信号分子在生物脱氮中的作用及检测方法

生物脱氮是由微生物主导的地球氮循环中的重要环节之一,主要包括硝化、反硝化和厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)等过程。在微生物联合作用下,污水中的有机氮及氨氮经一系列作用转化为氮气,这种经济高效、环境友好的处理工艺在世界范围内得到广泛应用。群体感应(quorum sensing,QS)以信号分子为媒介通过改变菌群密度和周围环境变化来调节微生物的各种行为。大量的研究已证实调控QS信号分子在生物脱氮中具有应用潜力。本文介绍了各种信号分子类型,从基因组学、实际应用等方面综述了各类信号分子以及检测方法,同时针对酰基高丝氨酸内酯(acyl homoserine lactones,AHLs)类信号分子在生物脱氮中的作用进行详细介绍。然而不足之处在于信号分子研究只是停留在实验室阶段,仅仅研究了单一信号分子对生物脱氮的影响。未来可将信号分子应用于实际污水,研究多种信号分子共同作用以及多种微生物之间的QS现象。     

Sphingopyxis sp. YF1吸附镉的特性及其机制

【背景】水中的重金属污染是一个严峻的环境问题,严重危害人体健康,利用微生物吸附剂修复重金属污染的水体是一种高效环保的方法。Sphingopyxis能够去除重金属,但是其去除水体中镉的研究很少,且其吸附镉的机理尚不清楚。【目的】以从水体中分离的Sphingopyxis sp. YF1为对象,探究该菌对镉的吸附特性和机制。【方法】分析在不同pH、接触时间及重金属初始浓度条件下YF1活菌和死菌对Cd²⁺的吸附效果,对其进行动力学模型和等温模型拟合,通过扫描电镜和能谱(scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy, SEM-EDS)观察镉在活菌和死菌细胞表面的富集,并通过傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)分析确定YF1菌中参与吸附Cd²⁺的官能团,阐明YF1对镉的吸附机理。【结果】当pH值为3.0-5.0时,随着pH值的升高,活菌与死菌的镉吸附量都随着增加,pH值为5.0-7.0时,活菌与死菌的镉吸附量均无较大变化,吸附主要发生在前10 min,之后吸附速率逐渐降低,活菌和死菌吸附Cd²⁺的过程更符合准二级动力学模型,表明菌体对镉主要是以化学吸附的方式进行;活菌和死菌等温模型拟合都更符合Langmuir模型,说明YF1对Cd²⁺的吸附为均相吸附;活菌和死菌对Cd²⁺的吸附量分别达到36.20 mg/g和62.98 mg/g;吸附后的活菌和死菌的细胞表面均有Cd(II)沉积在菌体表面,活菌和死菌的-OH、C-(O,N)和-NO₂等基团参与了镉的吸附。【结论】Sphingopyxis sp. YF1菌具有较强的Cd²⁺去除能力,该菌株在去除水体Cd²⁺方面具有良好的应用前景。     

极地微生物资源的研究现状及挑战

南极和北极区域存在着苔原、冻土、海洋、冰川、湖泊和高山等多种地质地貌,其低温、干燥、强辐射和贫瘠等环境形成了独特而多样化的微生物群落,是微生物资源的宝库。本文对极地微生物的低温酶、多糖以及其代谢产物(抗菌活性物质、表面活性剂、色素、挥发性有机物等)的功能和应用进行了概述,综述了极地微生物及其模式菌株的种类和保藏量,以及极地微生物专利申请和相关研究机构的现况,探讨了在极地微生物勘探中关于可培养性、宏基因组方法以及大数据的挑战。     

牦牛放牧强度对青藏高原典型高寒草地节肢动物多样性的影响

【目的】气候变化与过度放牧正在不同程度地威胁着青藏高原高寒草地生态系统功能。大型食草动物放牧活动与地上节肢动物多样性在理论上存在着紧密联系,然而目前对其关联仍不清楚。【方法】本研究选用青藏高原极具代表性的本土大型食草动物——牦牛Bos grunniens作为放牧牲畜,利用metabarcoding技术结合传统植物样方调查手段,在青藏高原典型高寒草地调查了重度放牧(3头/hm²)、中度放牧(2头/hm²)、轻度放牧(1头/hm²)和禁牧4种放牧强度下草地地上节肢动物α多样性(Simpson, Chao1, ACE和Shannon-Wiener)、相对丰度、β多样性、植物群落α多样性(Shannon-Wiener多样性指数、物种丰富度和Pielou均匀度指数)以及地上节肢动物α多样性与植物群落α多样性的关系。【结果】结果表明,不同放牧强度下典型高寒草地地上节肢动物α多样性均无显著差异,但中度放牧有增加节肢动物多样性的趋势;各放牧强度下地上节肢动物的优势目均为直翅目(Orthoptera),禁牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧下...     

光驱动二氧化碳转化系统的构建、优化与应用

利用光能驱动二氧化碳(carbon dioxide, CO₂)还原生产化学品对于缓解环境压力、解决能源危机具有重要意义。光捕获、光电转化和CO₂固定等作为影响光合作用效率的关键因素,同时也制约着CO₂的资源化利用效率。为了解决上述问题,本文从生物化学与代谢工程相结合的角度,系统总结了光驱动杂合系统的构建、优化与应用,并从酶杂合系统、生物杂合系统以及杂合系统应用3个方面分析了光驱动CO₂还原合成化学品的最新研究进展。在酶杂合系统方面,采用的策略主要有提升酶催化活性、增强酶稳定性等;在生物杂合系统方面,采用的方法主要包括增强生物捕光能力、优化还原力供应以及改善能量再生等;在杂合系统应用方面,主要阐述了光驱动CO₂还原生产一碳含能化合物、生物燃料以及生物食品等。最后,从纳米材料(包括有机材料和无机材料)和生物催化剂(包括酶和微生物)两个方面,展望了人工光合系统的进一步发展方向。     

古尔班通古特沙漠生物结皮微鞘藻分类学研究

实验研究了从古尔班通古特沙漠生物土壤结皮中分离纯化培养出的11株与微鞘藻(Microcoleus)形态接近的丝状蓝藻,通过形态特征、16S rRNA和ITS二级结构相结合的多相分析方法对其进行分类学研究。研究结果表明,实验藻株隶属于微鞘藻科(Microcoleaceae)的微鞘藻属(Microcoleus)和束脉藻属(Symplocastrum),其中包括2个中国新记录种:斯坦微鞘藻(Microcoleus steenstrupii)和细长束脉藻(Symplocastrum flechtnerii),另外还有具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus)和类似斯坦微鞘藻的存疑物种。藻丝多少与排列方式、细胞大小与末端细胞形状,以及16S rRNA系统发育位置是确定微鞘藻(Microcoleus)与束脉藻(Symplocastrum)属于不同物种的关键依据, ITS二级结构是区分属内不同物种的重要参考。     

浙江沿岸水域软体动物群落结构分析

根据2019年全年4个航次浙江沿岸海域单船底拖网调查资料,分析了4个季节浙江沿岸海域软体动物的种类组成、优势种及资源密度分布,采用生态多样性指数、物种相似性指数(J_s)、群落季节更替指数(AI)和迁移指数(MI)、丰度/生物量比较曲线(ABC曲线)分析了群落物种多样性、动态变化及其稳定性。结果表明:浙江沿岸海域全年共捕获软体动物62种,隶属于3纲, 10目, 32科。腹足纲(螺类)出现种类30种,占软体动物总种类数的48.39%;头足纲(头足类)出现种类19种,占软体动物总种类数的32.63%;双壳纲(贝类)出现种类13种,占软体动物总种类数的20.98%。软体动物群落优势种为长蛸(Octopus variabilis)、剑尖枪乌贼(Loligo edulis)、棒锥螺(Turritella bacillum)、多钩钩腕乌贼(Abralia multihamatai)和双喙耳乌贼(Sepiola birostrata),优势种的季节变化差异较大。浙江沿岸海域软体动物年平均资源密度为204.94 kg/km²,其中夏季平均资源密度为全年最高,冬...     

池塘饲养鱼类优化结构及其增产原理：Ⅰ.池塘越冬鱼种的生物学特性

1986—1989年的鱼种池塘越冬对比饲养与室内验证试验结果表明:长江以南草鱼种在冬季大部分时间仍能开口摄食。若不是密集越冬,并在晴天加强培育,越冬期间鱼种的平均生长率可达10—14％,鱼体丰满系数、血液中红细胞数、血红蛋白、血浆总蛋白含量,肌肉、肝脏中大部分营养成分较越冬前均无明显变化(p>0.05);补充投饵的半密集越冬组,鱼种体重、丰满系数能维持在越冬前水平(p>0.05),但血液、肌肉、肝脏中部分营养指标仍明显下降(p≤0.05);而饥饿条件下密集越冬组,鱼种消瘦9—14％,腹内肠系膜脂肪消耗殆尽,丰满系数、肝脏、肌肉中蛋白质、脂肪含量均明显下降(p≤0.05),且出现贫血状态。试验证明了越冬鱼种放养密度及饲养管理的不同,将影响鱼种质量的优劣和次年的成鱼养殖产量。为我国长江中下游大部,淮河、黄河中下游部分地区改革鱼种越冬制度,采取稀放精养的必要性和提高越冬鱼种质量与产量的可行性提供了理论根据。     

生物活性物的生物制造：现状、挑战和发展趋势

生物活性物的生物制造是指利用包括细胞、微生物和酶在内的生物系统生产具有生物活性的天然或合成分子的过程。这些分子可用于制药、化妆品、农业和食品工业等领域,对提高生命质量、延长生命长度具有重要意义。在合成生物学和自动化等技术的推动下,生物制造领域迅速发展,为创造新产品和替代传统产品提供了绿色可持续的生产模式,为生物经济的增长、创新作出了重要贡献。本文结合生物活性物研发及生产情况,简要梳理并分析了国内外生物活性物的现有市场和未来发展。生物制造作为一种绿色、可持续的生产方式,将在生物经济发展中持续发挥重要作用。     

人源溶菌酶结构与功能的研究进展

人溶菌酶是一类人体内天然存在的能够溶解细菌细胞壁的碱性蛋白的总称。其作用特征是能够裂解肽聚糖中的N-乙酰氨基葡萄糖与N-乙酰氨基甲酸之间的β-(1,4)-糖苷键。人溶菌酶具有抗菌、抗炎、抗病毒和增强免疫力等多种特性,因此在国内外市场上应用广泛。本文就人溶菌酶的结构特点、表达部位、功能表达以及应用情况进行综述。