丙酮丁醇梭菌的基因编辑工具及代谢工程改造

丙酮丁醇梭菌作为极具潜力的新型生物燃料丁醇的生产菌,受到各国研究学者的广泛关注。通过丙酮丁醇梭菌(ABE)发酵生产丁醇,由于生产成本高,限制了其工业化应用。随着基因组学和分子生物学的快速发展,适用于丙酮丁醇的基因编辑工具不断发展并应用于提高菌株的发酵性能。本文对丙酮丁醇梭菌基因编辑工具和代谢工程改造取得的进展进行综述。     

稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N2O和CH4排放的影响

以中国科学院辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站连续两年的试验平台为依托,以潮棕壤为供试土壤,开展了稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N₂O和CH₄排放的影响研究,设置对照(CK)、尿素(U)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+I)、秸秆还田(S)、秸秆还田+尿素(S+U)、秸秆还田+尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(S+U+I)6个处理.结果表明: 与CK相比,尿素显著提高了水稻产量、N₂O和CH₄累积排放及全球增温潜势.硝化抑制剂和脲酶抑制剂与尿素配施可显著减缓N₂O的累积排放.秸秆还田显著增加了N₂O和CH₄累积排放、全球增温潜势和温室气体排放强度.S+U+I处理水稻产量最高,但温室气体排放强度也显著高于其他处理;U+I处理产量略低于S+U+I,但温室气体排放强度最小.秸秆单独还田处理作物产量与对照相比无显著差异.在东北潮棕壤发育的水田中,S+U+I和U+I是相对较优的施肥模式.     

三株散囊菌发酵茶叶的初步研究

散囊菌属真菌(Eurotium spp.)能赋予发酵茶独特的口感和香味。本研究利用前期从广西某六堡茶中筛选并鉴定的三株散囊菌属真菌Aspergillus chevalieri E2、Aspergillus chevalieri E3与Aspergillus cristatus E6,探讨在不同温度下以优化察氏液体培养基培养的生长状况,发酵前不同灭菌条件下的茶叶品质,以及所得茶汤中茶多酚含量、总抗氧化能力和DPPH·自由基清除能力。结果显示:三株真菌在优化的察氏液体培养基中31℃～34℃下都能良好生长。茶叶发酵温度为28℃,三株真菌在发酵初始含水量为20%以上生长良好,其中E3和混合发酵组的生长速度最快。E2在茶叶表面生长出大量金黄色子囊果以及大量浅绿色分生孢子梗; E3几乎只有浅绿色分生孢子梗; E6几乎只有金黄色子囊果。发酵茶叶制作的茶汤内茶多酚含量比未发酵低,抗氧化性指标也有所下降,说明本实验真菌发酵促进了茶内抗氧化物质的氧化。本研究对源于六堡茶不同散囊菌属真菌的茶叶发酵有重要参考价值。     

生物柴油耦联丙酮丁醇发酵的初步研究

以4种生物柴油(原料为地沟油、菜籽油、棕榈油和废肯德基油)作为萃取剂,开展了丙酮丁醇静态萃取发酵。通过分析发酵过程中的产气量及发酵40 h后油水两相中的溶剂浓度,发现生物柴油对丙丁梭菌有毒性。另外,静置条件下丁醇在不同油水两相中的液液平衡系数大致相同。在发酵24 h时加入棕榈生物柴油(油水体积比为0.4∶1),丁醇发酵强度达到最大值0.213 g.(L.h)-1、比对照(传统发酵)提高10.9%,且生物柴油中的丁醇质量浓度达到6.44 g.L-1。     

纤维乙醇研究现状及展望

介绍了近年来国内外纤维乙醇的研究现状,阐述了目前纤维乙醇生产存在的问题,分析了纤维乙醇产业化亟待解决的关键技术,展望了纤维乙醇的发展。     

生物产业的来龙去脉

现代生物技术的产生和发展生物技术这个词最初是由一位匈牙利工程师卡尔·弗雷克于1917年提出的。但是他提出的生物技术这一名词的涵义是指用甜菜作为饲料进行大规模养猪,即利用生物将原材料转变为产品。实际上,生物技术的发展和应用可以追溯到1000多年以前,而人类有意识地利     

白腐菌及黑曲霉所产的纤维素复合酶对稻草秸秆的生物降解

研究了白腐菌及纤维素复合酶对稻草秸秆的协同生物降解。结果表明,利用黄孢原毛平革菌固态发酵稻草秸秆的过程中,LiP和MnP的最大活力可以达到28.3U/g和12.6U/g,同时,秸秆中的木质素能被有效降解,但纤维素、半纤维素降解率较低。添加黑曲霉所产的纤维素复合酶能有效地促进秸秆腐熟程度。在接入白腐菌培养10天后,每克稻草添加3 IU纤维素酶液并酶解48h可以使稻草秸秆中纤维素降解53.8%,半纤维素降解57.8%,木质素降解44.5%,干物质损失46.3%。此时细胞壁出现大范围破损,整个组织变得松散,秸秆完全腐熟。     

玉米秸秆还田对黑土微生物群落功能多样性的影响

为了解玉米秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响,采用ECO-Biolog微平板法,分析了以无玉米秸秆还田为对照(CK),6000 kg·hm^-2(S1)、9000 kg·hm^-2(S2)、12000 kg·hm^-2(S3)和15000 kg·hm^-2(S4)四个秸秆还田量的土壤微生物碳源代谢特征。结果表明:随着玉米秸秆还田量的增加,土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)也随之增加,24~96 h的AWCD值变化迅速,96 h后进入平稳期,S4处理AWCD值始终大于其他处理;秸秆还田对Shannon指数与Simpson指数没有显著影响(P>0.05),但与CK相比,S4处理McIntosh指数显著增加了57.5%(P<0.05);主成分分析结果显示,秸秆还田影响着土壤微生物群落碳代谢能力,S1、CK、S2和S3处理在PC1和PC2上出现显著的分异,糖类、多聚物类、羧酸类碳源是研究区域内土壤微生物利用的主要碳源。因此,在东北黑土区增加玉米秸秆还田量能够提高土壤微生物对碳源的利用能力,提升黑土肥力。     

抗菌肽Cecropin-XJ发酵产物指纹图谱及活性检测

[目的]运用HPLC初步建立抗菌肽Cecropin-XJ发酵产物指纹图谱的测定方法,将抗菌肽发酵产物进行定性及定量分析。[方法]将基因工程菌扩大培养经纯化后得发酵产物并采用高效液相色谱法测定,Extend-C18色谱柱(4.6 mm×250 mm,5μm),流动相乙腈(A)-三氟乙酸(B)梯度洗脱,检测波长254 nm,柱温25℃,流速1 mL/min,对方法进行精密度、重复性考察,绘制标准曲线估算抗菌肽浓度,以及将色谱结果与抑菌圈大小对比。[结果]建立了抗菌肽发酵产物的HPLC指纹图谱,获得了8个共有峰,8个共有峰的相对保留时间及相对峰面积的RSD均<3%。通过标准曲线y=2E+07x-3E+06,R^(2)=0.994 7,得抗菌肽浓度约0.297 mg/mL。通过测量抑菌圈大小,表明抗菌肽样品活性较高。在一定范围内,各批次发酵产物抑菌圈大小与相应HPLC特征峰峰面积成正比。[结论]11批样品中共有的8个峰作为指纹图谱的共有峰,峰总面积大于总峰面积的90%,8个共有峰的相对保留时间及相对峰面积的RSD均<3%。抗菌肽浓度约0.297 mg/mL。实验结果说明抑菌圈大小与对应特征峰面积成正相关,表明特征峰出峰位置所示物质即为抗菌肽。     

裂褶菌多糖的固体发酵与纯化

[目的]为探讨裂褶菌多糖的两种固体发酵方法及其大孔树脂纯化。[方法]设计了以玉米、大米为基料的两种固体发酵培养基培养裂褶菌,通过热水提取法(料液比1∶30,80℃,12 h)提取裂褶菌多糖,并采用动态吸附实验筛选盐类、核酸、蛋白质、色素吸附率最高的大孔树脂。[结果]28℃培养35 d,裂褶菌在米饭固体培养基(RSM)生长深度近20%,在玉米固体培养基(CSM)的生长深度达到100%;玉米发酵物、米饭发酵物的裂褶菌多糖提取率分别为4.8%、5.9%(以发酵物湿重计);在上样流速3 BV/h(1 BV=2 L)、上样体积10 L条件下,6种型号的大孔树脂中,树脂SA-210纯化效果最佳,盐类、核酸、蛋白质等杂质的吸附率分别为84.18%、98.02%、96.81%。[结论]裂褶菌在CSM生长深度是在RSM上的5倍,玉米固体培养基比米饭固体培养基更适合裂褶菌的生长;树脂SA-210对盐类、核酸、蛋白质等杂质具有较强吸附能力,吸附率均高于80%,且吸附效果稳定,适用于裂褶菌多糖的纯化。