耐有机溶剂极端微生物的耐受机制及应用

耐有机溶剂微生物是一类新颖的极端微生物,直到20世纪80年代才被系统地研究.它们通过各种耐受机制,有效抵御或降低有机溶剂对其细胞产生的毒害作用.因此,在全细胞催化、环境污染治理等领域,耐有机溶剂极端微生物具有广阔的工业应用前景.此外,深入透彻地了解耐有机溶剂极端微生物的各种耐受机制,有助于利用基因工程技术改造和优化现有耐有机溶剂极端微生物的各种性能,进一步拓展其工业应用领域.本文将从囊泡外排、改变细胞膜磷脂结构和组成等4个方面概述近年来耐有机溶剂极端微生物的耐受机制研究新进展,并介绍它们在全细胞催化等领域的应用.     

一株海洋低温葡萄糖氧化酶菌株的筛选、鉴定及部分酶学性质

【目的】从海洋样品中分离筛选出产葡萄糖氧化酶菌株。【方法】采用双层平板筛选法进行初筛、复筛确定一株酶活较好的菌株,命名为GOD2(Glucose oxidase)。通过形态学、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析研究其分类地位,并对其产生的葡萄糖氧化酶进行分离纯化和部分酶学性质的研究。【结果】细菌GOD2为产葡萄糖氧化酶菌株且遗传稳定,初步鉴定该菌株为假单胞杆菌(Pseudomonas migulae),其所产酶最适反应温度为20°C,热稳定性较差,40°C剩余相对酶活80%;超过40°C酶活力迅速下降。【结论】GOD2是一株极具研究价值的产低温葡萄糖氧化酶菌株。目前没有关于利用该菌生产葡萄糖氧化酶的报道。     

一株耐低温纤维素酶高产菌株的筛选、鉴定和产酶的初步试验

从若尔盖高寒湿地距表层80cm处土壤中筛选出一株纤维素酶高产菌株XW-1。根据形态学、生理生化特征以及16SrDNA核酸序列分析结果表明,该菌属于缺陷短波单胞菌(Brevundimonas sp.)。对该菌产酶条件研究表明,XW-1在含0.5%CMC-Na条件下,20°C培养3d后出现最高酶活,达到15.6U/mL。对其酶学性质初步研究表明,该菌株所产纤维素酶的最适pH为6.0,最适反应温度为20°C,15°C时相对酶活达到80%,并且在5°C时,相对酶活仍能保持56%。     

1961-2013年东北三省玉米低温冷害强度的时空分布特征

基于东北三省1961-2013年气象数据、《北方春玉米冷害评估技术规范（QX/T167-2012）行业标准》,结合具有生物学意义的热量指数,给出了东北三省低温冷害强度分级,利用经验正交函数（EOF）分解法和旋转经验正交函数（REOF）分解法分析了东北三省玉米低温冷害强度时空分布特征。结果表明：东北三省玉米低温冷害强度具有明显的空间分布特点,可分为全区一致型、南北反相位分布型以及东西反相位分布型。东北三省玉米低温冷害强度的时间变化具有较好的一致性,1961-2013年东北三省低温冷害的发生强度呈波动减小趋势。低温冷害强度区域差异显著,按照低温冷害强度强弱可分为黑龙江-吉林北部区（Ⅰ区）、吉林南部-辽宁北部区（Ⅲ区）和辽宁南部区（Ⅱ区）。研究结果可为东北三省低温冷害风险区划和采取有效的减灾避灾措施提供依据。     

大气压辉光放电低温等离子体诱变选育谷氨酰胺转胺酶高产菌株

以茂源链轮丝菌(Streptoverticillium mobaraense)03-10为出发菌株,采用一种新型的裸露电极大气压辉光放电的冷等离子体技术对链霉菌孢子进行诱变。根据双层平板法菌落显色及诱变处理后菌落形态差异快速筛选谷氨酰胺转胺酶高产突变株。突变率、正突变率分别达到42.8%和20.6%。最后复筛选育出具有较好遗传稳定性和形态稳定性的高产突变株G2-1,酶活达到2.73U/mL,比出发菌株提高了82%。     

烷烃溶剂对耐有机溶剂极端微生物地衣芽孢杆菌YP1产胞外蛋白酶的影响

考察了添加5%(V/V)浓度的正庚烷、正辛烷、正癸烷、十二烷、十四烷、十六烷等烷烃溶剂对耐有机溶剂极端微生物地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)YP1的生长及产胞外蛋白酶的影响.结果表明5%(V/V)浓度的各种烷烃溶剂对YP1蛋白酶的稳定性及菌体生物量均无显著影响,正庚烷、正辛烷、正癸烷等溶剂显著抑制YP1产蛋白酶,而十二烷、十四烷,十六烷能提高YP1产蛋白酶1倍以上.发酵液中十四烷的浓度(1%-8%,VIV)与蛋白酶的活力呈正相关性,添加十四烷后发酵过程中蛋白酶活力的显著增加出现在菌体生长的对数后期.培养过程中添加十四烷能导致YP1菌体形态显著变小.首次报道了烷烃溶剂对极端微生物产蛋白酶的影响.     

气候变化对淮河流域中上游汛期极端流量影响的SWAT模拟

致洪暴雨主要是3天以上连续强降水,是淮河流域洪涝的直接原因。构建淮河流域中上游SWAT模型,用RegCM3在SRES A2排放情景下的模拟结果(2071-2100年)驱动SWAT模型,研究气候变化对淮河流域中上游汛期极端流量的影响。结果表明:(1)在SRES A2排放情景下,淮河流域中上游未来(2071-2100年)气温升高,降水量增加,降水的空间差异增大;颖河流域中游年降水量有较大幅度的减少,呈现暖干化的趋势;汛期极端过程降水增加,汛期最大9 d降水量平均增幅都在10%以上。(2)在SRES A2排放情景下的气候变化将导致淮河流域中上游汛期极端流量大幅度增加,干流5个水文站汛期最大9 d平均流量的增幅都在20%以上。(3)淮河流域中上游极端流量的概率分布更加集中,更大的极端流量出现的频率更高,研究流域下游更容易出现较大的极端流量。(4)研究流域下游极端流量概率对极端流量变化更敏感,下游也面临着更大的洪涝风险。     

常温和低温条件下不同浓度外源褪黑素对降香黄檀幼苗的生理生态影响

为探究外源褪黑素对不同温度下降香黄檀幼苗的生理生态影响,该研究开展了不同浓度外源褪黑素(300、500、600、700、900、1 200μmol·L^-1)对常温（白天28℃/夜晚25℃）和低温（白天8℃/夜晚5℃）下降香黄檀（Dalbergia odorifera）幼苗的生长发育、光合作用、叶片色素含量、叶片水分状况、膜系统等方面影响研究,并通过隶属函数分析综合评价筛选出具有促进降香黄檀幼苗生长发育和提高低温耐受性的最适外源褪黑素浓度。结果表明：（1）在常温下喷施各个浓度的褪黑素溶液,在生长发育（形态、茎高增长和株高增长）,光合作用参数[净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、胞间二氧化碳浓度（C_i）和蒸腾速率（T_r）],光合色素[总叶绿素（Total Chl）、叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chl b）和类胡萝卜素（Caro）]和可溶性蛋白含量上均有一定的提高。（2）低温胁迫处理下,喷施各个浓度的褪黑素溶液可在不同程度上缓解低温胁迫对植株形态、茎高增长、株高增长、P     

气候变暖对东北三省春玉米严重低温冷害及种植布局的影响

以我国对气候变化较为敏感的东北三省为例,利用1961～2007年78个气象站的资料,结合玉米生长季温度距平冷害指标,分析了气候变暖对东北三省春玉米严重低温冷害及种植布局的影响.结果表明:(1)气候变暖背景下,从20世纪60年代到21世纪初,东北三省各地区春玉米严重冷害受害程度总体表现为减少趋势,但由于不同地方温度波动幅度较大,区域性的严重冷害发生频率也随之加大;就平均发生频率空间分布而言,1961～2007年严重冷害的平均发生频率表现为东北部高于西南部,最大值出现在黑龙江北部(38%),最低值在辽宁南部(4%).(2)气候变暖背景下,不同熟性玉米品种可种植界线明显北移东延,早熟品种逐渐被中、晚熟品种取代,中、晚熟品种可种植面积不断扩大.(3)随着不同熟性玉米品种种植区域北移东延,严重低温冷害出现频率明显增加,种植风险也在增大.