凝结芽孢杆菌磷酸盐响应启动子的研究

耐热凝结芽孢杆菌因其对营养要求简单、发酵产物浓度高以及耐高温等特点,已成为乳酸发酵的主要菌种。在前期的研究中,我们发现磷酸盐可以激活凝结芽孢杆菌l-乳酸脱氢酶基因的转录,从而提高乳酸产量。然而,磷酸盐如何激活乳酸脱氢酶的基因表达,目前还不清楚,也未有类似的研究报道。【目的】对凝结芽孢杆菌响应磷酸盐的调控机制进行研究。【方法】通过RT-PCR分析磷酸盐添加时凝结芽孢杆菌乳酸脱氢酶转录水平变化,确定响应磷酸盐的关键元件区域,进一步通过分子生物学手段,分析凝结芽孢杆菌响应磷酸盐的关键基因片段。【结果】确定了响应磷酸盐的关键元件位于乳酸脱氢酶基因上游启动子区,解析了响应磷酸盐的l-乳酸脱氢酶启动子核心区,利用该启动子及核心区能够有效驱动外源d-乳酸脱氢酶基因的表达,实现在凝结芽孢杆菌中d-乳酸的合成。【结论】本研究有望获得一种新的响应磷酸盐的调控元件,为提高其他生物化学品的合成效率改造提供参考。     

小麦赤霉病拮抗菌JB7的拮抗活性及鉴定

由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum, Fg)引起的赤霉病是限制小麦生产的主要病害之一。生物防治是一种高效且可持续的防治方法。【目的】从小麦种子内筛选具有抑制禾谷镰刀菌的菌株并对其生防潜力进行评估,为小麦赤霉病生防制剂的开发与利用提供菌种资源及理论支撑。【方法】采用平板对峙、孢子萌发法和无菌上清液抑菌试验筛选小麦种子内对禾谷镰刀菌具有拮抗活性的内生菌株;利用扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)和共聚焦扫描电镜(confocal laser scanning microscope, CLSM)观察并分析无菌上清液对Fg的分生孢子形态、膜完整性以及胞内活性氧的影响;通过盆栽试验验证内生菌对小麦赤霉病的生防效果;应用二代Illumina HiSeq测序平台进行全基因组测序。【结果】从小麦种子中分离出一株高效抑制Fg生长的内生菌株JB7,其衰亡期无菌上清液对Fg孢子萌发抑制率高达85.23%。菌株JB7的无菌上清液使Fg孢子表面凹陷,破坏其细胞膜,造成核酸和蛋白质的渗漏,诱导Fg菌丝活性氧的累积,引起Fg菌丝可溶性蛋白和丙二醛含量的显著升高。该菌株具有分泌蛋白酶、纤维素酶、葡聚糖酶和产铁载体的能力。盆栽试验表明菌株JB7能显著降低小麦赤霉病的病情指数(P<0.05)。经全基因组学鉴定为甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus) JB7,该菌株基因组中含有12个抑菌功能的次级代谢产物合成基因簇。【结论】菌株JB7能抑制禾谷镰刀菌的生长,对小麦赤霉病有较强的防效,可作为生物防治小麦赤霉病的候选菌株。     

6种重金属对赤子爱胜蚓的急性毒性效应与风险评价

【背景】近年来,土壤重金属污染问题日益凸显,对生态环境、食品安全和人体健康构成了严重威胁,其急性毒性尚未明确。【方法】采用滤纸接触法和人工土壤法测定了铜(Cu2+)、锌(Zn2+)、镍(Ni+)、镉(Cd2+)、铅(Pb2+)和锰(Mn2+)等6种重金属对赤子爱胜蚓的急性毒性效应,并参照欧盟指令91/414/EEC标准评价了其环境风险。【结果】滤纸接触法48h测定结果表明,6种重金属对蚯蚓的LC50为3.17(2.53～3.81)～90.42(69.45～140.47)μg.cm-2,其毒性次序为Cu2+>Zn2+>Ni+>Cd2+>Pb2+>Mn2+。人工土壤法14d测定结果表明,6种重金属对蚯蚓的LC50为1347(1236～1453)～6936(6144～8930)mg.kg-1,其毒性次序为Cu2+>Cd2+>Ni+>Zn2+>Mn2+>Pb2+。风险评价结果显示,Cu2+、Zn2+、Ni+、Cd2+、Pb2+和Mn2+等6种重金属的暴露比(toxicity/exposureratio,TER)分别为3.37、4.46、8.68、1428、13.87和5.85。【结论与意义】6种重金属对土壤动物蚯蚓均具有潜在的毒性效应。Cu2+、Zn2+、Ni+、Mn2+等4种重金属对赤子爱胜蚓存在急性毒性风险,而Cd2+和Pb2+对赤子爱胜蚓的急性毒性风险水平是可接受的。该评价结果可为我国制定基于风险的土壤环境质量标准提供依据。     

石林地质公园不同群落类型植物果实组成与种子散布特征

喀斯特植物群落果实类型和种子散布特征的研究, 对于理解喀斯特植物群落更新与拓展特征, 进而揭示喀斯特石漠化地区恢复植被的自然扩展机制及制定植被恢复规划具有重要意义。该研究以石林地质公园不同群落类型为对象, 研究不同群落的果实类型谱与种子散布谱, 以揭示果实类型与种子散布方式对恢复植被的影响。采用石林地质公园不同群落各1 hm ²样地记名计数法调查的维管束物种名录, 依据Flora of China对物种果实的描述确定其果实类型; 根据文献、数据库以及果实、种子形态性状确定种子散布方式。结果表明: (1)石林地质公园282种维管束植物共16种果实类型(含孢子), 其中瘦果、蒴果、浆果和核果的物种比例均大于10%。木本植物、草本植物、藤本植物的优势果实类型分别为核果、瘦果和浆果。石林地质公园各群落的木本植物、草本植物和藤本植物的果实类型谱差异不显著。在原生林、次生林、灌丛、灌草丛和人工辅助云南松林不同群落中, 浆果和核果的物种比例减少, 瘦果、颖果和蒴果的物种比例增加。(2)石林地质公园植物种子以动物传播为主, 其次为风传播。在原生林、次生林、灌丛、灌草丛和人工辅助云南松林不同群落中, 风传播的物种比例增加了73%-87%, 动物传播(包括鸟类传播)减少了31%-36%。(3)物种的种子散布方式直接影响到植被恢复物种和恢复策略的选择。基于恢复目标, 选择自然传播能力强的乡土物种或地带性植被关键种, 辅以传播廊道, 有助于喀斯特的植被恢复。     

短期增温对紫花针茅草原土壤微生物群落的影响

土壤微生物是生态系统碳循环的重要参与者和调控者。全球变暖可能对土壤微生物群落产生影响, 加速陆地生态系统向大气中释放碳, 进而引起陆地碳循环对气候变暖的正反馈。然而, 目前学术界对土壤微生物群落如何响应气候变暖等问题认识不足, 尤其是缺乏低温干旱条件下土壤微生物对增温响应的实验证据。为此, 该文依托青藏高原紫花针茅(Stipa purpurea)草原建立的增温实验平台, 基于磷脂脂肪酸(PLFA)方法测定了2015和2016年生长季表层(0-10 cm)土壤微生物各类群的生物量, 在此基础上揭示气候变暖对紫花针茅草原土壤微生物群落结构的影响。结果显示, 短期增温处理导致2015和2016年生长季(5-10月)的表层土壤温度均显著提高1.6 ℃, 同时也导致土壤含水量显著下降了3.4%和2.4% (体积分数), 但并没有显著改变土壤化学性质及归一化植被指数。增温处理下, 两年生长季旺期(8月)的微生物生物量碳(MBC)含量分别为749.0和844.3 mg·kg ^-1, 微生物生物量氮(MBN)含量为43.1和102.1 mg·kg ^-1, 微生物生物量碳氮比分别为17.9和8.4, 但实验期间MBC、MBN和微生物生物量碳氮比与对照没有差异。PLFA分析的结果显示细菌在微生物群落中占主导, 而丛枝菌根真菌含量最少, 增温处理并没有改变不同类群的微生物生物量以及群落结构。进一步的分析显示, 土壤温度和含水量是调控土壤微生物群落变异的主要因子, 并且增温导致的微生物生物量碳的变化量分别与土壤温度和含水量的变化量呈显著正相关关系。以上结果表明, 由于受水分的限制, 短期增温对紫花针茅草原土壤微生物群落没有显著影响。     

猴头菌子实体超临界流体技术萃取活性物质初探

以猴头菌子实体为原料,萃取物得率作为指标,采用CO₂超临界流体萃取技术,以萃取压力和CO₂流量等参数为考察因素,结合正交试验获得优化的萃取工艺：萃取压力为30MPa,温度为45℃,时间为1.5h,CO₂流量为20g/min,夹带剂（乙醇）与猴头菌子实体的物料比为5:1（mL:g）,在此条件下,萃取物得率为2.78%。与猴头菌子实体的醇提物相比,猴头菌子实体超临界萃取物具有更好的体外抗氧化能力和抗肿瘤活性,本研究结果为合理地开发和利用猴头菌子实体超临界萃取物产品提供科学的数据。     

“一带一路”沿线国家生物技术发展趋势研究

“一带一路”贯穿亚欧非大陆,联结活跃的东亚经济圈和发达的欧洲经济圈,以及中间经济发展潜力巨大的广大腹地国家与地区,“一带一路”战略将对中国未来国内外的政治、经济、文化、科技发展产生重大深远影响。本报告分析了“一带一路”沿线国家的科技发展基础条件,研究了“一带一路”沿线国家在生物技术领域取得的基础研究进展和专利技术研发进展的总体情况,综述了“一带一路”沿线国家生物技术产业发展现状和国际专利布局情况,并针对中国与“一带一路”沿线国家在生物技术领域进一步深化合作互利共赢提出了发展建议。     

芍药愈伤组织中体细胞胚发育过程的组织细胞学观察

以芍药（Paeonia lactiflora Pall.）3个芍药品种的茎段、叶片、叶柄为外植体,诱导体细胞胚发生,并采用石蜡切片法对该发育过程进行组织细胞学观察。结果表明：‘Going Bananas’的茎段愈伤诱导率达100%,增殖率在4.0以上,表现最佳;非胚性愈伤组织最佳诱导、增殖培养基为WPM+IAA 1.0mg·L^-1+6-BA 1.0mg·L^-1+NAA 0.5mg·L^-1+TDZ 0.5mg·L^-1+CH 0.625g·L^-1;愈伤组织转入到1/2 MS（Ca²⁺加倍）+2,4-D 2.0mg·L^-1+ABA 0.5mg·L^-1或ZT 1.0mg·L^-1的培养基中,连续暗培养90后得到胚性愈伤;之后转入到成熟培养基1/2MS（Ca²⁺加倍）+6-BA 1.0mg·L^-1+NAA 0.2mg·L^-1中,见光培养60d,逐渐发育至球形胚和心形胚。在石蜡切片观察中,芍药的体细胞胚起源方式包括外起源和内起源两个途径。在外起源方式中包括单个表层细胞的外起源和多个表层下细胞的共同起源。3种方式的区别主要在于起始的位置和起始细胞数量,后期均形成原胚结构。胚性细胞的分裂方式为对称分裂,未发现不对称分裂细胞的存在。     

海岛棉GbTCP5基因的克隆与表达分析

该研究根据前期海岛棉的转录组数据,通过PCR技术从海岛棉‘新海21’中克隆1个TCP基因,命名为GbTCP5,其开放阅读框945bp,编码314个氨基酸,预测分子量约34.95kD,等电点8.41;多序列比对结果表明,GbTCP5蛋白含有特征性的TCP保守结构域;进化树分析表明,GbTCP5基因与GhTCP17基因在同一分支。qPCR实验结果表明,GbTCP5基因在35d纤维中表达量较高,暗示其可能参与棉花纤维的次生壁合成。酵母单杂交实验表明,GbTCP5在SD-Trp-His-Ade缺陷培养基上生长并且X-gal检验显蓝色,说明该基因在酵母体内具有转录激活功能。