方法,排除S. antibioticus NRRL 8167产生的已知化合物,确定具有特殊紫外吸收的化合物作为挖掘对象,然后利用正、反相硅胶柱色谱、高效液相色谱等技术对次级代谢产物进行分离纯化,分离化合物。利用质谱及核磁共振光谱技术对化合物结构进行解析和鉴定;提取链霉菌S. antibioticus NRRL 8167基因组DNA,利用PacBio测序平台进行基因组测序;利用生物信息学对基因组进行注释,并对合成该化合物的基因簇进行定位分析,推导其生物合成途径。【结果】确定这个化合物是NaphthgeranineA,属于聚酮类化合物。全基因组序列分析发现S.antibioticusNRRL8167基因组含有28个次级代谢产物生物合成基因簇,其中基因簇20可能负责Naphthgeranine A的生物合成,并对其生物合成途径进行了推导。【结论】基于紫外吸收光谱和质谱特征,从S. antibioticus NRRL 8167菌株的发酵提取物中分离鉴定了一个聚酮类化合物Naphthgeranine A。该菌株的全基因组测序为其生物合成基因簇的鉴定提供了前提,对Naphthgeranine A生物合成基因簇和生物合成途径的推测为进一步研究这个化合物的生物合成机制奠定了基础。     

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。     

短期增温对中亚热带杉木人工幼林土壤氮磷耦合作用的影响

全球变暖引起陆地生态系统和整个生物圈一系列生态问题,未来全球平均气温的持续增加将使这些问题进一步加剧。目前增温、氮沉降和森林更新方式对中亚热带土壤氮磷等养分的影响已有部分研究,但增温对亚热带森林的氮磷耦合作用的影响仍然未知。以中亚热带杉木(Cunninghamia lanceolate)幼苗为研究对象,设置埋设电缆以加热土壤增温实验(增温幅度(5±0.5)℃),研究短期增温对土壤含水量、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)、土壤氮磷养分,以及氮(N)、磷(P)耦合作用的影响。结果表明:短期增温对全氮、全磷无显著影响;增温第1年显著提高了有效氮、铵态氮(NH_4~+)和有效磷的含量,显著降低了MBN含量。增温第2年,土壤中有效磷、NH_4~+和MBP含量显著下降;短期增温虽然对土壤全N/P,有效N/P的影响不显著,但是增温使铵态氮/硝态亚硝态氮(NH_4~+/(NO_3~-+NO_2~-))显著降低;此外,增温显著降低了MBN/MBP,缓解了微生物对磷的限制。相关性分析表明,耦合作用不仅受N和P之间相互作用的影响,也受土壤温度、水分含量等其他因素的影响。研究表明,短期增温并未对中亚热带杉木人工幼林土壤氮磷耦合作用产生显著影响,但增温后降低了有效氮、有效磷的含量。因此,在未来全球变暖背景下,研究结果为中亚热带森林生态系统的的健康发展和科学管理提供重要的理论依据。     

微生物学模块式自设计研究性实验的构建与教学实践

为了以低成本、低课时、高个性化方式让低年级学生既能学习基本实验技术,又都有机会参与研究性实验,构思了以基本实验技术为依托的微生物学模块式自设计研究性实验,即教师以模块式专题形式提出系列实验项目,学生自主选择题目、思考和设计、实施操作、分析结果而教师恰当指导的实验教学方式,并将其在3年4轮的微生物学实验教学中应用。详细叙述了模块式自设计研究性实验设计思路和实施方法及实施中学生和教师的行为与表现,并分析了从3个班级收回的包含34个问题的实验教学效果调查问卷,深入探讨了该方法存在的不足和改进方法。教学实践表明,这种教学方法不会导致教师数量、实验成本、学时数的显著增加,对于较大规模学生的研究性实验具有较强的实用性和可行性;144份学生反馈问卷中每个问题平均得分均在4分以上(满分5分),表明有利于提高学生的多方面素质,使学生受到基本的科学研究素质和能力的初步训练;88%-96%的学生认为它是有效的教学方式;研究性实验的形式、学生主动性、实验方案设计的科学性、实验结果分析和讨论等方面还有待完善。     

水稻资源开花期耐热性的全基因组关联分析

水稻在开花期对高温非常敏感,挖掘耐热种质并解析耐热性的遗传机制,有助于水稻的耐热性遗传改良.本研究选取205份国内外种质资源,在抽穗开花期对遇高温的稻穗进行标记,以高温下标记穗的结实率作为耐热指标,结合高密度SNP标记进行全基因组关联分析并初步预测候选基因.结果 表明:不同水稻种质的耐热性差异明显,高温下的结实率最低为...     

西藏接合菌物种多样性初探

【背景】接合菌在自然界广泛分布,在工业、食品、医药、生物防治等方面扮演着重要的角色,部分接合菌为有害菌。西藏地区接合菌只有少数零星的报道,其系统调查研究几乎还是空白,大量潜在的物种需要分离、鉴定、认识、保藏和开发。【目的】了解西藏地区的接合菌物种多样性和生物资源现状,为该地区有害接合菌的控制和有益接合菌的开发利用奠定基础。【方法】对西藏全境7个地区19个代表县的701个样品采用平板稀释分离法得到单菌落,然后进行形态和分子(SSU、ITS和LSU r DNA)鉴定,并在此基础上进行生物多样性以及优势和稀有属种分析。【结果】得到西藏接合菌10属26种,包括5个西藏已知种和21个西藏新记录种;其中4个为中国新记录种,分别是:类变形被孢霉(Mortierella amoeboidea)、球孢高山被孢霉(M.globalpina)、灰褐毛霉(Mucor brunneogriseus)、暗色毛霉(M.fuscus)。西藏接合菌的多样性指数分析表明,不同地区间的物种数量和组成存在显著差异,排在前4位的分别是波密县、米林县、当雄县和八宿县。属种分析显示,西藏接合菌的2个优势属为被孢霉属(Mortierella)和毛霉属(Mucor);3个优势种为高山被孢霉(Mortierella alpina)、冻土毛霉(Mucor hiemalis)、匍枝根霉(Rhizopus stolonifer);常见属8个,分别是犁头霉属(Absidia)、放射毛霉属(Actinomucor)、小克银汉霉属(Cunninghamella)、根毛霉属(Rhizomucor)、根霉属(Rhizopus)、共头霉属(Syncephalastrum)、伞形霉属(Umbelopsis)和接霉属(Zygorhynchus);常见种9个,稀有种14个。【结论】西藏地区接合菌资源丰富,各地区生物多样性差异显著,稀有物种占一半以上的比例提示西藏自然环境保护的重要性。     

东方田鼠种群扩散及活动对外部因子的反应格局

在野外围栏条件下,采用2×2×2析因实验,测定外部因子食物、捕食,以及同域分布物种黑线姬鼠的种间竞争对东方田鼠扩散和活动距离的独立作用及其交互作用的效应。研究结果表明,在所有的扩散个体中,幼体扩散的比例为71.0%。雄体扩散的比例为80.5%。东方田鼠扩散的趋势与其种群密度及补充量的变动一致。食物对扩散具有显著独立作用;捕食对扩散的作用接近显著;种间竞争对扩散的直接效应不显著;食物、捕食与种间竞争交互作用对扩散的效应亦不显著。在诱捕期内雄性的长距离活动比例及其诱捕期间长距离活动比例均显著大于诱捕期内雌性及其诱捕期间的长距离活动比例。不同处理种群间,仅雄体在诱捕期间的长距离活动比例具有显著差异;食物对雄体的长距离活动具有直接和间接(通过密度)的效应;而预防捕食者和竞争物种对不同处理种群雄体的长距离活动则无一致的效应。     

海河流域典型河口生态环境需水量

在分析河口生态环境需水量类型及特征的基础上 ,采用水文学、生物学及水力学方法计算了海河流域中海河口、滦河口及漳卫新河口生态系统水循环、生物循环消耗水量及生物栖息地需水量。考虑不同生态功能需水量间的兼容性 ,得到各河口生态环境需水年度总量 ,以保持河口径流时间分布自然性为基础 ,确定了生态环境需水量年内时间分配。结果表明 ,即使不考虑污染物的排放 ,近年来海河口、漳卫新河口实际径流量已无法满足最低等级生态环境需水量 5 .97和 4 .96亿 m3的要求。相应河口生态系统已发生了不可自然恢复的退化。滦河口径流年度总量基本满足生态环境要求 ,其生态保护重点在于保持生态环境需水量年内时间变化的自然状况。通过比较不同河口间生态环境需水量结果 ,认为河口生态环境需水量空间差异性主要源于河口间气候和径流量的不同 ,时间差异性则受到河口地区年内季节间气候变化幅度的影响。保证污染物达标排放基础上 ,保持河口生态系统蒸发消耗、水体盐度需水量及相应年内时间变化的自然性应成为海河流域河口生态环境保护及恢复工作中的基础     

湖南柿竹园矿区土壤重金属含量及植物吸收特征

矿区重金属污染十分严重,寻找和发现适合当地气候与土壤条件的重金属耐性植物是矿区植被恢复和污染土壤修复的前提。对我国湖南柿竹园有色金属矿区调查发现,该地区选矿厂的重金属污染问题普遍比尾砂库严重。选矿厂土壤砷、镉、铅、锌严重超标,尾砂库周围也受到不同程度的重金属污染。土壤重金属胁迫效应影响着植物物种分布,选矿厂物种分布较少,相比之下尾砂库的植物多样性较为丰富。柿竹园矿区植物对重金属的吸收表现为富集型(如蜈蚣草Pteris Vittata L .和苎麻Boehmerianivea (L .) Gaud.)、根部囤积型(如攀倒甑Patrinia villosa和木贼Equisetum hyemale)和规避型(如蔓出卷柏Selaginelladavidii Franch和芒草Miscanthus sinensis Andlerss)等3种类型。     

烷化剂NTG诱变虾青素产生菌红法夫酵母的研究

虾青素是一种很有效的生物抗氧化剂和某些生物的天然着色剂,应用前景广阔。红法夫酵母是 生产虾青素的一个来源,优点颇多。天然菌株虾青素产量较少,缺少实用价值。实验采用烷化剂ＮＴＧ 诱变红法夫酵母,筛选出类胡萝卜素产量高的诱变株。用薄层层析对红法夫酵母产生的色素及其皂 化产物进行分析,并对各个成分的扫描光谱进行了比较。认为红法夫酵母产生的类胡萝卜素成分主 要是虾青素及虾青素二酯,还有一部分β－胡萝卜素。同时,还对虾青素产生的时相和ＢＨＴ对虾青素 光分解的保护作用进行了初步研究。