微生物酶工程：绿色生物制造的基石

酶工程是酶学与工程科学融合的综合性科学技术,新酶的发掘、对酶的结构与功能的认知及酶的改造是合成生物学、生物制造技术的重要科学与技术基础。在合成生物学的发展方兴未艾的今天,酶工程更是不可或缺的研究领域。     

基于改进的CASA模型三峡库区NPP时空特征及气候驱动机制

采用改进后的CASA模型对三峡库区2001-2015年的NPP进行了估算。通过Sen斜率的方法,对NPP的年内及年际时空变化趋势及分布特征进行了分析;基于相关性分析方法,深入探讨了气候因子对NPP的驱动机制;并以气候模式模拟结果为输入项,对NPP的未来变化趋势进行了预测,得到如下结论：（1）2001-2015年间,三峡库区NPP的月值呈单峰型季节变化趋势,峰值达到160 gC m^-2月^-1,发生于7月。NPP年际变化呈波动型上升趋势,幅度较小,多年平均值为727 gC m^-2 a^-1。空间分布上,主要表现为库首库尾较高、库腹较低和长江以北高于长江以南的特点。（2） NPP与降水、气温及净辐射等气候因子之间均呈显著正相关,其中与气温的相关性最强,与降水的相关性最弱,植被生产力对气温的变化更为敏感。（3）未来15年NPP多年平均值为859 gC m^-2 a^-1,总体呈微弱减小趋势,幅度为4.14 gC m^-2 10a^-1。与现状对比来看,未来NPP表现出一定程度的增加,总体而言,三峡库区植被长势趋好,呈良性稳定态势发展。     

酿酒酵母表达和纯化功能性的铁载体合成蛋白PchE

【目的】利用酿酒酵母表达系统,通过乙醇脱氢酶启动子异源表达细菌源的铁载体合成蛋白PchE,并与来源于枯草芽孢杆菌的泛酰化酶Sfp同宿主共表达,探索真核表达体系表达具有生化活性的细菌源蛋白。【方法】从大肠杆菌BAP1染色体上扩增sfp基因,将pchE基因及串联的pchE与sfp基因分别构建到酵母-大肠杆菌穿梭质粒pXW55中,各自转化酿酒酵母BJ5464-npg A表达,经过亲和层析和离子交换层析纯化蛋白,利用HPLC检测细菌源与酵母源表达的PchE在体外重构生化反应中的催化活性。【结果】利用酿酒酵母表达系统可以获得高纯度的原核蛋白PchE。真菌源的泛酰化基因NpgA和细菌源的Sfp,均可泛酰化修饰PchE,合成中间产物HPT-Cys。【结论】在酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae BJ5464-npgA表达系统中,首次证明真菌源的泛酰化基因NpgA和细菌源的Sfp,均可泛酰化修饰细菌源的非核糖体肽合酶。比较酵母和细菌宿主的目标蛋白表达,证明酵母表达的巨大蛋白PchE的纯度更高,非特异性条带减少,推测酵母宿主可能更适合表达纯化功能性的巨型蛋白质。     

生物元件库国内外研究进展

生物元件库是对元件数据和实物进行收集、整理和共享的重要平台,对合成生物学的研究和应用具有非常重要的支撑作用。本文对国内外生物元件库的研究进展进行了介绍和综述。国外先后出现了标准生物元件登记库等多个元件库,通过制定Open MTA协议实现了元件实物的免费分发共享,并通过制定"合成生物学开放语言"(SBOL)实现了多个元件库之间的数据交换;通过bionet项目对元件数据和实物的去中心化管理作了进一步尝试。近年来我们与国内多家科研单位合作建设了合成生物学元件与数据库(RDBSB,https://www.biosino.org/rdbsb/or https://www.biosino.org/npbiosys/)。在建设过程中,我们首先建立了与SBOL语言兼容的《催化元件数据标准》、多种重要元件的标准功能测试方法以及安全高效的元件提交系统,并在此基础上完成了元件数量最多且信息最为全面的催化元件数据库的构建。目前,收集了30多万个催化元件,包括7万多个具有文献支持功能表征信息的催化元件,并保藏了1万个以上的实物元件和5000个底盘菌株,通过网站实现了数据和实物的公开与共享。上述元件库已经对国内合...     

合成微生物群落用于木质纤维素生物质转化的研究进展

木质纤维素在自然界中的储量可观,是生物燃料生产的重要来源。联合生物加工(consolidated bioprocessing)指在不添加酶的情况下,将木质纤维素“一步”转化为生物燃料的过程,在能源危机日益严重的今天具有重要的应用价值。合成微生物群落(synthetic microbial consortia)是由两种或多种纯培养微生物(野生菌株或工程菌株)共同培养而形成的菌群,具有复杂性低、稳定性高等优点,通过协调微生物之间的相互作用以及整个生态系统的稳定,从而实现特定的功能。近年来,合成生物学的快速发展有利于开发新的方法和工具用于合成微生物群落的构建及优化,促进其在联合生物加工方面的应用。本文聚焦于木质纤维素的联合生物加工,综述了合成微生物群落在该领域的研究进展。简单介绍了系统生物学为合成微生物群落的设计提供指导,详细介绍了合成微生物群落的设计原则、优化工具和在实际生产中的应用与挑战,为木质纤维素的联合生物加工提供借鉴意义。     

光遗传学技术在调控细菌生命活动中的应用

光遗传学技术利用光作为输入信号,能够精准地调控细胞的生理功能,同时具有高度的时间和空间特异性,使得构建高度动态的调控系统成为可能.近年来,随着新型光敏蛋白的发现和光照系统的创新,基于光遗传学技术的光控系统的效率得到了显著提高.通过合成生物学方法构造各种生物回路,光控系统在细菌中的应用也日益广泛.将光控系统作为输入模块,与其他生物功能模块相结合,能够实现对基因表达、蛋白质活性以及细菌生理功能的调控.本文主要介绍光遗传学技术的基本原理及其在合成生物学和调控细菌生命活动方面的应用.     

高度还原型聚酮化合物的生物合成

真菌来源的高度还原型聚酮合酶(highly-reducing polyketides synthases, HRPKSs)由于具有多个还原结构域,可以催化产生还原型聚酮,主要是线性和环状非芳香族化合物。但目前为止已经挖掘出多种类型的HRPKSs,远远超出以往人们对HRPKSs只能催化非芳香类聚酮的认知。本文综述了组成HRPKSs的结构域及各个结构域的功能,并对高度还原型聚酮化合物(highly-reducing polyketides,HRPKS)的合成过程进行了大致的介绍;另外还综述了近年来挖掘出的新颖HRPKS,加深人们对HRPKS合成机制的认知,以期为更多未知HRPKS的挖掘提供理论参考。     

“测定某种食物中的能量”实验装置及用品探究

探究了“测定某种食物中的能量”实验中如何合理使用易拉罐及锥形瓶替代品的问题；对不同花生种子的燃烧情况和相关数据进行了对比；并针对实验中易拉罐、温度计、水量、花生及定性和定量分析等方面，提出了相关建议。     

N-烷基间氨基苯酚的合成研究

N-烷基化的间氨基苯酚(MAP)产物作为重要的有机原料和医药中间体,广泛应用于石油化学工业、农药、医药、印染等行业。间氨基苯酚的应用依赖于氮上的烷基化反应,芳胺的N-烷基化反应在在医药、染料、石油化工等许多领域也具有广泛应用,合成方法众多。本文主要介绍了间氨基苯酚的合成方法和其N-烷基化反应的研究进展。     

运用PRINS和体细胞杂种克隆板对猪新微卫星的定位

本研究采用引物原位DNA合成PRINS)技术,结合体细胞杂种克隆板,将新克隆的猪微卫星HAU02和HAU06定位于1q23-27、6q11-21.并对这两种基因定位方法的优缺点和应用进行了比较和讨论.这对于我国进行猪基因定位工作开展提供了思路;同时,新微卫星的定位为建立猪染色体物理图谱积累了有益的资料.