不同培养条件对小麦根际可培养微生物影响

植物根际微生物群落对植物健康生长有重要影响,分离培养其微生物对农作物促生增产具有重要意义。在微生物培养过程中,培养基类型与充氧量对根际微生物富集情况不同。该研究采用16S rRNA高通量测序技术与生物信息学分析对使用不同培养条件小麦根际细菌群落特征与功能进行分析。研究表明,小麦根际微生物群落主要由γ-变形菌纲,拟杆菌纲和芽孢杆菌纲组成,且培养基类型和充氧量显著影响其丰度。FAPROTAX功能预测表明,小麦根际微生物富含的优势菌群主要与化能异养、发酵、碳循环、氮循环、铁呼吸等功能相关,对植物生长发育具有重要作用。研究结果为小麦根际微生物培养及微生物资源的开发利用提供重要依据。

基于PiggyBac转座子优化稳定表达细胞系的新型瞬时受体电位M2通道抑制剂筛选

目的:使用PiggyBac(PB)转座系统建立稳定表达瞬时受体电位M2(TRPM2)通道的人胚胎肾细胞HEK293T,并进行TRPM2通道抑制剂筛选,为治疗脑缺血等疾病寻找潜在的药物。方法:根据PB转座原理,构建pPB-hTRPM2真核表达载体。将重组质粒和辅助质粒共同转染至HEK293T细胞中,利用系统携带的荧光与膜片钳鉴定TRPM2基因表达,通过Z'因子评估细胞模型是否适用于钙成像法的高通量筛选。利用钙成像法和膜片钳对11个先导化合物分子进行初步活性评价,测定化合物分子对TRPM2通道的抑制活性。利用氧糖剥夺/再灌注(OGD/R)损伤模型和细胞计数试剂盒8(CCK-8)方法验证筛选得到的化合物分子对损伤细胞的保护作用。利用流式细胞术检测细胞活性氧水平。利用小鼠短暂性大脑中动脉栓塞(tMCAO)模型评价化合物的神经保护作用。结果:成功构建pPB-hTRPM2真核表达载体,构建出可高效表达TRPM2基因的HEK293T细胞系,并同时表达增强型绿色荧光蛋白(EGFP)。在筛选获得的嘌呤霉素抗性细胞中,所有细胞荧光明亮可见,诱导后细胞表现出经典的TRPM2通道电流特征,TRPM2通道电流值与瞬时转染对照组差异无统计学意义(P>0.05)。该筛选系统进行钙成像实验的Z'因子为0.5416,表明其适用于高通量筛选。通过钙成像法结合膜片钳筛选出化合物6,其具有显著的TRPM2通道抑制作用,且1.0μmol/L的化合物6能够显著提高OGD/R后SH-SY5Y细胞的存活率(P<0.05),降低活性氧水平(P<0.05),0.3、1.0 mg/kg的化合物6能降低tMCAO小鼠脑梗死体积百分比(均P<0.05)。结论:利用PiggyBac基因编辑技术成功构建了TRPM2基因稳定表达细胞系,利用钙成像法和膜片钳在候选化合物中成功筛选出一个高亲和力的新的TRPM2通道抑制剂。该抑制剂可以通过降低细胞活性氧水平缓解OGD/R后细胞损伤,并对小鼠脑缺血再灌注损伤具有保护作用。

催化裂化装置的富氧再生技术

催化裂化装置可以采用富氧再生的办法来消除由于主风机能力不足、再生器气体线速限制形成的“瓶颈”，从而提高装置处理能力或操作苛刻度。该工艺还可优化产品结构，提高装置操作灵活性，降低能耗。国外应用业已证明，该工艺是安全可靠的。

利用高通量测序技术分析不同溶解氧条件下硝化活性污泥的菌群结构特性

为了精确并深入了解溶解氧对活性污泥中硝化微生物菌群结构的影响,以在不同溶解氧条件下富集的硝化活性污泥为研究对象,利用高通量测序分析方法考察不同溶解氧富集硝化活性污泥微生物菌群结构的特性及差异.研究结果表明:对于包含氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的硝化活性污泥,低溶解氧可以引起较高的生物多样性,而高溶解氧则更利于硝化功能菌(Proteobacteria菌门的Nitrosomonas菌属、Nitrospirae菌门的Nitrospira菌属)的富集;对于仅包含亚硝酸氧化菌的硝化活性污泥,溶解氧对活性污泥生物多样性影响不大,其中Nitrospirae菌门的Nitrospira菌属更适合低溶解氧条件.另外,不同溶解氧条件同样引起了硝化活性污泥中非硝化功能微生物(Bacteriodetes菌门、Chloroflexi菌门、Acidobacteria菌门、Anerolineaceae菌属、Dokdonella菌属、Ferruinibacter菌属等)的菌群结构差异.

大口黑鲈池塘工程化循环水养殖系统的溶解氧时空变化及菌群响应特征

采用基于Illumina Miseq测序平台的高通量测序技术,从不同角度(密度、区域、溶氧、季节)分析大口黑鲈(Micropterus salmoides)池塘工程化循环水养殖系统中溶解氧和水温对细菌群落结构和丰富度的影响。结果表明:菌群丰富度在9月份最高,在10月份最低。在昼夜变化中,溶解氧最低时的菌群丰富度整体上高于溶解氧最高时。在不同区域中,粪便收集区的菌群丰富度高于养殖区。在7—11月份的季节变化中,变形菌、放线菌、拟杆菌和蓝细菌的相对丰度占据前四位;在属水平上,假单胞菌、黄杆菌和聚球菌为优势物种;几乎每种细菌都具有显著或极显著的月份差异。假单胞菌的相对丰度与溶解氧和水温皆具有极显著的相关性。聚球菌、蓝细菌、CL-500_marine_group和Alpinimonas皆与水温具有极显著相关性。分枝杆菌、MNG7与溶解氧极显著相关。此外,不同菌群之间也具有显著或极显著的相关性。实验结果表明放养密度、养殖区域、溶氧浓度和季节变化都会影响水体菌群丰富度。

等离子体作用结合氧限制模型选育辅酶Q_(10)高产菌株

将常温常压等离子体(Atmospheric and Room Temperature Plasma,ARTP)诱变和无水亚硫酸钠构建的氧限制筛选模型相结合,通过适合辅酶Q_(10)生产菌株的24孔板高通量快速培养技术,选育了类球红细菌Rhodobacter sphaeroides耐氧限的高性能突变株。实验结果表明:该菌株诱变筛选最合适的ARTP诱变时间为25 s,氧限制平板上无水亚硫酸钠的最佳质量浓度为0.4 g/L,24孔板上该菌氧传递的最优装液量为2.0 mL、发酵周期为48 h,在上述条件下,最终选育出了氧限制条件下辅酶Q10合成效率高的突变菌株R.sphaeroides F5D13。在5 L发酵罐分批培养过程中,该高产菌株表现出了较强的氧亲和力,单位菌体的合成效率比出发菌株提升了18%。

采用元素分析仪测定煤中碳氢氮含量的应用研究

分析了试样用量对vario MACRO cube型全自动元素分析仪测定煤中碳、氢、氮含量试验结果的影响,应用标准煤样及日常检测样品对全自动元素分析仪测定的准确度及精密度进行评价,并从试样称量、气密性检查、通氧量等方面探讨了试验操作应注意的事项。结果表明,全自动元素分析仪的测定结果均在标准值及参考值的不确定度范围内,可满足目前国标的要求,显示出较高的精密度和准确度,即采用全自动元素分析仪能够快速准确地进行煤中碳、氢、氮含量的测定。

基于微流控技术平台的Pt基三元电催化剂高通量合成和筛选

高性能铂基电催化剂的高效合成和筛选对于加速其在各个领域的进一步发展和应用具有重要意义。微流控高通量技术在铂基电催化剂的合成参数优化应用方面具有巨大的潜力。然而,缺少性能评估的微流控高通量合成无法最大限度地发挥其优势。在这项工作中,我们构建了将材料的高通量合成与高通量筛选相结合的多功能平台。该平台的微流控芯片可以生成三种不同前驱体金属离子的20级浓度梯度。微反应器阵列具有100个微通道,用于材料合成和电化学表征。利用该平台我们合成了5组铂基三元电催化剂(共计100种不同的组分),并进行了电化学表征,直接确定了Pt基三元电催化剂对析氧反应的最佳组成。这表明我们所构建微流控高通量平台具有高效性和灵活性,可大大缩短了新材料开发和材料性能优化的周期。

氧电催化新材料的研究范式

氧电催化材料是一类在氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)中发挥作用的催化剂材料,具有重要的能源转换和储存应用前景。传统的氧电催化材料主要包括铂、铂合金、钴、镍等金属,然而这些材料的高成本、催化活性和稳定性等问题限制了它们的应用。因此,开发高效、低成本、稳定的氧电催化材料成了一个重要的研究方向。高通量计算和机器学习的数据驱动研究新范式可以高效地预测材料的电子结构、反应机理等,为氧电催化材料的设计和优化提供了新思路和指导,为开发高效、低成本、稳定的氧电催化材料提供了有力支持。

正常与氧糖剥夺再复氧培养的星形胶质细胞来源外泌体miRNA测序分析

本研究通过高通量测序技术,分析正常培养和氧糖剥夺再复氧(oxygen and glucose deprivation/reoxygenation,OGD/R)培养星形胶质细胞来源外泌体的差异微小RNA(microRNA,miRNA)。采用超速离心法提取正常组和OGD/R组星形胶质细胞培养基上清的外泌体,透射电镜观察到提取的外泌体呈典型囊泡状,包膜完整,含有低电子密度的物质;纳米颗粒追踪技术(NTA)检测到星形胶质细胞外泌体大小为100.5±31.1 nm,占比为96.8%;免疫印迹检测显示,提取物中有外泌体标志性蛋白肿瘤易感蛋白(tumour-susceptibility protein,TSG101)、热休克蛋白60(heat shock proteins 60,Hsp60)、ALG-2相互作用蛋白X(ALG-2-interacting protein X,ALIX)的表达。与正常组相比,OGD/R组共有41个miRNA发生显著改变,其中20个miRNA显著升高,21个miRNA显著降低(P<0.05)。基因本体功能(GO)分析显示,差异靶基因主要参与蛋白质糖基化、脂质代谢过程、磷酸化作用、高尔基体、内质网、内吞体、细胞质囊泡和细胞突起等生物学过程;京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析发现,差异靶基因主要与丁酸代谢、β-丙氨酸代谢、脂肪酸降解、线粒体自噬和P53信号通路等代谢途径和信号通路有关。通过对正常组和OGD/R组的星形胶质细胞来源的外泌体miRNA测序并进一步施行靶基因功能富集分析,为后续研究星形胶质细胞外泌体对氧糖剥夺再灌注神经元发挥的保护作用的具体机制提供了一定的研究基础。

不同溶解氧浓度下硝化工艺中微生物种群结构对比

运用高通量测序技术分析了不同溶解氧(DO)浓度下硝化工艺微生物种群结构.结果表明,低氧硝化反应器(RL,DO浓度为0. 2~0. 3 mg·L^-1 )比高氧硝化反应器[RH,DO=(2. 0±0. 1) mg·L^-1 ]具有更高的种群多样性,而RH中微生物种群功能组织性更高.尽管RH和RL共有物种信息达85%以上,但DO浓度的不同造成了单个物种在相对丰度上的显著差异.Proteobacteria门(80. 7%)在RH中被高度富集,其中Nitrosomonas菌属相对丰度达到65. 1%;而在RL中则以Proteobacteria(43. 8%)、Firmicutes (20. 0%)以及Bacteroidetes (15. 1%)为共同主导者,同时RL中含有大量Lactococcus、Anaerolineaceae以及Rhodocyclaceae等可在厌氧或缺氧条件下进行水解发酵作用的菌属. Nitrosomonas oligotropha和Nitrosomonas europaea分别为RH和RL中优势氨氧化细菌,而亚硝酸盐氧化细菌均以Nitrospira defluvii为主导.反应器中NH4+-N和NO2--N浓度(而非DO浓度)是上述硝化菌群被选择性富集的关键因素.

溶解氧对悬浮与附着生长系统短程硝化反应的影响机制

溶解氧(DO)是控制短程硝化的重要因素,其对不同的生物处理系统有不同的影响.本文研究了DO对悬浮污泥及生物膜系统短程硝化效果的影响,并利用高通量测序技术分析了微生物群落结构变化.结果表明,对于悬浮污泥系统,当DO从0. 25 mg·L-1增加到0. 50 mg·L-1时,氨氧化速率(AOR)从18. 08 mg·(L·h)-1升高至30. 27 mg·(L·h)-1;当曝气继续增加,DO达到3. 00 mg·L-1,仅运行14 d,进水氨氮(NH4+-N)基本全部转化为硝酸盐氮(NO3--N),且通过降低DO来恢复短程硝化效果需77 d,恢复过程缓慢.对于生物膜系统,DO由2. 50 mg·L-1上升到3. 00 mg·L-1的过程中,AOR稳定在11. 50~13. 50mg·(L·h)-1,当DO为3. 00 mg·L-1时,80 d的运行结果显示,出水中氨氮与亚硝酸盐氮(NO2--N)的比值可长期稳定在1∶1. 2~1∶1. 7,基本满足ANAMMOX工艺进水要求.微生物群落结构分析结果表明,悬浮污泥系统在DO从0. 25 mg·L-1增加到3. 00 mg·L-1的过程中,主要氨氧化菌(AOB)菌属Nitrosomonas丰度由10. 07%增长至18. 64%.当DO为3. 00 mg·L-1时,生物膜系统中Nitrosomonas菌属丰度与悬浮污泥系统相近为20. 43%,且生物膜系统富集了0. 78%的ANAMMOX菌属Candidatus_Kuenenia.综上,生物膜系统内DO的变化受曝气量影响较小,短程硝化效果受DO影响较小,短程硝化速率更稳定,更适合作为ANAMMOX脱氮工艺的前处理单元.

O池溶解氧水平对石化废水A/O工艺污染物去除效果和污泥微生物群落的影响

以实际石化废水为处理对象,研究溶解氧浓度对A/O反应器生物降解特性的影响.A、B两组反应器平行运行以进行对比,O段的溶解氧浓度分别控制在2~3 mg·L-1和5~6 mg·L-1.反应器稳定运行近半年的结果表明:在HRT为20 h时,A组反应器出水的COD(72.5 mg·L-1±14.8 mg·L-1)略高于B组(68.7 mg·L-1±14.6 mg·L-1),COD平均去除率分别为67.0%和68.8%;出水氨氮的平均浓度和去除率为0.8 mg·L-1和95%左右.出水的BOD5均低于5 mg·L-1.表明A/O反应器对有机物的生物降解比较彻底,溶解氧浓度对其没有显著影响.对O段污泥进行454高通量测序结果表明:变形菌门、浮霉菌门和拟杆菌门细菌所占比例较高,在A、B组反应器中的比例分别为58.7%和59.2%、14.7%和12.7%以及10.8%和12.4%.高溶解氧运行的反应器B具有较高的菌群丰度和多样性,氨氧化菌Nitrosomonas、亚硝酸氧化菌Nitrospira和专性好氧菌如Planctomyces的比例较高.厌氧反硝化菌如Azospira和Acidovora在反应器A中的含量较高.在属的水平,鉴定出的Novosphingobium、Comamonas、Sphingobium和Altererythrobacter属细菌具有降解多环芳烃、氯代硝基苯、农药和石油化合物的功能,有利于石化废水的降解.

人源HepaRG肝细胞毒性与遗传毒性高通量筛选方法的初步建立

目的利用正常人源肝细胞(HepaRG)和高内涵技术检测肝毒性标志物,并结合微核试验和单细胞凝胶电泳试验建立体外细胞毒性和遗传毒性的快速筛选平台。方法选取适当的荧光探针Hoechst33342、DCFH-DA、Fluo4-AM、Mito Tracker?Red CMX Ros联合高内涵技术研究不同大黄蒽醌类单体(AQs)对HepaRG细胞活性氧簇(ROS)、胞内Ca2+含量及线粒体膜完整性等肝毒性标志物的影响,并开展高内涵法胞质分裂阻断法微核试验和高通量彗星电泳试验,综合评价AQs致肝细胞毒性及染色体、DNA损伤情况。结果与对照组比较,HepaRG细胞经25.0μg/m L大黄素、12.5和25.0μg/m L芦荟大黄素、50和25.0μg/m L大黄酚处理24 h后,胞内ROS含量显著增多;12.5和25.0μg/m L芦荟大黄素和50.0μg/m L大黄酸可引起胞内Ca2+含量显著增多;大黄素25.0μg/m L、芦荟大黄素25.0μg/m L、大黄酚50.0和25.0μg/m L、大黄酸50.0和25.0μg/m L组导致线粒体明显损伤(P<0.05、0.01)。与对照组比较,25.0μg/m L大黄素诱导微核率、尾DNA含量和彗星尾距(OTM)数值均显著升高(P<0.05、0.01);50.0μg/m L大黄酚给药72 h后微核率显著升高(P<0.01)。结论 AQs的研究结果与现有文献报道基本相符。本研究成功建立肝细胞毒性和遗传毒性的联合快速筛选模型,有助于药物研发早期的毒性筛选。

等离子体作用结合氧限制模型选育利福霉素SV高产菌株

利福霉素SV毒性低、疗效高、抗菌谱广,主要由地中海拟无枝酸菌发酵生产,其发酵过程属于耗氧发酵,供氧直接影响产物形成。为减少发酵过程氧限制影响,进一步提高利福霉素发酵产量,通过构建定向氧限制模型,将常温常压等离子体诱变和无水亚硫酸钠氧限制筛选模型相结合,建立了利福霉素生产菌株24孔板快速培养的高通量筛选方法,高效选育出能够耐受低氧环境的利福霉素SV高产菌株NSMXG-M126,发酵代谢状态参数变化显示,该高产菌株具有更好的氧亲和力。同样的供氧条件下,与对照相比表现出较快的菌体生长速率和利福霉素SV的快速合成能力。在低供氧情况下发酵单位达到7839mg/L,较出发菌株提高48%,表明耐受低氧的突变菌株具有更高的利福霉素SV生产效率。