提高大肠杆菌表达外源蛋白胞外含量的策略

大肠杆菌的蛋白质表达平台在工业和农业中得到了广泛应用,使目的蛋白质表达后释放至胞外更有利于大规模的生产。目前,已经研究出许多改善外源蛋白胞外含量的方法。本文从蛋白质分泌机制、菌株、信号肽、载体和培养条件的选择和优化改造、密码子的优化和蛋白质跨膜转运过程的改善等方面总结了提高大肠杆菌表达外源蛋白的胞外含量的各种策略,指出多因素协同作用才能更全面地提升蛋白质的胞外产量。     

宿主菌富集空肠弯曲菌噬菌体培养条件的优化

【背景】开发噬菌体产品是一种防控空肠弯曲菌有潜力的策略,但是面临噬菌体分离的挑战。【目的】运用响应面法对宿主菌富集空肠弯曲菌噬菌体的培养条件进行优化。【方法】通过单因素试验分析培养基、培养温度、培养转速、离子添加剂对噬菌体富集效果的影响,以噬菌体回收率为评价指标,采用响应面法优化了空肠弯曲菌噬菌体的富集培养条件。【结果】在37℃条件下进行静置培养时,噬菌体富集培养效果最佳,回收率为354.12%。分离噬菌体的过程包括采样并制备滤液、宿主菌与样品滤液共培养及噬菌体分离与鉴定等环节。应用此方法从鸡粪便中分离空肠弯曲菌噬菌体,与传统的单斑法相比,噬菌体分离率提高了269.23%。【结论】研究优化的宿主菌富集噬菌体培养方法可提高空肠弯曲菌噬菌体的分离效率,为噬菌体的研究提供思路。     

一株稀有海洋真菌Stachybotrys longispora FG216的De Novo测序及基因组学分析

【背景】长孢葡萄穗霉菌(Stachybotrys longispora) FG216是一株稀有海洋真菌,其次生代谢产物FGFC1具有纤溶活性。进行S. longispora FG216的基因组序列分析,将充实和促进海洋微生物功能基因和次生代谢产物合成生物学的基础研究和应用研究。【目的】解析S. longispora FG216的基因组序列,分析基因组生物功能和同源相似性关系,分析次生代谢产物纤溶活性化合物FGFC1的相关基因。【方法】基于Illumina HiSeq高通量测序平台对S. longispora FG216菌株进行De Novo测序,使用SSPACE、Augustus等软件进行组装、编码基因预测、基因功能注释、物种共线性分析以及预测FGFC1次生代谢产物合成基因簇。【结果】S. longispora FG216的基因组测序总长度为45622830bp,共得到605个Scaffold,GC含量为51.31%,注释预测得到13329个编码基因和169个非编码RNA。基因组测序数据提交至国家微生物科学数据中心(编号为NMDC60016264),其中13 053、8 422、8 460、7 714和2 847个基因分别能够在NR、KEGG、KOG、GO和CAZy数据库匹配到注释信息。比较基因组学分析发现,Stachybotrys具有保守性,核心基因占基因家族总数目的71.44%,S. longispora FG216与S. chlorohalonata IBT 40285的相似性最高;同时,预测得到101个次生代谢产物合成基因簇,其中18个基因簇与已知的化合物相匹配。通过antiSMASH预测,Cluster57是编码合成FGFC1母核结构异吲哚啉酮的基因簇,与S.chlorohalonataIBT40285中的基因簇相似度为40%。【结论】海洋稀有真菌S.longisporaFG216的基因组信息已上传至国家微生物科学数据中心公开使用,为Stachybotrys种属的研究提供了重要的参考意义,同时发现了S. longispora FG216次生代谢产物纤溶活性化合物FGFC1母核部分编码基因是Cluster 57。     

闽江流域生境质量时空演变特征与预测研究

流域生境是生物生存和可持续发展的物质基础与环境保障,土地利用变化是影响生境质量的重要因素,分析土地利用与区域生境质量时空演变特征,对区域生物多样性保护与土地可持续利用具有重要意义。以闽江流域为研究区,基于2000-2015年的土地利用空间数据,构建CA-Markov模型模拟2025-2040年现有发展与生态保护情景下土地利用空间数据,利用InVEST模型分析2000-2040年生境质量空间格局。结果表明：（1）闽江流域森林覆盖率较高,现状条件下水田、旱地、针阔混交林、灌木林、草地与湿地面积呈下降趋势,其中草地减幅最大,达44.64%,针叶林、阔叶林、水域、建设用地、交通用地、采矿场与裸地面积呈上升趋势,其中交通用地涨幅最大,达到227.27%;模拟的土地利用Kappa系数达89.09%,模拟结果较好,生态保护情景在未来土地利用格局优化上优势明显。（2）研究期内闽江流域总体呈现较高的生境质量,基本维持在0.82的水平,城乡建设用地区域是生境质量低值的主要分布区,福州与长乐分布有最大的生境质量低值聚集区;生境质量分布与地形条件存在一定相关性,低值区多为海拔较低的区域。（3）2000-2015年闽江流域生境质量总体呈现衰退趋势,且降幅逐期升高,最高达0.24%;现有发展情景下降的趋势未得到有效缓解,生态保护情景下降趋势逐步有效缓解,同时生境质量为优等的栅格数量占比最大,最高达87.42%。（4）闽江流域上中游区域生境水平较下游高,现有发展情景下这种差距出现扩张趋势,生态保护情景下各区域则基本维持住2015年的生境质量水平。研究结果可为闽江流域土地资源可持续利用与生物多样性保护提供科学依据和决策参考,促进区域可持续发展。     

露天煤矿排土场边坡植被组成特征及其群落稳定性评价

研究植被恢复过程中植物群落组成、结构及稳定性的变化,可进一步了解到植物群落的演替过程及规律。采用空间代时间的方法对内蒙古锡林郭勒盟北电胜利露天煤矿4个排土场边坡人工恢复植被进行群落调查,在此基础上采用多样性指数与优化后的M.Godron稳定性指数对植物物种组成、物种多样性及其群落稳定性进行分析,探究不同恢复年限排土场边坡植被在恢复过程中群落特征及稳定性变化特征。结果表明：（1）排土场边坡植物物种组成共有16科44属56种,植物群落组成较简单,其中禾本科种类最多,生长型以草本植物为主。（2）随着恢复年限的增加,植物生活型由一、二年生转变为多年生,坡面优势种由人工种植植物转变为本土植物。（3）整体看,随着恢复年限增加,物种多样性呈下降趋势,群落稳定性整体呈上升趋势。（4）由于不同坡向土壤微环境差异,北坡恢复效果及稳定性好于南坡。本研究在一定程度上可为露天煤矿排土场边坡人工修复过程中植物物种及合理配置模式的选择提供科学依据。     

基于最小累积阻力模型的东北地区生态安全格局构建

生态安全格局对于缓解生态保护与经济发展之间的矛盾具有积极意义。以东北地区为研究对象,综合参考《生态保护红线划定技术指南》、《全国生态功能区划》以及东北地区自然资源禀赋和社会经济发展水平,基于水源涵养、防风固沙、生物多样性维持与保护等功能指标和敏感性指标划分生态源地;利用夜间灯光数据修正基本生态阻力面,并运用最小累积阻力模型划分缓冲区、识别生态廊道和生态战略节点,从而构建东北地区生态安全格局。结果表明:东北地区生态源地总面积为6.50×10⁵km²,占全区土地总面积的45.02%,包括18个生态源地,主要分布在大兴安岭、小兴安岭、长白山脉和西部草原的部分区域;划分了高、中、低3个水平缓冲区,关键生态廊道中心线总长11073.52km,生态战略节点29个,在东北地区形成以生态源地为中心的网状空间布局。结果可为保障区域生态系统服务功能和可持续发展政策的制定提供科学参考。     

漓江流域生态系统服务价值最大化的土地利用结构优化

土地利用结构优化是促进生态系统可持续发展的重中之重,而生态管理的最终目标是优化生态系统服务,使生态系统提供的服务达到最大化。选择典型生态脆弱区漓江流域为研究区,将整个生态系统服务价值的最大化作为研究目标,首先结合野外实验和五期Landsat高分遥感影像获取基础数据,对研究区1998-2018年各项生态系统服务价值进行估算,然后结合灰色线性模型对2018-2028年价值进行预测,借助Lingo软件提出生态效益最大化的土地结构优化方案,进而对优化前后研究区生态系统服务价值进行比较与分析。结果表明：（1）近20年间研究区主要土地利用类型一直以林地与耕地为主,所占比例保持在整个流域的95%。水域与耕地面积逐年减少,林地、建设用地及未利用地面积持续增加。此外,未利用地面积发生的变化最为显著,增加了近30倍,主要由林地与耕地转变而来。（2）研究区生态系统服务价值总体约减少了19.55×10⁶元,呈现先上升后下降趋势,并将长期处于下降趋势,至2028年时流域生态系统服务价值将减少至8067.43×10⁶元。在流域整体生态系统中,林地价值最高,在历年约占流域总价值的86%,其次是水域及耕地,分别占比8%、6%。（3）对研究区进行优化后,漓江流域总生态系统服务价值增长了2%,其中主要来源于林地与水域面积的增加,提高了生态系统调节服务的供给能力,耕地、建设用地面积略微增加,未利用地面积显著减少,基本与2008年水平持平。本研究通过优化喀斯特地区关键生态系统服务价值,为该区域生态管理提供科学支撑。     

甘南地区二氧化碳施肥效应对生态系统的影响

陆地生态系统是全球第二大碳库,其碳收支一直是气候变化研究的热点领域,而研究二氧化碳（CO₂）施肥效应又是全球变化碳循环领域较为关注的前沿部分。CO₂与生态系统关系复杂,当前仍无法厘清CO₂对陆地生态系统碳循环的影响作用。基于太阳辐射数据、气温数据及归一化植被指数数据等,利用光能利用率遥感模型,模拟2019年甘南地区的碳循环,选取三个指标,即GPP （陆地生态系统总初级生产力）、NPP （净初级生产力）和NEP （净生态系统生产力）来分析甘南地区植被固碳的时空变化特征及CO₂施肥效应。结果表明：（1）甘南地区2019年植被固碳总量约为2611 tC。甘南地区生态系统GPP、NPP和NEP季节性特征明显,其值均在夏季达到最高;而在空间上,GPP、NPP表现为东高西低的特征,NEP呈现出北高南低的分布特征。（2） CO₂对GPP、NPP存在正向的施肥效应,分别增加了14.4%和14.3%;而对NEP具有负向反馈效应,使其减少了0.3%,并且CO₂对NEP的影响整体也表现为北高南低的特征。研究揭示出：虽然CO₂在提升GPP和NPP时,正向的施肥效应明显,但是对甘南地区的NEP,即固碳量来说,CO₂的影响却很有限。因此在研究CO₂施肥效应时不应一概而论,生态地理环境对其的影响不可忽视。研究可以为揭示陆地生态系统碳循环的动态机制提供一定的理论依据。     

茜草科二型花柱植物滇丁香传粉精确性研究

异型花柱是一种受遗传因素控制的花型多态性现象,其适应意义在于提高不同花型间传粉精确性,从而促进异交。为检验二型花柱植物滇丁香（Luculia pinceana）是如何促进异交并确定有效传粉者的类型,实验统计自然种群中长、短柱型的植株数量,测量花部特征,统计自然种群植株柱头上的型间花粉落置的数量和比例,比较型内、型间花粉的萌发率以及花粉管长度,比较不同人工授粉处理结实情况,观察传粉昆虫类型并测量虫体特征。结果表明（1）滇丁香自然居群中长、短柱型植株的数量没有显著性差异。长柱型的筒深、筒直径、开口直径、雄蕊长和柱头长均显著小于短柱型,而长柱型的叶片长和宽、雌蕊长、花药体积、花粉粒体积、柱头厚均显著大于短柱型。（2）自然种群植株柱头上型间花粉所占比例显著低于型内花粉的比例。（3）型间授粉的花粉萌发率以及花粉管长度均大于型内授粉和混合授粉。（4）型间授粉的结实率显著高于型内授粉的结实率,型内授粉具有一定的结实。（5）夜行性长喙条背天蛾（Cechenena lineosa）是滇丁香的有效传粉者,其吻长和滇丁香的花筒深相适应。本研究表明二型花柱植物滇丁香主要是通过与其花部特征相匹配的长喙天蛾实现有效的传粉,通过促进型间花粉的萌发和花粉管的伸长而有利于型间授粉结实,提高传粉精确性。     

舟山海域大中型浮游动物群落时空变化及受控要素

为更好地保护舟山海域的渔业资源和生态环境,了解舟山海域浮游动物组成的时空变化,于2014年到2017年对舟山海域33个站位开展4个季节的生态综合调查,结果表明:4个航次共鉴定出浮游动物成体88种和浮游幼体19类,优势种共12种,浮游动物的优势种更替和群落特征季节变化明显,春夏、夏秋、秋冬、冬春相邻季节优势种更替率分别为75%、80%、100%和60%;平均生物量为夏季(176.34 mg/m³)>春季(120.20 mg/m³)和秋季(86.28 mg/m³)>冬季(7.21 mg/m³);平均丰度为夏季(143.97个/m³)>春季(86.30个/m³)>秋季(21.38个/m³)和冬季(26.86个/m³);平均多样性指数:夏季(3.03)>秋季(2.82)>春季(2.05)>冬季(1.71)。舟山海域浮游动物群落具有明显的季节和区域差异,温度、盐度、Chl a和营养盐是影响舟山浮游动物群落时空变化的主要环境因素,其中春季浮游动物群落空间分布主要受盐度的影响,夏季主要受温度、盐度和Chl a的影响,秋季主要受Chl a的影响,冬季主要受悬浮物和溶解氧的影响,而营养盐对每个季节的浮游动物群落分布都有一定的影响。