利用酵母菌生产有机酸的研究进展

有机酸是含有一种或多种低分子量酸性基团(如羧基、磺酸基)的可生物合成的有机化合物,广泛应用于食品、农业、医药、生物基材料工业等领域。酵母菌具有生物安全、抗逆性强、底物谱广泛、方便遗传改造,以及大规模培养技术成熟等独特优点,因此利用酵母菌生产有机酸的研究日益受到国内外学者的关注。目前利用酵母生产有机酸还存在浓度低、副产物多,以及发酵效率低等缺陷。随着酵母菌代谢工程和合成生物学技术的发展,利用酵母菌生产有机酸取得了快速进展。本文总结了利用酵母合成11种有机酸的研究,包括内源和异源合成的大宗羧酸和高价值有机酸,并对该领域的未来研究方向进行了展望。     

ε-聚赖氨酸抑菌性能的研究进展

ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)是抑菌谱广泛的天然抑菌剂,由通过α-羧基与ε-氨基连接的25–35个赖氨酸聚合而成。ε-PL主要由白色链霉菌发酵生产所得,比化学生产更加高效和环保。ε-PL具有水溶性好、耐热和对环境无污染等特点,具有良好的应用前景。本文从发酵生产入手,着重综述了ε-PL对各种微生物抑菌性能、抑菌机制及抑菌机制模型的研究进展。推测ε-PL是通过对细胞膜的破坏而改变细胞的通透性,或者作用到细胞内引起活性氧(reactive oxygen species, ROS)胁迫而影响调节基因的表达,从而起到抑菌作用。根据这2种抑菌方式分别建立了相应的抑菌模型,即毡毯模型和ROS诱导细胞凋亡模型。本文可为ε-PL对微生物抑制性能的深入研究提供依据,同时也提出了ε-PL抑菌机制的新模型,为扩展ε-PL应用领域提供了一定的参考。     

盐磷胁迫对木麻黄和台湾相思种子萌发及幼苗生长的影响

恶劣环境下,人工海防林因面临养分胁迫而经营困难。为探讨盐、磷胁迫对主要海防林树种木麻黄和台湾相思种子萌发及生长的影响,该研究分别用不同浓度的NaCl(盐)和KH₂PO₄(磷)溶液处理种子和浇灌幼苗,测定种子萌发和幼苗生长指标。结果表明：(1)高盐胁迫显著抑制种子萌发,对幼苗生长有一定影响,但两种植物影响程度不同;台湾相思种子萌发耐盐性高于木麻黄,前者相对盐害率最大值为23.03%,后者为89.15%;随着盐浓度增加,木麻黄和台湾相思种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均降低,对应最大值分别为38.70%、34.67%、18.70、0.055和76.67%、62.22%、48.46、6.11。(2)两种植物的株高和根长随盐浓度增加而降低,木麻黄和台湾相思株高分别为12.29～6.01 mm和48.27～17.33 mm,根长分别为8.57～1.45 mm和33.41～5.88 mm;台湾相思根、茎、叶生物量及根冠比均随盐浓度的增加逐渐减小,木麻黄各处理差异较小。(3)台湾相思的种子和幼苗较木麻黄更耐低磷环境,二者最适磷浓度存在差异;木麻黄种...     

先贤虽去，风范永存——沉痛悼念杨福愉先生

中国共产党优秀党员,中国科学院院士,著名生物化学家杨福愉先生,因病医治无效,于2023年1月5日20时46分在北京逝世,享年96岁。 　　杨福愉先生原籍浙江宁波镇海,1927年10月30日出生于上海市,1946年毕业于上海南洋模范中学,1950年毕业于浙江大学化学系,1960年在前苏联莫斯科大学生物系获哲学副博士学位,回国后一直在中国科学院生物物理研究所工作,历任生物物理研究所副研究员、研究员,1991年当选为中国科学院学部委员(院士);曾任生物物理研究所副所长、学术委员会主任、生物大分子国家重点实验室主任等职,是中国生物膜领域的主要奠基人之一。 　　杨福愉先生1950年毕业于浙江大学后,进入中国科学院（上海）实验生物学研究所,在贝时璋先生等老一辈科学家的言行垂范下获得科学启蒙;1956~1960年留苏期间,获得了系统的科研训练;回国后在生物物理研究所带领线粒体结构与功能研究小组,研究电离辐射对线粒体氧化磷 酸化功能的影响,从此确立了为之奋斗一生的“生物膜结构与功能”这一重要研究方向。 　　杨福愉先生长期围绕膜脂-膜蛋白相互作用及其调控机理开展系统、深入的原创性研究。提出镁离子通过改变膜脂流动性影响ATP酶的结构与活性模型,为膜脂物理状态影响膜蛋白的结构与功能提供清晰的实例;在此基础上开展跨膜钙离子浓度梯度调节膜蛋白的构象与活性的研究,揭示膜脂物理状态调控钙ATP酶及G蛋白偶联跨膜信号转导通路的新机制;发现胰凝乳蛋白酶不只是消化酶,还介导溶酶体-线粒体细胞凋亡新途径。同时,杨福愉先生非常重视基础理论研究与实际应用的结合。曾在核爆炸现场承担放射生物学科研任务,总结出的慢性放射病早期诊断生化指标为核安全打下基础;用“匀浆互补法”预测农作物杂交优势,为促进农业增产提供科学依据;开展克山病病因的研究,提出“克山病是一种心肌线粒体病”的观点等。在研究中,杨福愉先生善于以多学科交叉融合的研究方法从不同层次开展研究,研究成果彰显开拓性、富于原创性。杨福愉先生在国内外学术期刊发表科研论文200余篇,出版《生物膜》等专著2部,在国际上产生深远影响,获得广泛承认,先后获得国家自然科学奖、中国科学院自然科学奖、何梁何利奖等重要奖项。 　　杨福愉先生重视学术团体、学术会议、学术期刊在科学研究中的重要作用,曾任中国生物物理学会理事、中国生物化学与分子生物学学会副理事长、北京市生物化学与分子生物学学会理事长、《生物物理学报》主编等职,积极推动1981年首届全国膜生物学讨论会举办,并担任首届会议大会主席。 　　杨福愉先生重视青年人才培养。作为2013年中国生物物理学会贝时璋杰出贡献奖得主,杨福愉先生于2018年向贝时璋奖捐款30万元,用于表彰后续贝时璋青年奖获奖者,表达了老一辈科学家对生物物理学领域青年科技工作者的殷切期望。 　　先贤虽去,风范永存。杨福愉先生的家国情怀与学术精神将永远指引我们奋斗！ 　　杨福愉先生千古！ （感谢黄有国研究员为此文撰写提供历史线索和整理、凝练素材。）     

人为噪声对动物的非听觉影响

噪声在环境中广泛存在,城市化的迅速发展也使野生动物接触到人为噪声的机会增大。越来越多的证据表明,人为噪声在许多方面影响着人类的健康以及野生动物的生存。对这些研究进行总结发现,噪声会改变动物的生理状态,使其处在较高的应激水平,进而影响动物的抗氧化能力和免疫能力,甚至使雏鸟的端粒缩短。人为噪声的存在还会影响动物的学习和认知能力,干扰动物觅食、交流等行为。这些因素累积就可能会降低动物后代的存活率,改变物种丰度,对动物的生存造成威胁。对人为噪声带来的非听觉影响的研究,有助于更全面地了解噪声的潜在危害,采取更为积极的缓解应对措施。     

褪黑素调节烟草丁香假单胞菌抗性的功能研究

为分析褪黑素(N-乙酰-5-甲氧基色胺)在植物先天免疫中的功能及调控机理,研究以病原菌丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000,Pst DC3000)—烟草互作系统为模型,检测了病原菌侵染对烟草褪黑素相关基因表达的影响,并探讨了褪黑素对植物叶片病原菌生长以及气孔开度和活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)含量的影响以及调控机理。结果表明:(1)Pst DC3000处理提高了烟草褪黑素合成(NtSNAT1)和受体(NtPMTR1)基因表达,且外源褪黑素处理降低了叶片中的病原菌含量。(2)与野生型植物相比,过表达大豆GmSNAT1基因显著提高了转基因烟草中内源褪黑素含量和NtPMTR1的表达,且转基因烟草叶片中的Pst DC3000菌落数显著下降。(3)外源褪黑素和细菌鞭毛蛋白多肽flg22处理诱导了野生型和转基因烟草保卫细胞中ROS产生和气孔关闭,且转基因植物对褪黑素和flg22诱导的气孔关闭和ROS产生比野生型烟草更加敏感。综上所述,研究表明褪黑素可能通过受体NtPMTR1介导的信号途径促进保卫细胞ROS产生,诱导气孔关闭,从而降低病原菌Pst DC3000的入侵。     

变黄黑文衣,中国黑文衣属地衣一新记录种

通过对文字衣科黑文衣属形态学、解剖学、化学与分子生物学的研究,发现中国新记录种1种,即变黄黑文衣(Phaeographis flavescens Dal-Forno&Eliasaro),该种主要特征为地衣体壳状,表面浅黄绿色,无光泽,光滑;子囊盘弯曲,多分支,聚生于假子座中;盘缘黑色,相邻线盘之间有小缝隙,盘面较平坦,黑色,覆有白色粉霜;子囊层无色透明,侧丝顶端分支;子囊含8个子囊孢子;子囊孢子褐色,横隔透镜型,(4～)6胞室,大小19～25.5μm×6～7μm,I+紫红色。该种分布于云南和福建,该研究丰富了对中国黑文衣属物种组成与分布的认知。     

草菇子实体多肽提取工艺及其抗氧化活性

为了优化草菇子实体多肽的提取工艺和探究其抗氧化活性,以草菇子实体为原料,采用酶解法提取草菇子实体多肽,通过单因素试验得出最佳的酶解工艺,并使用Box-Behnken设计试验组合。结果表明：草菇子实体提取多肽的最佳工艺为料液比1:52 (g/mL)、加酶量7 200 U/g、酶解温度43 ℃,此工艺条件下的多肽得率为67.76%。从1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力、铁离子还原能力、超氧阴离子自由基清除能力和羟自由基清除能力4个方面研究其体外抗氧化能力,结果表明,草菇子实体多肽对DPPH自由基清除率为74.11%,超氧阴离子自由基和羟自由基清除率分别在69.64%和91.83%达到稳定,草菇子实体多肽还具有一定的还原力,说明草菇子实体多肽可以作为优质抗氧化肽的良好来源。该研究为草菇多肽的高效制备和抗氧化肽等高附加值产品的研发提供理论依据。     

First chemical synthesis of a scorpion alpha-toxin affecting sodium channels: the Aah I toxin of Androctonus australis hector.

Aah I is a 63-residue alpha-toxin isolated from the venom of the Buthidae scorpion Androctonus australis hector, which is considered to be the most dangerous species. We report here the first chemical synthesis of Aah I by the solid-phase method, using a Fmoc strategy. The synthetic toxin I (sAah I) was renatured in DMSO-Tris buffer, purified and subjected to thorough analysis and comparison with the natural toxin. The sAah I showed physico-chemical (CD spectrum, molecular mass, HPLC elution), biochemical (amino-acid composition, sequence), immunochemical and pharmacological properties similar to those of the natural toxin. The synthetic toxin was recognized by a conformation-dependent monoclonal anti-Aah I antibody, with an IC50 value close to that for the natural toxin. Following intracerebroventricular injection, the synthetic and the natural toxins were similarly lethal to mice. In voltage-clamp experiments, Na(v) 1.2 sodium channel inactivation was inhibited by the application of sAah I or of the natural toxin in a similar way. This work describes a simple protocol for the chemical synthesis of a scorpion alpha-toxin, making it possible to produce structural analogues in time.     

COMPLEMENTARY SEX DETERMINATION IN HYMENOPTERAN PARASITOIDS AND ITS IMPLICATIONS FOR BIOLOGICAL CONTROL

Abstract In haplodiploid Hymenoptera, unfertilized eggs produce haploid males while fertilized eggs lead to diploid females under most circumstances. Diploid males can also be produced from fertilization under a system of sex determination known as complementary sex determination (CSD). Under single-locus CSD, sex is determined by multiple alleles at a single sex locus. Individuals heterozygous at the sex locus are female while hemizygous and homozygous individuals develop as haploid and diploid males, respectively. In multiple-locus CSD, two or more loci, each with two or more alleles, determine sex. Diploid individuals are female if one or more sex loci are heterozygous, while a diploid is male only if homozygous at all sex loci. Diploid males are known to occur in 43 hymenopteran species and single-locus CSD has been demonstrated in 22 of these species. Diploid males are either developmentally inviable or sterile, so their production constitutes a genetic load. Because diploid male production is more likely under inbreeding, CSD is a form of inbreeding depression. It is crucial to preserve the diversity of sex alleles and reduce the loss of genetic variation in biological control. In the parasitoid species with single-locus CSD, certain precautionary procedures can prevent negative effects of single-locus CSD on biological control.