低温酶及其冷适应性机制研究进展

生活在极地、深海等常年低温环境中的低温微生物和部分变温生物,能够通过产生低温酶来适应在低温环境中的生长、繁殖和代谢。这些酶在低温或常温条件下具有很高的催化活性,对热却很敏感,在高温时能够快速失活,因此在实际的生产和生活中具有广泛的应用前景。基于这些特性,低温酶的冷适应性机制研究成为了当前的一个热点。较系统地综述了低温酶的来源、特点、生产状况以及具有代表性的几种低温酶的冷适应性机制。

进口机械设备的寒冷适应性和可靠性要求及检验

近年来,我们在进口机械设备检验工作中,往往遇到寒冷地区引进的一些露天作业的机械设备因低温因素引起性能或部件的质量问题,而一些机械设备引进部门却往往忽视寒冷适应性和可靠性问题,在合同签订时没有明确提出与此有关的技术要求,订立相应的检验条款;

雪莲花根冷适应内生真菌多样性及生物学特性

【背景】雪莲花(Saussurea involucrata)是一种生长在高原的珍稀濒危药用植物。对雪莲花内生真菌冷适应性的研究尚未见报道。【目的】加深对雪莲花根内生真菌多样性及生物学特性的认识。【方法】采用组织块分离法在4℃和15℃分离雪莲花根内生真菌;通过内转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)序列初步鉴定菌株;根据ITS序列相似性划分可操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU),进行物种多样性分析;挑选各个OTU的代表菌株,观察代表菌株形态,考察代表菌株在不同温度的生长速度和对雪莲花幼苗生长的影响。【结果】共获得142株内生真菌,4℃和15℃分别获得68株和74株。142株真菌隶属于2门4纲5目7科9属,聚类为14个OTU。4℃和15℃分离分别获得了10个和11个OTU,2个群落的组成有极显著差异(P<0.01)。4℃分离获得3个特有OTU,优势属是链格孢属(Alternaria)。15℃分离获得4个特有OTU,优势属是Rhexocercosporidium。14株代表菌株中发现10株深色有隔内生真菌(dark septate endophytes,DSEs),9株具备耐冷菌或嗜冷菌特性。6株代表菌株有促进雪莲花幼苗生长的作用,其中5株是DSEs,3株是耐冷菌,2株是嗜冷菌。菌株S11和S12在15℃和20℃都有促生作用,菌株S01、S13和S14只在15℃有促生作用。菌株S13和S14是优势属Rhexocercosporidium的代表菌株,它们兼具DSEs、耐冷菌和促生菌的特性。菌株S01和S12在15℃时的促生作用更强。与20℃相比,菌株S01和S12在15℃共生时幼苗的根总长度提高2.17-2.27倍(P<0.05)。【结论】4℃和15℃分离获得的雪莲花根内生真菌具有丰富的物种多样性。分离温度对所获内生真菌群落的组成和结构有影响。低温分离有利于获得冷适应性DSEs。

氧化胁迫对水稻幼苗抗冷力的影响

利用Ｈ２Ｏ２和甲基紫精（ＭＶ）对水稻幼苗作三种不同程度的氧化胁迫预处理。结果表明：轻度氧化胁迫预处理（１０ｕｍｏｌ／ＬＨ２Ｏ２或１０ｕｍｏｌ／ＬＭＶ处理４ｈ）提高了水稻幼苗的抗冷力，严重氧化胁迫预处理（１０ｕｍｏｌ／ＬＨ２Ｏ２或１０ｕｍｏｌ／ＬＭＶ分别处理１６ｈ和４０ｈ）则削弱水稻幼苗的抗冷力。氧化胁迫预处理刺激了水稻幼苗叶片抗氧化酶（ＳＯＤ，ＣＡＴ，ＰＯＸ和ＡＰＸ）的活性。经冷胁迫后，不同预处理苗的叶片抗氧化酶活性、膜脂过氧化和膜结构的变化趋势不同：轻度氧化胁迫预处理使幼苗仍保持较高的抗氧化酶活性，减轻了由冷胁迫引起的膜脂过氧化和细胞膜的渗漏程度，而严重氧化胁迫预处理则相反。因此，水稻幼苗对氧化胁迫感知并作出反应的机制（氧化应激机制）在水稻幼苗对低温反应和适应过程中起着很重要的调节作用。

氧化胁迫对沉水植物黑藻抗冷力的影响

以3种不同质量浓度的H2O2分别对沉水植物黑藻做3种不同程度的氧化胁迫预处理,再经冷胁迫后测定黑藻顶枝的膜脂过氧化程度(MDA含量)、细胞抗氧化酶(SOD,CAT)活性。结果发现:低浓度氧化胁迫预处理(0 06mmol L的H2O2浸泡4或6h预处理组)的黑藻经冷胁迫处理后,成活率不降低,其膜脂过氧化程度和细胞抗氧化酶的活性还有提高;而经中、高浓度氧化胁迫预处理(0 60mmol L的H2O2浸泡6和12h预处理组或1 00mmol L的H2O2浸泡4,6和12h预处理组)后的黑藻在冷胁迫处理后的结果则相反。因此,沉水植物黑藻对氧化胁迫感知并做出反应的机制(氧化应激机制),在其对低温反应和适应过程中起着很重要的调节作用。建议:早春时节在进行水生植物恢复过程中可采用适宜浓度的H2O2预处理植株,以提高植株的适应性和保持成活率,进一步提高水生植物恢复的效率和效果。

冷库中低温细菌的分离及鉴定

从来自冷库中的样品中共筛选分离出5株低温细菌。对分离的低温细菌进行了分类鉴定,主要进行了生理、生化特性分析,对其中的2株细菌作了16S rDNA测序并通过BLAST比对进行了鉴定。生化鉴定结果表明:所有分离到的低温细菌均为革兰氏阴性菌。经16S rDNA鉴定的3株低温细菌全部为假单孢菌属的菌株。

海洋微生物低温酶特性及其在食品工业中的应用

与海洋动物、植物一样,海洋微生物也是海洋生物的主要成员之一,它是一类重要的可再生海洋自然资源,尤其是它们所处的环境具有很大的特殊性,经过长期的适应,海洋微生物作为产酶资源就具有了突出的特点和优势,如:耐压、耐碱、耐盐、耐冷和多物种等特性,并由此赋予了海洋微生物酶独特的应用前景.

H5N1亚型禽流感病毒A／Anhui／2／2005活候选疫苗株的构建及其对鸡致病性的研究

A/Ann Arbor/6/60ca(H2N2)冷适应疫苗供体株具有冷适应性、温度敏感性和致弱性表型。本研究利用基因工程技术体外合成A/Ann Arbor/6/60ca(H2N2)冷适应疫苗株具有冷适应性的内部基因PB2、PB1、PA、NP、M、NS,从A/Anhui/2/2005(H5N1)毒株获得HA、NA,并对HA基因上的多个连续碱性氨基酸基序进行了缺失修饰。将上述8个基因片段分别克隆至pBD双向表达载体中测序鉴定。利用质粒反向遗传操作系统,将构建正确的8个重组pBD质粒转染Vero细胞拯救病毒。经RT-PCR和序列测定鉴定,结果表明本试验成功获得了一株H5N1亚型A/Anhui/2/2005重组病毒,将其命名为AH/AAca,救获的重组病毒具有预期的温度敏感性和冷适应性生物学特性。随后进行了AH/AAca人工感染SPF鸡的感染性和致病性试验,结果表明其对鸡既无感染性,也无致病性。AH/AAca的获得为评价其在小鼠、非人类灵长目等动物模型上的保护效力的研究打下了坚实基础,为我国预防人禽流感的流行建立了技术储备。

低温产甲烷菌厌氧消化研究进展

低温产甲烷菌对于自然界的碳素循环具有非常重要的作用,近年来引起了国内外学者的广泛关注。利用低温产甲烷菌实现低温厌氧消化过程,可从本质上突破低温厌氧工艺的技术瓶颈,进而拓展厌氧生物处理技术的应用范围,并降低处理成本。从低温产甲烷菌的资源与分布、冷适应性机制和分子生物学研究现状几个方面,对低温产甲烷菌的研究进展进行了综述,并对其在低温厌氧消化中的应用进行了分析。

需钠弧菌WPAGA4菌株3条琼胶酶基因克隆、表达与酶学性质分析

【目的】本文拟从西太平洋深海沉积物中分离得到的需钠弧菌(Vibrio natriegens) WPAGA4菌株中克隆并表达3条β-琼胶酶基因agaW3418、agaW3419和agaW3472,并对其酶学性质进行研究。【方法】通过克隆表达技术将得到的3条琼胶酶基因在大肠杆菌BL21(DE3)细胞中进行表达,通过二硝基水杨酸(DNS)法测定重组琼胶酶的酶活,并对其中活性最优的一种琼胶酶进行热稳定性和产酶条件优化。【结果】三种琼脂酶均为属于GH50家族。AgaW3418、AgaW3419和AgaW3472在温度分别为50、60和30℃以及pH值分别为6.0、7.0和7.0条件下,发挥作用的能力最强。其中琼胶酶AgaW3472表现出最优的酶活性质,在20℃下保持良好的稳定性,且在SOB (super optimal broth)培养基条件下以1%(质量体积分数)的乳糖作为碳源,同时添加20 mmol/L MgCl_(2),并将诱导温度和异丙基-1硫代-β-D-半乳糖苷(isopropyl-1 thio-β-D-galactoside, IPTG)浓度分别设置为37℃和0.1 mmol/L时能够获得最高的表达量。【结论】三条重组酶具有琼胶酶活性,为WPAGA4菌株代谢琼胶多糖并参与海洋碳循环过程提供物质基础。琼胶酶AgaW3472具有较高的酶活性、低温适应性与稳定性,为琼胶降解相关产业的发展提供了潜在的生物工具酶。

低温锻炼期光周期对笃斯越橘幼苗生理特性的影响

以3年生笃斯越橘苗为试材,将苗木分别置于4℃低温下短日照(10h)和长日照(14h)人工环境中,21d后测定不同处理叶片生理指标。结果表明:低温锻炼期不同光周期对超氧化物歧化酶(SOD)活性影响较小;显著降低了过氧化物酶(POD)活性;显著提高了过氧化物酶(CAT)活性。低温锻炼明显提高蔗糖、葡萄糖、果糖和可溶性蛋白质含量,这种作用主要与低温诱导有关,而受光周期影响较小。低温锻炼期不同日照处理明显提高了赤霉素(GA3)含量,其中短日照处理下提高幅度明显大于长日照;低温短日照处理下脱落酸(ABA)含量明显降低,而低温长日照处理下变化不明显;不同光周期处理对吲哚乙酸(IAA)含量无明显影响;短日照处理下玉米素核苷(ZR)含量无明显变化,而长日照处理下明显提高;低温短日照处理下ABA/GA3和ABA/IAA下降程度明显大于低温长日照。表明笃斯越橘叶片对低温锻炼环境表现出较强的适应性。由于低温短光周期对笃斯越橘ABA、GA3合成及激素平衡影响大于低温长光周期,从而对低温适应性也有一定影响。

CPC乙酰化酶底物结合区域Loop上脯氨酸对其催化特性的影响

低温CPC乙酰化酶在7-ACA的生物合成中具有重要作用和显著的优势,开发低温CPC乙酰化酶具有重大的经济价值。为了获得在低温下具有更高催化活性的CPC乙酰化酶,在前期的研究基础上,以先前获得的CA IIIM为亲本,借助分子对接的手段确定了它的底物结合区域,并利用py MOL软件找出了底物结合区域Loop上关键的脯氨酸残基,分析后将选定的脯氨酸用甘氨酸进行替换。借助p ET32a质粒在E.coli BL21(DE3)中进行了可溶性表达研究,除P272G外,其它突变体均实现了可溶性表达。P238G、P582G和P679G在13℃对CPC的催化活性分别为1.25、1.04和1.38U/mg,较亲本的0.85 U/mg有了显著的提高。此外,分别考察了亲本及突变体的温度稳定性,它们之间无明显的差异。然后,在13℃下进行了7-ACA低温生物合成的研究,结果表明反应24 h后CPC的转化率也能达到80%以上。由此可见在CPC乙酰化酶冷适应性改造方面取得了较为理想的结果,为进一步的改造及应用奠定了坚实的基础,也为其它低温酶的创制提供了可资借鉴的经验。