地球生物学发展的机遇与挑战*

地球生物学已经引起了人们的广泛关注, 目前面临着机遇与挑战并存的发展局面。得益于现代技术方法的大发展, 地球生物学的研究对象经历了从宏体动植物向微体古生物再向地质微生物和地质病毒的发展, 研究主题从气候环境对生物演化的影响进一步拓展到生物演化如何影响气候环境乃至深地过程, 进而回答生命是如何塑造地球的宜居性这个地球科学的根本性难题。研究对象和研究主题的拓展也提升了地球生物学服务人类社会的能力, 资源能源安全的保障、气候—环境—生物多样性危机的协调应对等都需要地球生物学的支撑。同时, 地球生物学的发展也面临着诸多挑战。它首先需要技术方法的进一步革新来带动认识的创新, 其次需要回答生物演化的驱动力问题, 更需要破解生物演化如何影响深地过程, 包括板块运动、火山活动等地质过程, 只有这样才能全面而正确地评估生物是否改变了宜居地球的演化方向, 以及如何应对当前人类所面临的诸多全球性难题。     

花生种子萌发早期胚轴细胞DNA合成的特点

花生种子吸胀6h后胚轴DNA中有~3H-胸苷掺入。咖啡因和羟基脲均对6～12h的~3H—胸苷掺入具强烈的抑制作用;当12～24h时,咖啡因的抑制作用较大;但30h以后,羟基脲的抑制作用超过咖啡因。双链DNA放射性从种子吸胀9h后迅速上升,单链DNA放射性在吸胀12h后出现一个明显的峰。但在吸胀12h后,单链DNA形成和存在的时间是短暂的。     

川东南古蔺铁索桥剖面志留系石牛栏组上段生物-沉积相特征

川东南古蔺铁索桥剖面志留系兰多维列统沉积时的古地理位置处于滇黔桂古陆之北的陆表海环境。埃隆阶上部石牛栏组从下段薄层泥状灰岩形成之后,相变为上段的生屑-砂屑灰岩夹含少量粉砂质泥岩,展示海水深度变浅的过程。本文基于该剖面露头和灰岩薄片鉴定,专述石牛栏组上段生物-沉积类型并分析浅海环境指标。石牛栏组上段粉砂质泥岩中大化石稀少,而灰岩层中底栖型后生动物壳相化石具有中等多样性,少量出现能鉴定属级的大化石密集层,可识别3种不同水动力强度改造的腕足类介壳滩;该段上部赋存珊瑚-层孔海绵原地格架生长建造的小型点礁,标定了该时期最接近滇黔桂古陆的后生动物造礁群落生态域分布点。石牛栏组上段不同粒度的壳相生屑颗粒与泥状灰岩砂屑构成灰岩的重要组分;海底环境指标,特别是不同水动力强度作用主导了灰岩中颗粒与灰泥含量的差异。     

湖南八大公山国家级自然保护区兽类和鸟类多样性及活动节律调查

调查自然保护地内的生物多样性现状,对了解当地野生动物种群动态和分布,并制订有效保护对策非常重要。由于地形复杂、植被浓密且缺乏系统调查,云贵高原东北边缘武陵山区的兽类和鸟类多样性数据较为缺乏。2017年3月—2018年12月,对位于武陵山区的湖南八大公山国家级自然保护区的地栖兽类和鸟类多样性现状、群落组成和行为节律进行了红外相机调查,以补充该区域鸟兽多样性本底资料。调查期内共监测了60个相机位点,累计18 525个相机日,拍摄到2 865张独立有效照片,包括8目25科37属,共15种兽类和35种鸟类,其中褐胁雀鹛(Schoeniparus dubius)、褐头鸫(Turdus feae)和白眉鹀(Emberiza tristrami)为保护区鸟类新记录种,相对多度指数较高的动物类群为啮齿目、鲸偶蹄目、食肉目、鸡形目和雀形目。对8种分布广泛、多度指数较高物种日活动节律分析发现：(1)红腿长吻松鼠(Dremomys pyrrhomerus)和花面狸(Paguma larvata)分别为典型的昼行性和夜行性动物,且与其他地区种群的日活动节律高度相似;(2)毛冠鹿(Elaphodus cepha...     

构建全细胞生物传感器测定农田土壤中有机磷农药甲基对硫磷含量

土壤中污染物的生物有效性评估对于准确评价环境污染风险至关重要,而全细胞生物传感器是此类评估的重要工具之一。本研究旨在使用新型全细胞生物传感器建立土壤中甲基对硫磷(methyl parathion,MP)的检测方法。首先,使用筛选出的甲基对硫磷水解酶基因(methyl parathion degrading gene,mpd)和pUC19质粒骨架以及已有的特异性诱导元件pobR为材料,构建全细胞生物传感器。然后,以96孔的酶标板为载体和以5种全细胞生物传感器为指示细胞,建立了土壤提取液样品中甲基对硫磷的分析方法,并应用于实际测试和田间土壤样品中甲基对硫磷的检测。以检测性能的最佳大肠杆菌(Escherichia coli)DH5α/pMP-AmilCP为例,其检测限为6.21−6.66μg/L,线性范围为10−10000μg/L。E.coli DH5α/pMP-RFP和E.coli DH5α/pMP-AmilCP的方法用于分析土壤提取液样品中甲基对硫磷的浓度,具有较好的检测性能。这种全细胞生物传感器方法有助于快速评估土壤中甲基对硫磷的生物有效性强弱,从而有效判断有机磷农药甲基对硫磷对土壤的污染风险。     

微生物在镉污染土壤修复中的应用及其作用机理

土壤中镉（Cd）含量的超标导致了土壤生态系统的恶性发展,微生物作为土壤中的常见组分之一在缓解土壤镉污染中展现出巨大潜力。本文总结了微生物、微生物-植物和微生物-生物炭在镉污染土壤修复中的应用并阐述了相关的作用机理。芽孢杆菌（Bacillus）、不动杆菌（Acinetobacter）、荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescence）、丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）等微生物可以通过吸附、矿化、沉淀、溶解等方式改变镉的生物有效性,从而达到缓解镉污染的目的。pH值、温度、微生物生物量、镉初始浓度以及时间等对微生物降低镉的生物有效性方面有着显著的影响。假单胞菌、伯克霍尔德菌（Burkholderia）、黄杆菌（flavobacterium）等微生物可以通过促生、活化等作用促进超富集植物对Cd²⁺的吸收。生物炭作为一种土壤改良剂,其独有的理化性质可以作为微生物的庇护所。微生物-生物炭联合使用与单用生物炭相比可以进一步促进镉的残渣态的增加,降低土壤中有效态的比例。     

基因编辑领域专家访谈：季维智院士——记首个基因编辑安全证书获批

《生物工程学报》:我国首个基因编辑生物安全证书落地,您认为有什么意义?对其他作物育种、食品动物(畜禽)育种、微生物育种和疾病生物治疗是否也有促进作用?季维智:中国首个基因编辑生物安全证书的颁发,是国家前沿生物技术研究及产业化管理的规范化逐步完善的重要标志。这也意味着基因编辑技术的产业化应用在中国将有更加清晰和明确的监管措施。     

酶法生产L-高苯丙氨酸的研究进展

L-高苯丙氨酸(L-homophenylalanine,L-HPA)作为一种重要的非天然氨基酸,是合成治疗高血压的普利类药物等的关键中间体,具有广阔的市场前景。目前L-高苯丙氨酸的合成主要依赖于化学法,但化学合成L-高苯丙氨酸具有原料昂贵、步骤繁琐和污染严重等缺点,限制了广泛应用。因此,国内外研究者对L-高苯丙氨酸的酶法生产进行了深入的研究。本文就目前酶法合成L-高苯丙氨酸的工艺,包括脱氢酶法、转氨酶法、海因酶法和脱羧酶法的研究进展进行了综述,为酶法合成L-高苯丙氨酸提供一定的借鉴,为最终实现L-高苯丙氨酸的酶法工业化生产奠定基础。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯水解酶检测方法的研究进展

聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)是应用最广泛的合成聚酯之一。由于PET不易降解,在环境中积累,对陆地、水生生态系统以及人类健康构成严重威胁。基于生物酶催化的生物降解策略为PET回收利用提供了一种绿色途径,在过去20年间,已发现了多种PET水解酶,并通过蛋白质工程等手段来改善这些酶的降解性能,但是目前仍未找到适合大规模工业应用的PET水解酶。利用传统的检测方法筛选PET水解酶是一个缓慢而复杂的过程。为了促进PET酶法回收的工业化应用,需要研发高效的检测方法。近年来,研究人员开发了多种表征PET水解酶的分析方法。本文总结了可用于筛选PET水解酶的检测方法,如高效液相色谱法、紫外吸光度法和荧光激活液滴分选法等,并对其在筛选PET水解酶的应用方面进行了展望。     

生物可降解塑料单体二元羧酸的生物合成研究进展北大核心CSCD

塑料是最重要的聚合物材料之一,需求量巨大,但存在处理困难、污染大等缺点。环境友好型的生物可降解塑料有望成为目前塑料的替代品,以满足社会各界对于塑料制品日益增长的需求。二元羧酸是生物可降解塑料中重要的单体之一,可降解性强,应用广泛,并且可以通过全生物法合成。因此,本文重点选取了几种比较有代表性的二元羧酸,总结它们的生物合成途径以及其代谢改造手段,以期为中长链等复杂二元羧酸的生物法合成提供借鉴。