基于科学实验探索的土壤学教学改革及实践

本文从土壤学的学科发展特征出发,针对教学过程中存在的问题,提出基于科学实验探索的土壤学教学改革思路及实践方法,将理论和实验实践相结合,加深学生对理论知识的理解,同时培养严谨的科学态度和独立实验能力。

Acremonium纤维素酶在玉米芯糖化中的应用

玉米芯作为一种木质纤维素类农业废弃物,同时也是生产生物乙醇的潜在原料。在玉米芯糖化过程中,纤维素酶的作用是十分关键的。本研究比较了里氏木霉纤维素酶、绿色木霉纤维素酶和Acremonium纤维素酶各相关酶活。其中Acremonium纤维素酶的滤纸酶活约是里氏木霉纤维素酶的6倍,是绿色木霉纤维素酶的8倍。其羧甲基纤维素酶活和绿色木霉纤维素酶基本相等。Acremonium纤维素酶的β-葡萄糖苷酶酶活是里氏木霉纤维素酶的38倍,以及绿色木霉纤维素酶的41倍。而Acremonium纤维素酶的木聚糖酶活只相当于绿色木霉纤维素酶的70%。这说明Acremonium纤维素酶降解纤维素的能力可能强于另两种纤维素酶,而降解半纤维素类物质的能力要弱于绿色木霉纤维素酶。在玉米芯糖化实验中,使用Acremonium纤维素酶的糖化液中产生的最高葡萄糖浓度比里氏木霉纤维素酶的高14%,比绿色木霉纤维素酶的高58%。Acremonium纤维素酶用量在10 FPU/g时,反应16 h就基本可以达到最佳效果,而另两种酶用量则需达到30 FPU/g,反应48h才能达到最佳效果。使用Acremonium纤维素酶的糖化液中产生的最高木糖浓度与里氏木霉纤维素酶相等,比绿色木霉纤维素酶低42%。而同时使用Acremonium纤维素酶及绿色木霉纤维素酶时,其糖化液中最高木糖浓度有所提高,比绿色木霉纤维素酶的高31%。Acremonium纤维素酶可以有效地应用于玉米芯糖化,为玉米芯的资源化提供一种可能的方案。

生物炭释出物的效应及其缓解策略与应用

生物炭具有比表面积高、表面官能团丰富、结构稳定、低成本及原料来源于可再生生物质等特性,被广泛应用于环境修复领域.然而,现有研究多集中于生物炭的理化性质与功能,而有关生物炭释出物的研究较少.本工作详细分析了生物炭释出物的正负面效应,罗列了减少生物炭可溶性释出物的方法,并例举了低释出生物炭的现有应用.本工作为后续低释出生物炭的制备、改良与应用提供了可借鉴的方法与思路.

非光合自养微生物固定CO_(2)的影响因素及增效策略

微生物固定CO_(2)是一种极富前景的碳捕获和利用途径,对实现全球生态系统碳中和至关重要.非光合自养微生物由于其环境适应性强、固碳途径的多样性,以及会产生高附加值产物而备受关注.基于非光合自养微生物固定CO_(2)的研究进展,系统分析影响非光合自养微生物固碳效率的内部和外部因素,包括有固定CO_(2)途径、固碳关键酶、碳源、电子供体、代谢产物等,并列出多种增效策略.除了直接对应影响因素的增效方法外,还涉及微生物间的协同作用及代谢促进剂(生物炭与微纳米气泡)的使用.本工作有助于为深入理解和进一步增效非光合自养菌固定CO_(2)提供理论基础和技术支撑.

大豆发芽富集γ-氨基丁酸的培养液组分优化及盐胁迫下的富集机理

以东北大豆为原料,研究培养液组分对大豆发芽富集γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)的影响,利用响应面法优化了大豆发芽富集GABA的培养液组分,在此基础上对低盐胁迫下大豆发芽富集GABA的机理进行研究。结果表明:优化后有效的培养液组分为谷氨酸钠1.0 mg/mL、磷酸吡哆醛2.0 mmol/L、CaCl_2 2.0 mmol/L、NaCl 100 mmol/L,在此条件下,富集得到的发芽大豆中GABA含量较高,为(269.93±4.73)mg/100 g,比大豆发芽前提高了约10倍;盐胁迫下,发芽大豆谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,GAD)活性和GABA含量随Na Cl浓度加大和胁迫时间延长而提高,同时大豆发芽期间GABA含量与其他指标之间相关性分析表明,盐胁迫下发芽大豆GABA含量与芽长、GAD活性、游离氨基酸和可溶性蛋白含量之间呈显著正相关,在低盐胁迫下,大豆发芽受到抑制,但促进了GAD活性的升高,游离氨基酸和可溶性蛋白质含量增加,富集产生了较多的GABA。

芥子酸及其衍生物对酪氨酸酶抑制作用的电化学研究

采用电化学方法研究了芥子酸、芥子酸甲酯及芥子碱对酪氨酸酶的抑制作用．结果发现，酪氨酸酶电极对其底物邻苯二酚有良好的电催化作用，电流响应在底物1．0×10^-7～6．0×10^-5moL／L的浓度范围内呈线性关系，并具有较高的灵敏度（60．93nA·L／μmol）；芥子酸及其衍生物都对酪氨酸酶的活性有抑制作用，抑制能力大小的顺序为芥子酸〉芥子酸甲酯〉芥子碱．通过对这3种物质的抑制参数的计算结果表明，芥子碱是非竞争型抑制，而芥子酸和芥子酸甲酯是混合型抑制．这3种物质对酪氨酸酶可能的抑制机理一是抑制物与底物竞争酶的双铜活性中心；二是抑制物具有抗氧化活性，因而抑制酶对底物的催化反应．

Cupriavidus metallidurans CH34中2个苯酚降解基因簇的筛选与功能鉴定

Cupriavidus metallidurans(C.metallidurans)CH34是一种重金属耐受性细菌,能在以苯酚、甲苯酚、苯甲酸、苯胺等芳香族化合物为唯一碳源和能源的培养基中生长,其基因组中含有2个苯酚降解基因簇.以载体pIndigo-BAC 5构建C.metallidurans CH34的细菌人工染色体(bacterial artificial chromosome,BAC)文库,获得约3万个克隆,平均插入片段大小为30 kb,插入频率为98%,推测该文库覆盖CH34基因组约1 240倍.用PCR筛选文库中的3 000个单克隆,共获得9个阳性克隆,其中5个克隆含有长基因簇,4个含有短基因簇,并从中得到含有全长苯酚降解基因簇的克隆.利用以苯酚为唯一碳源的无机盐培养基,研究2个基因簇在大肠杆菌中的表达情况.结果显示,两个基因簇均表现出了苯酚降解能力,短簇的降酚能力要优于长簇.

拟南芥雄性不育相关基因LDAD1&2的遗传定位(英文)

利用EMS诱变筛选手段分离到一株拟南芥类似花药不开裂雄性不育突变体(like-defective in anther de-hiscence,ldad),其果荚干瘪,花药不能开裂且花粉败育。遗传分析表明,突变体的表型受2个隐性基因控制;细胞学观察发现,在花药发育过程中伴随着小孢子的降解;通过图位克隆初步对ldad的2个突变位点分别定位,一个定位在1号染色体上SSLP标记F22L4与端粒之间171 kb的区间,另一个定位在5号染色体上SSLP标记T10O8与端粒间150 kb的区间内;生物信息学分析显示此区间内未见育性相关的已知基因。该研究的结果对进一步克隆LDAD1&2基因及探讨其在花药发育中的功能具有重要意义。

基于层次分析法的城市环境低碳评价研究

为推动城市经济和环境保护平衡发展,本文利用层次分析法,通过构建城市环境低碳评价指标体系,对城市环境进行了低碳评价。研究结果表明,6要素17指标的评价体系一致性比例均小于0.10,具有满意的一致性。在环境低碳评价体系中,碳排放的权重最高,为0.271,其次是水务系统、固废系统、大气系统,分别为0.217、0.174、0.163。此外,除碳排放要素下单位GDP的CO2排放量外,水务和固废两个要素下的低碳化处理率权重最高,分别为0.098和0.086。这说明处理过程的低碳化对于城市环境的低碳化起到较为关键的作用。

干豆制品用大豆中大豆异黄酮提取工艺研究

以干豆制品加工用大豆为原料,研究了浸提温度、浸提时间、超声波处理时间和大豆压制厚度对大豆中大豆异黄酮和大豆蛋白浸出效果的影响,经过正交试验和结果分析得到大豆异黄酮浸出的最佳处理组合为超声波处理时间40 min,压制厚度10%,浸提温度55℃,浸提时间12 h,以此每吨大豆可回收大豆异黄酮790.67 g。

玉米转录因子ZmbHLH5的分离、序列分析及原核表达

以玉米籽粒发育特异cDNA文库的表达序列标签（expressedsequencetag，EST）为基础，成功克隆了1条全长碱性螺旋．环一螺旋（basichelix—loop—helix，bHLH）转录因子ZmbHLH5，并对其DNA结构、编码的蛋白质序列和表达进行了分析．结构分析表明，ZmbHLH5的cDNA全长1398bp，具有编码211个氨基酸的开放阅读框（openreadingframe，ORF）区、329bp的3／非翻译区（untranslatedregions，UTR）及433bp的51非翻译区．蛋白序列分析结果表明，ZmbHLH5包含典型的60个氨基酸的bHLH结构域，与其他植物的bHLH转录因子具有很高的同源性（68％-87％）．表达分析结果表明，ZmbHLH5在雌穗和发育早期的籽粒中高丰度表达，并且在籽粒中通过选择性剪接编码至少3种完整蛋白．在原核表达系统中成功诱导表达了融合蛋白GST—ZmbHLH5，其分子量大小为58kD，与预测的蛋白分子量大小一致．

利用RAPD标记鉴定草地早熟禾种质资源的遗传多样性

草地早熟禾是一种重要的冷季型草坪草,广泛种植于温带地区,且拥有众多的商品品种和丰富的野生资源。本研究收集了国内外72份草地早熟禾材料,对它们苗期的株高、叶宽、叶色及分蘖情况进行了考察,结果显示材料间的表型差异显著。此外,又在材料间进行了RAPD扩增产物的多态性鉴定,20条引物共扩增出115条多态性条带,多态性比率达91%。UPGMA聚类显示,材料被聚成两大类:一类为4个国内品种/系("沪夜"、"沪青"、"沪禾2号"和"杂禾"),另一大类为剩余的所有材料。当遗传相似系数增大后,后一大类分成3组,组Ⅰ以国外引进品种为主,组Ⅱ和组Ⅲ则集中了更多的野生材料。RAPD聚类分析结果与材料背景来源之间存在一定程度的相关,但与苗期表型性状没有相关性。

Cupriavidus necator JMP134细菌人工染色体基因组文库的构建与鉴定

Cupriavidus necator JMP134(C.necator JMP134)可以降解60多种芳香族化合物,在环境污染治理方面具有良好的应用前景.该菌株基因组含有两个苯酚降解基因簇,克隆并研究其功能具有重要的理论和应用价值.以pIndigo-BAC 5为载体,构建了C.necator JMP134的细菌人工染色体(bacterial artificial chromosome,BAC)基因组文库.该文库约有9 600个克隆,插入频率为99%,平均插入片段大小达到65 kb,由此推测该BAC文库覆盖该菌株基因组约860倍.通过PCR筛选该文库的800个单克隆,得到11个含有C.necator JMP134菌株的苯酚羟化酶大亚基基因phlN2的阳性克隆.研究结果表明,该文库是一个高质量、高覆盖率的BAC文库,能有效用于目的基因簇的分离.

转录因子TDF1对拟南芥雄性不育突变体atms1的温敏调控机制研究

TDF1作为MYB家族的转录因子,参与了胼胝质的降解过程,并控制绒毡层的分化从而影响着花粉粒的正常发育.以一株通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变Col-0野生型拟南芥获得的温敏雄性不育突变体atms1(ambient temperature-sensory male sterility1)对温度敏感机制进行了研究.通过构建TDF1反义RNA表达载体,在atms1突变体背景下抑制TDF1的表达来观察突变体花粉育性的变化,发现在27℃时的atms1突变体花粉的育性得以恢复.这一结果表明在花粉发育的过程中TDF1对ATMS1m具有一定的调控作用.

收获期和收割留茬高度对高羊茅种子产量和质量的影响

于2016年在上海交通大学闵行校区高羊茅(Festuca arundinacea)种子生产田实施了4个收获期和2个收割高度的两因素随机完全区组试验,以研究收获期和收割留茬高度对种子产量和质量的影响。试验结果表明:收获期从花后15d至花后36d,有籽粒脱落的穗子和有籽粒脱落的小穗的百分率和千粒重逐渐提高,而每小穗粒数逐渐下降,致使种子产量先增加后降低;在4个收获期处理中,最高籽粒产量出现在第2期,即花后22d,其显著高于第1期(花后15d)和第4期(花后36d)的种子产量,而与第3期(花后29d)收获的种子产量间没有显著差异;第2期收获的种子千粒重、种子发芽率和种子萌发苗株高与第3、4期收获的优质种子间没有显著差异;籽粒产量和质量在留茬高度16cm(收割全株)和留茬高度58cm(割穗)间差异不显著,该效应不随收获期的不同而异。据此推断:上海地区高产优质高羊茅种子的适宜收获期为首批开花穗的花后22~29d,于全田尚有12%的嫩穗和59%的小穗顶部有1~3粒籽粒脱落时开始尽快收获;可以根据不同收获方式的需要在高于地面16cm至穗颈节间(割穗留茬高度)范围内灵活确定植株收割高度。

水蜜桃E3泛素连接酶PpARI1基因的克隆及表达载体构建

以新鲜水蜜桃为材料,根据NCBI中预测的桃E3泛素连接酶ARI1基因序列设计引物,通过聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)克隆该序列.利用双酶切定向连接的方法将PpARI1基因开放阅读框(open reading frame,ORF)正向重组到表达载体pCAMBIAy1300的XbaⅠ和BamHⅠ酶切位点之间,并用热激法转化到农杆菌感受态细胞中.成功克隆出的长度为1 764 bp的PpARI1基因CDS序列,与预测基因序列的一致性高达99.83%.对重组子测序结果表明,PpARI1基因ORF准确插入pCAMBIAy1300载体的启动子和终止子之间,表明载体构建成功.PCR检测结果也表明,该重组载体已成功转入农杆菌中.这为下一步更深入地研究水蜜桃PpARI1基因的功能奠定了实验基础.

稻秆发酵生产纤维素酶的基质预处理工艺研究

稻杆作为一种农业废弃物,其综合利用具有极大的社会经济价值。在本研究中,发现稻秆中可溶性多糖可以促进纤维素酶的生产,预处理对稻秆中可溶性多糖的促进作用影响巨大。糖组分分析表明碱制备多糖和水制备多糖的单糖组分有较大的差异。葡萄糖均是两种多糖的主要成分,但水制备多糖的葡萄糖含量较高,而碱制备多糖中的木糖含量是水制备的多糖中的5倍。碱制备多糖对纤维素酶的提高并不显著,尤其β-葡萄糖苷酶,而水制备多糖可显著提高β-葡萄糖苷酶活性。结果表明,通过耦合水热提取可溶性多糖工艺和碱处理工艺,滤纸酶活相比碱预处理提高了1. 2倍,β-葡萄糖苷酶活提高了2. 5倍。

含纤维素酶细菌的筛选及其纤维素酶生物学性质的研究

以上海崇明养殖场堆肥为筛选材料，通过刚果红染色鉴定，获得一株高活力纤维素酶生产细菌。研究表明该菌为芽孢杆菌，适宜在pH值7．0～8．0、37～42℃条件下生长。该菌的CMC酶活力的最适pH值8．0，酶反应的最适温度50℃，酶活力最大时可达68．6U／ml。Ca^2＋、Cu^2＋、Co^2＋是纤维素酶的促进剂，高浓度的Cd^2＋和Pb^2＋是纤维素酶的抑制剂，并且该纤维素酶对乙醇热耐受能力较强。

产甲烷古菌

产甲烷古菌可将无机或有机化合物厌氧转化成甲烷和二氧化碳,在沼气发酵、有机废弃物处理和全球大气中的甲烷释放等过程中起着重要作用。目前已有19种产甲烷古菌的基因组完成了测序,其基因组学和蛋白质组学研究以及未培养产甲烷古菌的多样性研究正蓬勃开展。已知的甲烷生物合成途径分别以乙酸、氢/二氧化碳、甲基化合物为底物,通过不同途径,最后在甲基辅酶M还原酶的催化下释放出甲烷。产甲烷古菌的资源多样性和组学水平的代谢调控机制研究将为持续开发可再生能源、开展环境监测和治理提供坚实的理论基础。

T细胞抑制性受体及其免疫调节作用

T淋巴细胞在免疫系统中发挥细胞免疫、免疫调节等功能。然而,T细胞的过度激活会导致疾病(如哮喘、系统性红斑狼疮等)的发生,抑制T细胞的过度激活是免疫治疗的重要研究方向。T细胞抑制性受体可通过与其配体结合调控T细胞增殖或功能发挥,并在过敏性疾病、移植排斥等治疗中作为治疗靶点。因此,进一步解析T细胞抑制性受体的三维结构、配体-受体复合物组分及其下信游号通路将有助于免疫治疗的发展。本综述总结了GITR、CTLA-4、BTLA、PD-1、LAIR-1、TIM-3、TIGIT等T细胞抑制性受体的生理生化特性、与其配体结合后对T细胞免疫功能的调节以及抗体药物的研究进展。