乙醇-沼气双发酵耦联工艺中硫酸根的调控探讨

为了实现木薯燃料乙醇发酵过程的无废(废水)制造目的,提出了乙醇-沼气双发酵耦联工艺。在该工艺中,液化时向发酵液中引入的硫酸根离子是整个系统的限制性因素。硫酸根在厌氧消化过程还原会造成沼液碱度的升高,并且高浓度硫酸盐还原产物硫化物对产甲烷菌和酵母具有毒害作用,因此需要对其进行调控。本文分别采用了氢氧化钙沉淀法和部分蒸馏废液回用法对硫酸根进行调控,都显著降低了系统中硫酸根的浓度。但是,沉淀法会产生设备、管道等结垢堵塞等问题,工业化推广受限。回用法调控效果显著,在不影响酒精发酵的情况可进一步提高回用比例,将硫酸根浓度控制在更低水平。     

快速评价肠道微生物的qPCR方法的建立

【背景】近些年,16S rRNA基因测序与宏基因组分析常用于肠道微生物病原体检测。【目的】为了使检测不受限于高成本与耗时长的问题,基于荧光探针的实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR, qPCR),建立一种评估人类肠道微生物群组成的平台用于检测肠道微生物丰度。【方法】从公共数据库筛选10种肠道中普遍存在的微生物分类群,使用20个粪便样本验证为10种靶标所设计的特异性引物与探针,最后通过比较qPCR方法和16SrRNA基因测序技术的检测结果来评估该平台的有效性。【结果】10对引物及其探针对靶标分类群具有特异性并且在HITdb数据库中靶向菌种的覆盖率超过70%;样本检测结果的变异系数(coefficient of variation,CV)小于10%,证明了该方法具有很高的稳定性;qPCR方法检测样本中物种的相对丰度与16S rRNA基因序列生物信息学分析结果大部分具有显著相关性(P<0.05)。【结论】本研究根据HITdb数据库设计的靶向微生物群的引物和探针检测到的粪便样本中微生物的相对丰度结果与16S rRNA基因测序结...     

锦葵科植物DNA条形码通用序列的筛选

对锦葵科植物样品的ITS、ITS2、rbcL、matK和psbA-trnH序列进行PCR扩增和测序, 比较各序列的扩增效率、测序成功率、种内和种间变异的差异以及barcoding gap图, 使用BLAST1和Nearest Distance方法评价不同序列的鉴定能力, 进而从这些候选序列中筛选出较适合锦葵科植物鉴别的DNA条形码序列。结果表明, ITS序列在采集的锦葵科植物11个种26个样品中的扩增成功率较高, 其种内、种间变异差异和barcoding gap较ITS2、psbA-trnH及rbcL序列具有更明显的优势, 且纳入60个属316个种共1 228个样品的网上数据后, 其鉴定成功率可达89.9%。psbA-trnH序列的扩增和测序成功率最高, 其鉴定成功率为63.2%, 并能鉴别一些ITS序列无法鉴别的种。实验结果表明, ITS和psbA-trnH是较适合鉴别锦葵科植物的DNA条形码序列组合。     

黄土高原区主导生态风险识别及分异性研究——以黄河流域中游为例

黄河流域作为典型的生态脆弱区,其生态问题复杂多样,亟待全面的生态治理和修复。同时,黄河流域生态保护和高质量发展是当前我国发展战略之一。明确黄河流域存在的生态问题,做好区域生态修复,开展综合治理是黄河流域可持续发展的重点。因此把握黄河流域的自然条件的区域差异,开展综合性的生态风险识别与评价,明确区域风险空间异质性分布与特点,是服务于区域生态修复、促进黄河流域高质量发展的重点。结合黄河流域中游气候、地形、植被等多自然本底情况识别风险源,建立服务于研究区生态保护和修复的区域生态风险评价体系,并通过GEE和GIS平台,可视化和量化了各类生态风险,并采用空间相关分析明确了生态风险的主要成因。结果表明：1）研究区的生态风险空间分布具有显著的区域特征,各个要素的生态风险呈现明显的东南和西北的差异、不同土地覆被情况的差异、人类活动带与非人类活动带的差异以及河流沿河与非沿岸的差异;2）植被净生态系统生产力呈现东南高西北低的特征,温度植被干旱指数显示西北部、山西、陕西南部存在较高的干旱风险,土壤侵蚀风险主要存在于黄河沿岸、其他河谷地带以及西北部,防风固沙服务能力在山西省山区以及植被生长较好的地区较高;3）综合生态风险评价显示宁夏以及陕西北部多数地区属于高风险区,低风险区主要分布在研究区西南部以及山西省西部沿线地区;4）双变量的Moran''s I指数显示地表温度、植被覆盖和汛期降水是导致综合生态风险西北和东南差异的主要原因,坡度是导致局部风险差异的主要原因。     

Mg^2+介导底物亲和力的改变增加黍子过氧化物酶的磷酸酶活性

黍子过氧化物酶(proso millet peroxidase,PmPOD)具有磷酸酶活性,可以断裂DNA中磷酸二酯键及脱氧核糖核苷酸(dNMPs)中磷酸单酯键。在此反应过程中,Mg^2+显著增强PmPOD的磷酸酶活性,但其具体的机制尚不明确。本文采用紫外-可见分光光谱法和荧光光谱法,研究了以dNMPs为底物时,Mg^2+对PmPOD磷酸酶活性的影响,并对其反应机制进行了初步的探究。紫外-可见分光光度法结果表明:Mg^2+介导了PmPOD与底物的相互作用,但Mg^2+并未直接与PmPOD发生相互作用。荧光光谱进一步表明,在Mg^2+存在的情况下,dNMPs对PmPOD内源荧光淬灭方式发生变化,由动态淬灭转变为静态淬灭。同时还发现,dNMPs与PmPOD的结合常数Ka增加约2~10倍(与不存在Mg^2+条件相比),依次为:KadCMP>KadGMP>KadTMP>KadAMP。高效液相色谱表明,Mg^2+可增强PmPOD水解dNMPs的速率3~13倍,且水解速率VdCMP>VdGMP>VdTMP>VdAMP,与结合常数的变化一致。因此,我们得出结论,PmPOD发挥磷酸酶活性时,Mg^2+首先与dNMPs形成中间产物,这一中间产物更适合与PmPOD形成复合物,增大了底物dNMPs与PmPOD结合常数,进而加速了PmPOD水解dNMPs。本研究为Mg^2+在过氧化物酶催化DNA水解的机制提供了相关依据,为研究金属离子增强蛋白酶活性的机制提供了理论基础。     

四川省茂县药用种子植物区系分析

为摸清四川茂县药用种子植物资源状况,在茂县第3次和第4次中药资源普查资料的基础上,对茂县药用种子植物区系进行统计分析。结果表明,茂县县域内药用种子植物共130科582属1 342种,包括裸子植物7科14属18种,被子植物123科568属1 324种,其中国家重点保护野生植物18科37属57种。15个大型科(科内种数大于20)分别占总属、种数的48.45%、56.56%,处于主导地位;小型属(含2~4种)共507属783种,分别占总属、种数的87.11%、58.35%。茂县药用种子植物科以热带成分占明显优势(56.52%),而属以温带成分占优势地位(68.11%);茂县的药用种子植物区系比剑阁县和盐边县呈现更为明显的温带性,而较澜沧江源区与错那县的热带成分更为活跃,揭示纬度和海拔可能是决定茂县药用种子植物区系性质的关键因素。因此,茂县药用种子植物区系不仅具有较高的物种多样性,同时还具有一定的区系地理成分复杂性,主要体现在温带性质占主导地位的同时亦呈现较为明显的过渡性质,因此茂县可视作研究横断山脉地区南北植物交流的关键地区之一,在药用种子植物的多样性保护和开发利用研究方面值得重点关注。     

基于生态系统服务能力提升的干旱区生态保护与修复研究——以额尔齐斯河流域生态保护与修复试点工程区为例

科学实施山水林田湖草生态保护与修复工程是我国态文明建设的必经之路,也是解决生态环境问题的重要举措之一。从额尔齐斯河流域山水林田湖草的生态特征与功能出发,对生态系统服务价值、生态系统质量和生态功能稳定性进行了分析。依据研究区的生态特点和地形地貌特征,基于最小阻力模型构建生态网络,结合识别出的退化生态源,构建了整个流域的生态格局。结果显示：（1）流域生态系统服务价值及生态质量的降低主要是人为活动导致的林草植被覆盖度下降造成的。（2）流域内有20.67%的地区生态质量严重恶化,亟需进行生态修复。（3）流域生态源呈现“西北到东南带状延伸,东北向西南交替出现”的空间格局,结合构建的21条各级生态廊道和9个重点生态节点,构成了全流域生态格局。（4）在流域生态保护与修复过程中,应按照以北部山区涵养生态功能、中部区域维护生态安全、南部荒漠保育生态环境的方式施行。（5）生态保护与修复应遵循自然规律,注重“山水林田湖草-人”生命共同体的整体保护与系统修复,坚持科学管理,推动生态系统的良性发展。     

单细胞转录组数据批次效应评测的研究进展

单细胞转录组测序(Single cell RNA sequencing,ScRNA seq)是一种变革性的生物技术,以前所未有的高分辨率来解析组织复杂性,解决了普通转录组测序(Bulk RNA sequencing)无法回答的问题。但单细胞数据的高通量及复杂性给分析带来极大难度,批次效应(Batch effects,BEs)的处理便是主要挑战之一。批次效应是高通量生物数据分析中的技术性偏倚,其来源及处理具有高复杂性和研究依赖性。根据组织类型、测序技术及实验设计的不同,测序数据需采用不同的评估、分析、测量及处置流程来实现有效的批次效应处理。评测批次效应在单细胞数据分析中极易被忽略,但却有助于判断批次效应的来源、对数据变异的解释度、对数据分析结果的影响度及处理方法,是有效处理批次效应的基础。因此,本篇综述聚焦单细胞转录组数据的批次效应,分别论述批次效应的概念、与普通转录组批次效应的区别、评测方法及面临的挑战,并对未来发展做出展望。     

区域生态保护修复碳汇潜力评估方法与应用——基于第一批山水林田湖草生态保护修复工程的研究

山水林田湖草生态保护修复工程是生态系统恢复的有效措施,借助生态保护与修复提升生态系统固碳潜力,无疑是土地利用碳减排的新路径。基于山水林田湖草沙综合整治视角,从生态系统的格局和质量两个方面评估了第一批山水林田湖草生态保护修复工程的实施效果,并借助InVEST模型定量化地分析了工程实施前后的生态系统碳汇能力。结果如下：(1)山水林田湖草生态保护修复试点工程加速了各类生态系统间的相互转化,主要表现为城镇生态系统的增加、农田生态系统的减少;工程区植被覆盖度整体提高,NDVI值平均水平不断上升、高值区逐步扩大,劣质、低质生态系统改造成果显著,陆地生态系统质量有效提升。(2)试点区生态系统碳汇能力和潜力得到有效改善,工程累积增加碳汇面积22.68%,其中工程实施前期增加碳汇面积18.06%,中后期增加面积4.62%;工程实施后2018年碳汇总量增加32.74 Tg, 2020年碳汇总量增加31.28 Tg,年均碳汇潜力的提升约1.24%;工程在增加生态系统质与量、碳汇潜力的巩固与提升上具有显著成效。分析结果表明,生态保护修复是实现“双碳”目标的必然选项,这也是生态保护修复在实现“双碳”目标中的基本...     

锦葵科植物DNA条形码通用序列的筛选

对锦葵科植物样品的ITS、ITS2、rbcL、matK和psbA-trnH序列进行PCR扩增和测序,比较各序列的扩增效率、测序成功率、种内和种间变异的差异以及barcoding gap图,使用BLAST1和Nearest Distance方法评价不同序列的鉴定能力,进而从这些候选序列中筛选出较适合锦葵科植物鉴别的DNA条形码序列。结果表明,ITS序列在采集的锦葵科植物11个种26个样品中的扩增成功率较高,其种内、种间变异差异和barcoding gap较ITS2、psbA-trnH及rbcL序列具有更明显的优势,且纳入60个属316个种共1228个样品的网上数据后,其鉴定成功率可达89.9%。psbA-trnH序列的扩增和测序成功率最高,其鉴定成功率为63.2%,并能鉴别一些ITS序列无法鉴别的种。实验结果表明,ITS和psbA-trnH是较适合鉴别锦葵科植物的DNA条形码序列组合。