好氧反硝化细菌及其在微污染水源水修复中的应用研究进展

相比于氨氮,天然水体中的硝酸盐氮通常更稳定,导致更难将其从水中去除。由于好氧反硝化可以在有氧环境下进行反硝化作用去除硝酸盐氮,该过程对含有较高溶解氧的天然水体中硝酸盐氮处理有重要作用。本文综述了好氧反硝化菌的分离纯化现状、微生物代谢机制和环境影响因子,并介绍了功能菌群在微污染饮用水源水生物修复的应用研究进展。与一般的厌氧反硝化类似,好氧反硝化菌的种属分布较广,常见的如假单胞菌属(Pseudomoas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、副球菌属(Paracoccus)和芽孢杆菌属(Bacillus)等所属部分微生物均有好氧反硝化能力。大部分好氧反硝化菌株在最佳生长条件下(25–37℃、溶解氧浓度为3–5mg/L、pH为7–8、碳氮比为5–10)具有高效的脱氮效率。但目前好氧反硝化作用在微污染饮用水源水的生物修复方面的应用仍有着脱氮性能不稳定、菌剂流失等不足。此外,目前较少相关中试及实际工程应用的研究,需要进一步的深入探究。     

基于益生菌治疗帕金森病的研究进展

帕金森病是常见的神经退行性疾病,其发病原因至今尚未明确,目前的治疗方法价格昂贵、效果差且副作用大。帕金森病患者常见胃肠道功能障碍,帕金森病和肠道菌群之间的关联已得到实验证实,患者有望通过益生菌改善肠道菌群达到治疗的目的。工程益生菌的出现使得人们可以按照自己的意愿改造益生菌,提高其稳定性和靶向性,展现出其特有的应用潜力。本文将从益生菌治疗帕金森病的研究现状出发,阐述益生菌治疗帕金森病的可能机制,进一步分析工程益生菌治疗帕金森病的可行性,为该疾病的安全治疗提供新的思路。     

NO2胁迫下三角梅叶片形态解剖结构和最优光响应模型研究

植物的形态结构和光合作用能够反映植物对城市空气污染的响应特性。探究城市道路机动车尾气中的典型污染物NO₂气体,对植物叶片的生理光合响应特性。以二年生三角梅（Bougainvillea spectabilis）幼苗为对象,利用智能化人工熏气室模拟熏气（NO₂体积分数分别为0 μL/L （自然空气）、4 μL/L,8 μL/L,记作CK、T1、T2）,观察NO₂胁迫后三角梅的叶片形态、微观结构和光合特征。结果表明：（1）通过叶片形态观察发现,与CK相比,低浓度T1组叶片变化不明显,随着NO₂气体胁迫浓度的增加,高浓度T2组叶片逐渐出现失水、叶表面有明显的水渍状或烧灼状黄色斑点。（2）通过叶片微观结构解剖发现,高浓度NO₂胁迫后气孔皱缩程度增加,气孔开度减小;叶绿体结构变形,尤其是类囊体结构疏松,膨胀等变化。（3）叶片光合特性分析发现,T1和T2组的NO₂胁迫导致光饱和点（LSP）和最大净光合速率（P_nmax）下降、光补偿点（LCP）增加,表观量子效率（AQE）和暗呼吸速率（Rd）在4种光响应模型中变化规律存在一定的差异性。（4）4种光响应模型中,CK组决定系数（R²）越高,均方根误差（RMSE）越低,精度最高,尤以叶子飘等机理模型为最优,拟合效果最好,其次是直角双曲线模型。研究结果表明三角梅可通过自身的形态变化、调整光合特征参数,较好地适应不同浓度的NO₂,尤其是高浓度急性胁迫下,该研究结果有助于促进不同道路绿地三角梅的推广应用,对探究三角梅的景观效益和生态效益,揭示其对环境异质性的适应机制具有重要意义。     

基于转录组测序的宁夏枸杞不同品种果实活性成分合成差异表达基因分析

为探究不同品种宁夏枸杞果实活性成分生物合成相关基因的表达水平,筛选关键差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),揭示宁夏枸杞品种间活性成分含量差异的分子机制,本研究采用Illumina NovaSeq 6000高通量测序技术,对宁夏枸杞‘宁杞1号’和‘宁杞7号’青果期、转色期及成熟期果实进行转录组测序,比较2个品种果实不同发育期相关基因表达谱的变化。结果显示:转录组测序共获得811818178条clean reads,有121.76 Gb有效数据。‘宁杞1号’和‘宁杞7号’在青果期、转色期和成熟期差异表达基因分别有2827、2552和2311个;分别有2153、2050和1825个差异基因在基因本体论(gene ontology,GO)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析和同源蛋白簇(clusters of orthologous groups of proteins,KOG)分析等6个数据库中被成功注释。青果期、转色期和成熟期果实的差异表达基因,在GO数据库分别有1307、865和624个被富集到生物学过程、细胞组分及分子功能3个部分中;KEGG通路富集结果均集中在代谢途径、次生代谢物生物合成和植物-病原互作过程;在KOG数据库,3个发育期分别注释了1775、1751和1541个差异表达基因。对注释的基因进行PubMed数据库检索,在青果期、转色期和成熟期分别筛选到与枸杞活性成分合成相关的差异表达基因18、26和24个,这些基因主要参与类胡萝卜素、类黄酮、萜类、生物碱和维生素等代谢途径。选取7个差异表达基因进行RT-qPCR验证,结果与转录组测序数据表达趋势一致。本研究从转录水平为不同品种宁夏枸杞活性成分含量差异提供了初步证据,为进一步挖掘枸杞活性成分生物合成的关键基因及解析其表达调控机制提供了研究基础。     

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。     

一夫一妻西黑冠长臂猿的群体活动及其影响因素

高海拔栖息地中灵长类动物的行为适应一直以来都是灵长类研究中的重点内容,同物种在不同栖息地的行为差异也成为近年的热点问题。西黑冠长臂猿(Nomascus concolor)是我国国家一级重点保护野生动物,也是我国长臂猿科动物中种群数量最大的物种,滇中哀牢山、无量山是该物种的集中分布区。哀牢山和无量山的西黑冠长臂猿栖息地存在显著差异,且其社会组织不同。本研究首次报道了在哀牢山高海拔栖息地中一个一夫一妻长臂猿群体的活动时间分配和食性季节性变化。2014—2015年,采用3 min间隔瞬时扫描法记录了长臂猿的行为和食性,468 h的行为数据结果表明,移动行为比例最高38.1%,其次是休息行为36.4%,取食行为23.3%,最少为鸣叫行为1.9%和其他行为1.3%。3 784次取食行为可辨识食物类型,总体上叶类食物占41.1%,其次是果实类食物33.3%,花类食物21.0%,附生植物3.9%,其他食物0.6%。长臂猿的时间分配和食性在雨季和旱季均具有显著差异,在低温旱季,长臂猿增加休息时间,减少移动时间,提高叶类和花类食物的取食比例;在高温雨季,长臂猿增加移动时间,减少休息时间和取食时间,取食更...     

Rapid Analysis of Four Alkaloids in <i>Uncaria rhynchophylla</i> by Core-Shell Column HPLC and Quantitative Analysis of Multi-Components by Single Marker (QAMS)

As a traditional herbal medicine, the major alkaloids in Uncaria rhynchophylla have been proven to have blood pressure-lowering and sedative effects. It is essential to develop an effective method for the determination of the major alkaloids in U. rhynchophylla. In this research, a rapid quantitative analysis involving multi-components analysis by a single marker strategy coupled with core-shell column HPLC was adopted to analyse four alkaloids (corynoxeine, isocorynoxeine, isorhynchophylline, rhynchophylline) in U. rhynchophylla. Isorhynchophylline was selected as the internal reference substance, the content of which was determined by the traditional external standard method. Relative correction factors (RCF) between isorhynchophylline and the other three alkaloids were calculated respectively. The results showed that the QAMS method had good robustness under different HPLC instruments. Nineteen batches of U. rhynchophylla were tested. No significant difference was observed between the results by QAMS and EMS (Correlation coefficient > 0.99, p > 0.05). The QAMS method could be employed as a rapid, effective technique for the quality control of U. rhynchophylla.     

A Rapid Determination of 30 Prohibited Pesticide Residues in Lycii Fructus by UPLC-MS/MS

Prohibited pesticide residues have become one of the main factors affecting the quality and safety of Lycii Fructus, However, rarely studies focus on the rapid determination of these residues. Here, a total of 30 kinds of prohibited pesticide residues were determined by ultra-performance liquid chromatography tandem triple quadrupole mass spectrometry (UPLC-MS/MS) in five different process ways. Pretreatment methods, chromatographic separation and detection conditions in mass spectrometry were all optimized accordingly. Among the five different pretreatment methods, the first and third solid phase extraction failed to provide high recoveries of sulfosulfuron compounds (both lower than 60%). Recovery of chlorphenamidine by the Quick Easy Cheap Effective Rugged and Safe multiresidue method (QuEChERS) was lower than 60%, which did not meet the requirements of trace determination. The concentrations of 30 prohibited pesticides residues treated by straightforward and solid phase extraction showed good linearity in their corresponding ranges, with correlation coefficients over 0.99. The average recoveries of straightforward ranged from 78.13% to 110.9%, while RSD ranged from 1.3% to 16.9%, albeit poor purification was observed. The recovery yield from solid phase extraction was between 67.75% and 103.08% with RSD value from 0.8% to 14.0%, which met the requirements of trace determination, this method has good precision and stability. These results could be employed to other Traditional Chinese Medicines (TCMs) in detecting prohibited pesticide residues.     

开垦对阿拉善荒漠啮齿动物群落功能多样性的影响

开垦会导致荒漠化的加剧,并对动物群落产生严重的影响。而功能多样性恰恰能体现环境或干扰胁迫导致的群落结构差异。但有关啮齿动物群落功能多样性的研究并不多见,为此,我们在2018至2020年的4月、7月和10月利用铗日法对开垦区和未开垦区的啮齿动物群落进行调查,选择并量化了与其营养、生活史、生理、形态及活动节律等相关的5个功能性状,以探讨开垦对啮齿动物群落组成的影响,以及性状组成和功能多样性变化。研究结果表明：(1)开垦区群落的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均低于未开垦区,开垦改变了啮齿动物群落性状组成;(2)阿拉善荒漠啮齿动物群落组成与蛰眠、繁殖周期和食性等功能性状显著相关;(3)开垦区春、秋季群落功能丰富度和功能均匀度高于未开垦区,各季节群落功能离散度显著高于未开垦区;而未开垦区夏季群落功能丰富度高于开垦区,秋季群落功能均匀度高于开垦区;(4)开垦区和未开垦区群落功能丰富度最高值均出现在夏季,二者在不同季节间差异较大;开垦区群落功能均匀度最高值出现在春季、功能离散度最高值出现在秋季,二者在季节间差异均较小;未开垦群落功能均匀度最高值出现在秋季、功能离散度最高值出现在夏季,二者在季节间差异均较大。上述结果说明,阿拉善荒漠区啮齿动物群落功能多样性变化与土地开垦和季节相关联,开垦会从啮齿动物群落的生态空间利用程度、资源利用、种间竞争及生态位等方面影响群落功能多样性。     

肠道菌群在脊髓损伤后胃肠道炎症反应中的研究进展

脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)目前尚无有效的治疗手段。脊髓损伤后,患者常伴有严重的胃肠功能障碍,严重影响患者的生活质量。研究发现,脊髓损伤后肠道菌群的紊乱和脊髓损伤后的胃肠道功能障碍密切相关。因此,本文围绕脊髓损伤后肠道菌群的变化,探讨肠道菌群在迷走神经、下丘脑-垂体-肾上腺和肠道菌群代谢物3个途径中发挥的作用,及与胃肠道炎症反应相关的研究进展。