玉米秸秆生物炭制备及结构特性分析

为了高效、经济、环保地解决华北平原地区玉米秸秆处置问题并寻求有效途径,该研究以玉米秸秆为原料,采用限氧裂解法在不同温度(200℃、300℃、400℃、500℃)下制备生物炭,并对生物炭的热解动力学、结构形貌、元素组成、比表面积、孔径分布、官能团等理化特征进行了分析表征。结果表明:不同裂解温度制备的生物炭具有不同的差热曲线,其官能团的组成也存在差异,这表明了样品中不同生物质的热解反应过程。随着热解温度的升高,生物炭产率、氢和氧含量下降,同时H/C和(O+N)/C比值也降低,而碳和氮含量却升高,说明生物炭芳香性增强,亲水性和极性减弱,性质趋于稳定。生物炭热重曲线和差热曲线分为三个过程,热解温度高时失重比例低,曲线趋向平缓。生物炭的比表面积、微孔比表面积、中孔体积和微孔体积随着热解温度的升高而增大,但最可几孔径却减小,吸附能力增强。综上所述,400℃的温度制备生物炭,其产率相对较高、结构最稳定、吸附性能最佳,有助于最大程序的利用农业废弃物资源、降低耗能,提高农产品附加值。

微重力环境影响植物生长发育的研究进展

微重力是最独特的空间环境条件之一,研究微重力对不同植物种类以及不同植物部位的影响是空间生物学的重要内容之一,对于建立生物再生式生命保障系统意义重大。生物再生式生命保障系统是未来开展长期载人空间活动的核心技术,其优势在于能在一个密闭的系统内持续再生氧气,水和食物等高等动物生活必需品,植物部件是生物再生式生命保障系统的重要组成部分。了解和掌握微重力对植物生长发育的影响,有助于采取有效的作业制度确保其正常生长发育和繁殖,是成功建立生物再生式生命保障系统的首要关键。该文就植物在空间探索中的地位和作用,地面模拟微重力的装置以及国内外有关微重力对植物的影响做一综述。现有的研究结果包括,未来长期的载人航天任务需要植物通过光合作用为生物再生式生命保障系统提供部分动物营养、洁净水以及清除系统中的固体废物和二氧化碳;三维随机回旋装置是目前地面上模拟微重力效应的主要装置之一,尤其适用于植物材料的长期模拟微重力处理;国内外有关微重力对植物影响的报道生理生化水平多集中在植物的生长发育和生理反应,比如表型变化或者与重力相关的激素或者钙离子的再分配,细胞或亚细胞水平主要有细胞壁、线粒体、叶绿体以及细胞骨架等,基因和蛋白质表达水平的研究对象主要为拟南芥。由于实验方法和材料之间的差异,微重力对不同植物或者植物不同部位在各个水平的影响效果并不一致,未来需要开展更多的相关研究工作。

基因工程技术在食品工业改造过程中的应用

传统食品工业在新形势下急待技术改进,本文综述现代基因工程技术在乳制品发酵工业、啤酒工业、单细胞蛋白生产中的应用。

一种有效的油脂DNA的提取方法

以文献介绍的DNA提取方法为基础,对其中的某些步骤进行了改进,分别提取了市售的几种大豆油,通过含量和纯度检测,并以35S启动子作为内源基因检测提取的DNA作为PCR反应模板的可靠性,结果证明:较之于国家标准介绍的DNA提取方法,用改进的方法提取的DNA含量高、纯度高,可以作为PCR反应的模板。

miRNA1917在番茄微重力反应过程中的作用

为确定miRNA1917在植物微重力反应中的作用,对番茄培养环境中乙烯含量、与乙烯相关的表型变化以及miRNA1917及其靶基因Le CTR4相对表达量进行了测定。结果表明：模拟微重力处理条件下,番茄出现下胚轴向地性弯曲和形成螺旋等乙烯三重反应表型,丙二醛和超氧阴离子含量受模拟微重力处理影响明显,植物培养环境中乙烯含量在培养前期（10~20d）差异显著,20d以后差异不显著,miRNA1917相对表达量随处理时间持续增加,其靶基因相对表达量相应降低。由此可见,番茄下胚轴弯曲和形成螺旋等表型与模拟微重力处理初期乙烯含量有关,但在处理后期（20d以后）,MDA和O2-积累等则与miRNA1917的相对表达量变化有关,miRNA1917相对表达量增加,导致其负调控乙烯反应的靶基因相对表达量减少,从而使植物对乙烯的反应灵敏度增加,即miRNA1917通过降低其靶基因表达量而增加了植物对乙烯的反应灵敏性,从而在微重力反应过程中发挥一定作用。该研究为确立miRNA介导的植物微重力反应过程奠定了基础。

鸭梨多酚氧化酶基因CDS区的克隆及表达

以鸭梨(Pyrus bretschneideri Rehd.)果皮基因组DNA为模板,根据已经发表的多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)基因保守序列设计引物,利用PCR技术,克隆得到鸭梨多酚氧化酶编码区序列,将此核酸序列克隆到载体pGEM-T,酶切鉴定后测序,结果表明该段序列含有1782个核苷酸,编码593个氨基酸。对鸭梨多酚氧化酶基因片段的一致性分析和进化树分析表明,该片段与沙梨(Pyrus pyrifolia,AB056680)、苹果(Malus domestica,L29450)、李(Prunuss alicina,AY866432)以及杏(Prunus armeniaca,AF020786)的一致性分别为99%、96.3%、82%和51.4%,绘制的进化树和形态学分类地位相一致。将该片段连接到表达载体pET39b上,获得的重组子命名为pET39b-PPO,热激法转化表达受体大肠杆菌BL21(DE3)菌株,用IPTG进行诱导。SDS-PAGE分析表明,PPO基因在大肠杆菌中被诱导表达蛋白质相对分子质量约66ku,检测表明具有多酚氧化酶的活性。

鸭梨多酚氧化酶基因反义表达载体的构建及农杆菌介导的遗传转化

根据鸭梨多酚氧化酶基因序列设计引物,PCR扩增该基因3′端450bp的片段,并将该片段反向插入真核表达载体pB I121的CaMV 35S启动子和NOS终止子之间,首次构建了鸭梨PPO基因的反义表达载体;其后,在农杆菌EHA105的介导下,成功实现了PPO反义基因对鸭梨组培苗的遗传转化。经Northern杂交和酶活检测证实,转基因鸭梨植株体内的多酚氧化酶基因转录和翻译水平均得到明显抑制,从而为耐褐化梨新品种的培育奠定了基础。

鸭梨PAL基因的反义遗传转化及表达分析

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanin ammonia-lyase,PAL,EC4.3.1.5)是植物通过苯丙烷代谢途径合成木质素的关键酶和限速酶,其通过影响木质素的合成而与果实中石细胞的分化、发育及果实品质密切相关。为了降低鸭梨中苯丙氨酸解氨酶的含量,该研究利用反义PAL基因遗传转化鸭梨、降低鸭梨内源PAL基因的表达。结果表明:(1)采用RT-PCR技术,利用根据Gen Bank中西洋梨PAL基因序列设计特异性引物,扩增得到496 bp的鸭梨PAL基因片段。(2)将扩增片段反向插入载体p BI121的MCS区域,构建植物PAL基因反义表达载体p BI121-As PAL。接着采用电转化法将反义表达载体转入农杆菌EHA105中,并制备出农杆菌工程菌液。(3)利用农杆菌介导法对鸭梨组培苗叶片外植体进行遗传转化,得到23株转基因鸭梨苗。PCR检测证实PAL反义基因片段转入鸭梨中,实时定量PCR检测表明转基因鸭梨苗体内PAL基因表达量均有所降低,为非转基因苗的65%~75%。该研究结果表明利用反义RNA技术获得了抑制内源性PAL基因表达的转基因鸭梨植株,为改善鸭梨果实品质、改良品种奠定了基础。

4种梨的多酚氧化酶基因克隆及其序列比较

以4种不同来源的梨基因组DNA为模板,根据已经发表的多酚氧化酶基因序列设计引物,利用PCR技术,克隆到了鸭梨、雪花梨、砂梨、黄冠梨约1.8 kb的完整多酚氧化酶基因,将纯化后的扩增产物克隆到质粒pGEM-T vec-tor中,转化DH-5α菌,挑选阳性克隆进行测序。利用Clustalx软件对PPO核苷酸序列进行了同源性分析,用DNAStar软件对PPO核苷酸序列进行进化树分析,并进行部分植物PPO氨基酸的同源性分析。结果表明,4种梨多酚氧化酶基因的蛋白编码区含有1 782个核苷酸,鸭梨基因已经在GenBank上登录,登录号为EU048225。梨多酚氧化酶基因与其他植物中的多酚氧化酶基因有较高的相似性,尤其在铜离子结合部位,所有的植物基本上一致;5种梨的同源性高达98%。基于植物PPO基因核苷酸序列的分子进化树显示,可分为两大类,梨的多酚氧化酶可以与大多数的木本植物聚合成一个组。

鸭梨果胶甲酯酶基因反义表达载体的构建及转化

果胶酯酶(pectin methylesterase,PME)催化细胞壁中多聚半乳糖醛酸的脱甲酯化,可以降解植物细胞壁中的果胶多糖而与果实软化有关。本研究根据白梨果胶酯酶基因PcPME4的序列,设计一对含有特定酶切位点的特异性引物,以鸭梨(Pyrus bretschneideri Rehd.)cDNA为模板通过PCR扩增得到一段294bp的PME基因片段。将片段反向插入植物表达载体pBI121的CaMV35S启动子和NOS终止子之间,经限制性酶切分析和测序分析证明成功构建PME基因的反义表达载体pBI121-AsPME。将pBI121-AsPME电转化农杆菌EHA105,利用含pBI121-AsPME的农杆菌工程菌液侵染鸭梨外植体后于抗性培养基中诱导愈伤组织,获得的抗性愈伤组织经PCR初步检测含有反向PME基因片段,荧光定量PCR检测结果显示受侵染的愈伤组织中PME基因表达量降低,表明反向插入的PME基因片段起到了抑制内源基因表达的效果。

四棱豆肽的分离鉴定及其抗疲劳特性研究

为了探讨四棱豆肽组分的抗疲劳效果及对抗疲劳肽进行分离和鉴定,采用碱性蛋白酶对四棱豆蛋白进行酶解,经反相液相色谱分离后,得到Sample1、Sample2和Sample3 3个主要组分,分别以1.5 g/kg体重的剂量灌胃小鼠。结果表明:经游泳耐力实验,3个组分都可以延缓小鼠的游泳疲劳,但与四棱豆蛋白组相比,仅Sample3肽成分可以显著延缓小鼠的游泳疲劳,提高血浆中葡萄糖和游离脂肪酸的含量和肝糖原的水平。通过氨基酸组成分析,Sample3中富含抗氧化的疏水氨基酸(Leu、Ala、Ile、Pro、Val和Phe),可以有效延缓由自由基引发的疲劳。经过色谱分离,得到Sample3肽成分中一个优势的小肽S1,其氨基酸序列为Gln-Ser-Pro-ProGlu-Ile-Asn-Thr-Val,符合抗疲劳肽的特点。灌胃小鼠sample3组分和分子量小于1 000的米渣蛋白肽,疲劳前的游泳时间没有显著性差异,灌胃肽S1后的小鼠疲劳前的游泳时间显著增加。说明肽S1是一种潜在的天然抗疲劳物质。

环境胁迫和非胁迫条件下类植物乳杆菌转录组分析

【背景】类植物乳杆菌L-ZS9是一株在食品发酵与保鲜方面具有潜在应用价值的产细菌素益生菌。【目的】深入了解环境胁迫影响类植物乳杆菌L-ZS9细菌素合成的重要相关调节基因的信息。【方法】通过高通量测序技术对类植物乳杆菌转录组进行测序,对所有转录本进行COG(Clusters of Orthologous Groups)、GO(Gene Ontology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分类和Pathway注释。【结果】转录组测序显示2个样品基因覆盖度都在90%以上,差异表达基因927个,其中744个上调,183个下调。KEGG分析结果表明,649个差异表达基因中68个集中在"ABC转运途径",占10.48%,其中3个基因表达上调超过16倍,1个基因表达下调超过1/16,暗示类植物乳杆菌L-ZS9细菌素合成与"ABC转运途径"密切相关。另外多个孤儿基因表达变化也超过16倍,有的甚至表达上调达万倍。【结论】进一步拓展了类植物乳杆菌的基因信息,为类植物乳杆菌细菌素代谢途径和逆境反应研究提供了坚实的基础。

细菌sRNA与群体感应系统相互作用研究进展

细菌s RNA是一类长度在40-500 nt之间的非编码RNA,在细菌细胞感应外界环境压力变化、控制基因表达方面发挥着重要的作用。本文综述了细菌s RNA与群体感应系统相互作用在调控基因表达方面的研究进展,对揭示细菌错综复杂的代谢调控过程,以及了解细菌对外界环境变化的响应机制具有十分重要的意义。