Experimental characterization of flow conditions in 2- and 20-L bioreactors with wave-induced motion

Quantifying the influence of flow conditions on cell viability is essential for a successful control of cell growth and cell damage in major biotechnological applications, such as in recombinant protein and antibody production or vaccine manufacturing. In the last decade, new bioreactor types have been developed. In particular, bioreactors with wave‐induced motion show interesting properties (e.g., disposable bags suitable for cGMP manufacturing, no requirement for cleaning and sterilization of cultivation vessels, and fast setup of new production lines) and are considered in this study. As an additional advantage, it is expected that cultivations in such bioreactors result in lower shear stress compared with conventional stirred tanks. As a consequence, cell damage would be reduced as cell viability is highly sensitive to hydrodynamic conditions. To check these assumptions, an experimental setup was developed to measure the most important flow parameters (liquid surface level, liquid velocity, and liquid and wall shear stress) in two cellbag sizes (2 and 20 L) of Wave Bioreactors®. The measurements confirm in particular low shear stress values in both cellbags, indicating favorable hydrodynamic conditions for cell cultivation. © 2011 American Institute of Chemical Engineers Biotechnol. Prog., 2011     

黄土高原不同植被带人工刺槐林土壤氮磷转化酶动力学参数及其温度敏感性

土壤酶是有机质降解的催化剂,其动力学特征是表征酶催化性能的重要指标,对评价土壤健康质量有重要作用。本研究选择黄土高原3种植被带下人工刺槐林土壤为对象,探讨了土壤酶动力学参数对温度变化的响应及其温度敏感性(Q₁₀)的变化特征。结果表明: 随着培养温度的升高,土壤丙氨酸转氨酶、亮氨酸氨基肽酶和碱性磷酸酶的潜在最大反应速率(V_max)和半饱和常数(K_m)均呈线性增加,且V_max呈现出森林带>森林草原带>草原带的地带性规律。V_max的温度敏感性(Q10(V_max))为1.14～1.62,K_m的温度敏感性(Q_10(Km))为1.05～1.47,且两者在森林草原带的值均低于其他植被带。在低、高温区,不同土壤酶的Q₁₀在各植被带间的变化也不尽相同。冗余分析显示,Q₁₀与环境变量尤其是土壤养分有显著的相关关系,这表明Q₁₀可能还受到除温度以外其他环境因子的影响。     

禾谷类作物抗倒性研究方法与谷子抗倒性评价

倒伏是植株与其生长的环境条件相互作用的结果,是禾谷类作物产量和品种的重要限制因素。诱发倒伏的自然条件不是年年发生,但发生的程度差异很大,难以在自然条件下重复评价作物的倒伏性,因而人工诱发倒伏对于作物抗倒性的评价十分重要。谷子是非常容易发生倒伏的禾谷类作物,抗倒性的强弱是决定谷子高产、稳产的关键因素之一。由于谷子抗倒性的研究相对较少,本文通过对禾谷类作物抗倒伏性研究方法和评价指标的述评,为谷子抗倒性的研究提供借鉴,并对谷子倒伏与植株和产量性状的关系、品种抗倒性评价的指标等相关研究的进展做一综述。     

盐生境下硅对坪用高羊茅生物学特性的影响

干旱半干旱区草坪绿地的长期灌溉容易引发土壤次生盐渍化,提高草坪草在盐生境下的生长发育能力是应对土壤次生盐渍化的主要途径之一.采用盆栽试验研究了盐生境下硅对坪用高羊茅(Festuca arundinaea)生物学特性的影响.结果表明,向盐生境土壤中添加不同浓度硅均提前高羊茅出苗时间2d,加快出苗速率,增加出苗总数,提高保苗率,且总出苗率和保苗率随着硅浓度增加而显著增大(P＜0.05),这说明盐生境下向土壤添加硅改善了幼苗完全死亡的现象.盐生境下硅显著增加了高羊茅叶长,株高和分蘖数,但对叶宽影响不显著,说明硅能够促进高羊茅生长,但对草坪绿地的质地影响不大.虽然硅能显著增加高羊茅总生物量(P＜0.05),但较低浓度时促进其茎叶生长,高浓度促进其根系生长.硅在高羊茅体内的沉积量随施入硅增加而增大,但其茎叶和根系内硅含量不超过3.0％,且根系内硅含量约为茎叶内硅含量的2倍.结果显示,硅提高了坪用高羊茅在盐生境下的适应能力,这为以后草坪绿地管理中应对土壤潜在盐渍化的问题提供了一定的科学依据.     

口红吊兰衰老过程中整体与部分被遮挡叶片超微弱发光比较

以口红吊兰叶片为试材,用生物超微弱发光探测技术研究衰老过程中整体叶片与部分被遮挡叶片延迟发光的变化.结果表明:光照整体叶片与光照部分叶片延迟发光的曲线平行,而整体叶片与被遮挡部分叶片延迟发光的规律不同;幼叶与老叶整体延迟发光衰减快,被遮挡部分延迟发光衰减慢;成熟叶片整体延迟发光衰减慢,而被遮挡部分的延迟发光衰减快.研究认为:在同一外部条件下,整体叶片与被遮挡部分叶片延迟发光变化规律不同,植物叶片的这种发光现象可能在生物系统内部有自己独特的规律.     

外源水杨酸对黄瓜幼苗叶片PSⅡ活性和光能分配的影响

以黄瓜品种‘中农203号’幼苗为试材,采用水培法研究了根际施用0.05、0.10和0.50 mmol/L水杨酸对黄瓜幼苗叶片PSⅡ活性和光能分配的影响,以探讨水杨酸对光合作用的调节机制。结果显示:黄瓜幼苗叶片净光合速率(Pn)、荧光参数和光能分配对水杨酸的响应存在明显的浓度依赖性。0.05和0.10 mmol/L水杨酸处理提高了叶片PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP),降低了非光化学猝灭系数(NPQ),使PSⅡ吸收光能中分配于光化学反应的能量增加,进而提高了Pn,并以0.10 mmol/L水杨酸施用效果最明显,差异达极显著水平(P<0.01);而0.50 mmol/L水杨酸处理降低了ΦPSⅡ、Fv/Fm等,使光能分配于热耗散和荧光耗散的比例升高,导致Pn下降。研究表明,水杨酸对黄瓜叶片光合的正负调节作用与浓度依存下的PSⅡ活性和光能分配改变有关。     

南方冰雪灾害后受害木荷萌枝光合生理特性

木荷(Schima superba)作为中国亚热带常绿阔叶林的重要组成树种,在2008年南方冰雪灾害中受到严重损害.本研究在浙江江郎山随机设置5个400 m2样地,并将受害木荷分为断木和倒木2种类型,研究不同部位萌枝光响应、气体交换以及叶绿素荧光参数等光合生理特征,有助于人们对群落更新机理的认识,为研究亚热带地区萌枝生态学特征提供理论依据.结果表明:不同叶龄之间,2年生叶片的最大净光合速率(Pmax)、最大光化学效率(Fv/Fm)、PS的潜在活性(Fv/F0)、有效光化学效率(Fvv'/Fm’)、比叶重(LMA)、叶片全氮含量大干1年生叶片,其总叶绿素含量(Chl(a+b))显著高于1年生叶片(P＜0.05),而叶绿素a/b( Chl(a/b))低于1年生叶片;不同部位之间,Fv/Fm、Fv/F0、Fv’/Fm’、Chl(a+b)、Chla/b、类胡萝卜素(Car)表现为断木的中部和倒木的根部最高;LMA、全氮含量表现为断木顶部＞中部＞根部,倒木根部＞中部＞顶部;不同受害类型木荷之间,倒木萌枝净光合速率(Pn)、水分利用率(WUE)高于断木(P＜0.05),而断木萌枝对光有更宽的生态辐,其光补偿点(LCP)低于倒木,光饱和点(LSP)却高于倒木.     

纳米SiO2对髯毛箬竹叶片光合特征参数日变化的影响

采用叶面喷施的方法,研究了0(CK)、150、300和450 mg.L-1纳米SiO2对髯毛箬竹(Indocalamus barbatusMcClure)叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔限制值和水分利用效率等光合特征参数日变化(7:00至16:00)的影响。结果表明:对照组髯毛箬竹叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和气孔限制值的日变化曲线均为"双峰"型,有明显的"午休"现象;胞间CO2浓度的日变化曲线则为"W"型;水分利用效率的日变化曲线为"U"型。与对照相比,喷施150、300和450 mg.L-1纳米SiO2均能不同程度提高髯毛箬竹叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,减小气孔限制值及胞间CO2浓度的变化幅度,提高"午休"时的水分利用效率,缓解光合作用的"午休"现象;其中,300 mg.L-1纳米SiO2处理组的效果最佳,在出现最大峰值的10:00时300 mg.L-1纳米SiO2处理组的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别比对照提高了13.98%、71.21%和49.09%,且均与对照差异显著(P<0.05)。综合分析结果说明:髯毛箬竹叶片光合能力的提高是气孔和非气孔限制因素共同作用的结果,而喷施适量的纳米SiO2能够在一定程度上改善非气孔限制因素,从而增强髯毛箬竹叶片的光合能力。     

Videoradiographic analysis of the range of motion in unilateral experimental knee joint arthritis in rats

Introduction  

The translational and predictive value of animal models highly depends on the validity of respective readout parameters. In arthritis research, there has been a shift from sole threshold testing for pain-related behavior, as well as from swelling and histology assessment for inflammation, toward an analysis of joint function as indicated, for instance, by an increasing number of studies on gait abnormalities. Clinically, the range of motion (ROM) of the affected joint plays a major role in diagnosis and the assessment of treatment benefits. This parameter, however, is only insufficiently detected by currently used analytic systems in animals.