糠醛渣及其生物炭对盐渍土理化性质影响的比较研究

为了更好地利用糠醛渣及其炭化产物来改良盐渍土,通过室内56 d的培养试验研究了添加糠醛渣和其生物炭后土壤pH值、电导率、总有机碳、阳离子交换量、碱化度、有效磷、硝氮、氨氮等理化性质的变化。结果表明,糠醛渣加入土壤后能降低土壤pH值,且效果比生物炭显著,2.5%糠醛渣甚至比5%生物炭更易降低盐渍土的pH值。从提高土壤有效磷含量的角度来说,5%的糠醛渣能提高土壤中4～6倍有效磷含量,其改良作用要优于生物炭。与糠醛渣相比,生物炭更能增加土壤总有机碳含量,最大增幅处比糠醛渣高62%。在降低土壤碱化度方面生物炭也比糠醛渣强,5%糠醛渣和生物炭处理土壤碱化度分别为培养初期的51%和43%。同时也发现,生物炭并未比糠醛渣有更高的增加土壤阳离子交换量的能力,这可能与试验周期较短有关。总之,从短期试验效果看,在降低土壤pH值和提高土壤有效磷方面,糠醛渣作用较为显著;而在提高土壤总有机碳含量,降低土壤碱化度方面,生物炭优于糠醛渣。

1,2,3-三氮唑桥连水杨醛类席夫碱菊糖衍生物的合成及抑菌活性研究

先对菊糖C-6位的羟基进行溴代激活,形成易离去基团,再用叠氮基亲核置换易离去基团,最后将水杨醛类丙炔胺席夫碱中间体通过Huisgen-Click反应与叠氮代菊糖中间体桥连,得到1,2,3-三氮唑桥连水杨醛类席夫碱菊糖衍生物(4a^4c),通过红外光谱对其结构进行了表征,并测定其抑菌活性。结果表明,与菊糖相比,菊糖衍生物的抑菌活性明显提高,当浓度为1 000μg·mL-1时,化合物4a对黄瓜炭疽病菌(Colletotrichum lagenarium)、西瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporium)和芦笋茎枯病菌(Phomopsis asparagi)的抑制率分别为66.7%、42.0%和58.1%。通过对菊糖进行针对性化学修饰,接入具有抑菌活性的基团,可以在一定程度上提高菊糖的抑菌活性,为进一步开发利用菊糖提供了依据。

水分条件对滨海芦苇湿地土壤微生物多样性的影响

滨海湿地因受河流和海水的交互作用,其土壤氧化还原电位及营养元素等条件复杂且处于不断变化之中,为了阐明此种环境下不同水分条件对滨海芦苇湿地土壤微生物多样性的影响,尤其是对铁还原菌群落结构的影响,作者以黄河三角洲滨海湿地为对象,研究了淹水和非淹水芦苇湿地表层(0~30 cm)土壤理化特性、微生物多样性(采用T-RFLP技术)和培养条件下湿地土壤微生物的Fe(III)还原能力的变化。结果表明,淹水芦苇湿地土壤有机碳、全氮、盐度、Fe(II)含量和pH值显著(P<0.05)高于非淹水芦苇湿地土壤,而淹水芦苇湿地土壤铵态氮含量显著(P<0.05)低于非淹水芦苇湿地。淹水芦苇湿地土壤主要优势细菌和古菌分别为铬还原菌属(Alishewanella)、纤维单胞菌属(Cellulomonas)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)和甲烷杆菌属(Methanobacterium)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina);而纤维单胞菌属、食酸菌属(Acidovorax)、地杆菌属(Geobacter)、硫杆菌属(Thiobacillus)和甲烷八叠球菌属分别为非淹水芦苇湿地土壤主要优势细菌和古菌。淹水芦苇湿地土壤主要优势铁还原菌为副球菌属(Paracoccus)、地杆菌属、铬还原菌属和硫单胞菌属(Thiomonas),而非淹水芦苇湿地土壤为地杆菌属和固氮螺菌属(Azospira)。说明淹水能增加芦苇湿地土壤细菌、古菌和铁还原菌的多样性。培养条件下,淹水芦苇湿地土壤铁还原菌的还原Fe(III)能力在培养后期(25d后)低于非淹水芦苇湿地,说明淹水条件在一定程度上抑制了芦苇湿地土壤铁还原菌的铁还原能力。

雨生红球藻PHOT的基因克隆和生物信息学分析

【目的】本文旨在获得雨生红球藻中蓝光受体向光素(Phototropin,PHOT)的全长序列并进行生物信息分析。【方法】采用同源克隆和RACE结合的方法获得雨生红球藻中编码HaePHOT的c DNA序列全长,并对HaePHOT进行生物信息分析。【结果】HaePHOT的开放阅读框全长为2139 bp,编码712个氨基酸,预测的等电点8.66,理论分子量78.73 k D。经BLASTP程序分析,与拟南芥来源PHOT的相似性达到58%,与莱茵衣藻来源PHOT的相似性达到68%。通过序列比对和结构域分析,PHOT蛋白的典型结构域存在于HaePHOT中,包括发色团结合和激酶结构域。系统进化分析表明,高等植物和真核绿藻来源PHOTs来自共同祖先。【结论】首次从雨生红球藻中获得编码PHOT的基因序列,为下一步雨生红球藻中PHOT的表达和功能研究奠定基础,同时为解析蓝光调控雨生红球藻虾青素合成的分子机制提供线索。

含钾岩石微生物转化的分子机制及其碳汇效应

岩石矿物的微生物风化是地球表层系统最为活跃和普遍发生的地质营力之一。微生物对含钾岩石(以硅酸盐矿物为主)的风化能够释放其中的钾、硅和钙等元素,并在合适的环境条件下促进矿物元素的碳酸化沉淀,这是地表元素地球化学循环的重要环节之一。微生物对岩石的生物转化作用既涉及微生物的生长繁殖和代谢调控,也与元素的迁移转化和次生矿物的演化序列有关,具有重要研究价值。采用矿物学、微生物学和分子生物学等相结合的研究方法,有助于系统地研究微生物促进含钾硅酸盐矿物的风化并耦联碳酸化过程及其分子调控机制。研究证实,在纯培养条件下,微生物风化含钾矿物主要采用酸解、螯合、氧化还原等多种方式的协同作用,并可通过调控相关功能基因的表达来响应缺钾的环境以实现其对含钾矿物的有效风化,显然这有赖于微生物通过长期进化而形成的精细的分子调控机制。在土壤生态环境中,微生物对矿物风化的显著特征是该生态环境中微生物群落协同互作的群体作用效应。微生物碳酸酐酶参与的硅酸盐矿物风化伴随碳酸盐矿物的形成过程可能是个长期被忽视的地表碳增汇过程,对该问题的深入探索有助于进一步理解地质演化历史中微生物对碳素迁移转化的驱动机制。加入含钾硅酸盐矿粉的有机肥已经显示出其在土壤改良、作物生长和增加土壤碳汇等方面的正面应用效果,这为利用硅酸盐矿物的生物风化作用来延缓大气CO2浓度的持续升高提供了新的思路。介绍了有关微生物对含钾岩石生物转化释放钾素的分子机理及其碳汇效应方面的研究进展,以期抛砖引玉,推动该领域研究的快速发展。

酚类菊糖衍生物的制备及抗氧化活性

以菊糖为原料,通过改性提高菊糖的抗氧化活性,研究其结构与抗氧化活性的关系。利用溴代、亲核取代和缩合三步反应制备酚类菊糖衍生物,通过活性基团的引入达到提高菊糖抗氧化活性的目的。结果表明,菊糖衍生物的抗氧化活性,包括还原能力、Fe^(2+)螯合能力和对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基、羟自由基和超氧阴离子自由基3种自由基的清除活性都较菊糖显著提高,含有双酚的菊糖衍生物(化合物3C、3D)比含有单酚的菊糖衍生物表现出更强的自由基清除能力。其中含有双酚的菊糖衍生物对DPPH自由基清除能力的半抑制质量浓度(half maximal inhibitory concentration,IC_(50))为0.007 mg/mL,较VE的DPPH自由基清除能力高;化合物3C超氧阴离子自由基清除能力IC_(50)为0.042 mg/mL;化合物3B Fe^(2+)螯合能力IC_(50)达到0.006 mg/mL。同时通过研究电子或质子转移和中间体探讨可能的自由基清除机制。体外细胞毒性实验证实酚类菊糖衍生物有较好的生物相容性,这些结果有助于开发菊糖衍生物在抗氧化剂或自由基清除剂等方面的应用。

藻蓝蛋白抗氧化作用及其药理活性研究进展

藻蓝蛋白（Phycocyanin,简称 PC,吸收光谱615-640 nm）是一类普遍存在于蓝藻中具有光合作用的捕光色素蛋白[1]。藻蓝蛋白具有众多的药理活性,如抗炎、抗肿瘤、抗过敏、维持机体稳态以及减毒增效等[2],药理试验证明其对机体内自由基代谢紊乱具有显著的调节作用。自由基参与很多疾病的发生过程,包括：炎症,动脉粥样硬化,癌症,再灌注造成的损害及氧化胁迫引起的其他机能障碍等[3]。本文对藻蓝蛋白的抗氧化活性和药理效果进行梳理,推论了藻蓝蛋白的药效活性和抗氧化机理的关系,为藻蓝蛋白的药理学研究提供参考。

真核微藻蓝光受体及其功能研究进展

真核微藻是一类能够进行光合作用的真核生物,起源于内共生事件,因种类繁多、分布广泛及进化历史复杂等特点,使其成为逆境生理研究的理想实验材料。光是环境中重要的信号因子之一,不仅为真核微藻提供能量,而且还为它们提供信息,调节其生长发育过程。为适应光强、光质及光周期等光信息,真核微藻在漫长的进化过程中形成了一套精细的光信号接收和转导系统。光受体在光信号通路中发挥重要的作用,起着接收和转化的桥梁作用。按照光信号波段的不同,目前已知光受体分为红光受体、蓝光受体、绿光受体及紫外光受体。蓝光受体能感受蓝光和近紫外光波段(320-400 nm),在调控植物体的多种生理过程中发挥重要的作用。以高等植物拟南芥中蓝光受体结构及功能研究进展为参照,总结了真核微藻蓝光受体研究进展,重点关注真核微藻蓝光受体基因克隆、蛋白结构、分子进化、光化学特性、生理功能及光信号转导等方面,并提出了今后真核微藻蓝光受体研究工作应注意的问题和关注的重点,以期为真核微藻蓝光受体的研究提供参考。

KH-570改性纳米TiO2复合丙烯酸防污涂料性能研究

以硅烷偶联剂KH-570改性纳米TiO2,将其添加到丙烯酸树脂中,制得改性纳米TiO2复合丙烯酸树脂。通过扫描电镜表征和接触角分析,发现KH-570改性纳米TiO2复合丙烯酸树脂成膜后具有明显的微米-纳米表面结构,成膜物的水接触角由75°提高到115°;海上挂板实验表明:KH-570改性纳米TiO2复合丙烯酸防污涂料具有较强的防污性能,能够有效抑制海洋生物附着。

高效双接种田菁修复黄河三角洲盐碱土壤研究

为了治理黄河三角洲土地盐碱化问题,在山东省东营市垦利县永安镇(37.56°N,118.74°E)选取一块面积为70 m2的土地作为试验地,进行根瘤菌和丛枝菌根真菌接种田菁(Sesbania cannabina)进行降盐试验。试验设置3个处理,分别为对照组(不种植田菁)、不接种组、双接种组(根瘤菌和丛枝菌根真菌接种田菁)。监测高效根瘤菌和丛枝菌根真菌接种田菁对田菁降盐效果及对土壤营养元素的影响。结果显示,田菁质量和叶绿素含量等长势指标,双接种组>不接种组>对照组,双接种组田菁植株的地上部干物质质量比不接种组增加了26.12%,地下部干物质质量增加了46.15%。不接种组田菁使土壤含盐量控制在0.9~2.0,与对照组相比土壤含盐量降低了67%~79%。与不接种组田菁相比,双接种处理土壤含盐量降低了20%~25%。此外,双接种组土壤中速效氮、磷、钾含量比不接种组土壤明显增加。综上,接种高效田菁根瘤菌和丛枝菌根真菌能有效提高田菁的降盐和肥田能力,为治理黄河三角洲土地盐碱化问题提供技术参考。

海洋污损细菌群落结构及其发酵液中化学成分的研究

从烟台附近海域通过挂板取样获得了污损微生物膜样品。利用高通量测序鉴定其中细菌有假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.),芽孢杆菌(Bacillus sp.),盐单胞菌(Halomonas sp.),嗜冷杆菌(Psychrobacter sp.),肠杆菌(Enterobacter sp.)。通过对微生物膜污损细菌进行发酵培养,结合天然产物分离纯化和核磁共振鉴定技术,共从发酵液中分离并鉴定了9种次级代谢产物,其中4种是二酮哌嗪(Diketopiperazine,DKP)类信号分子,环(脯氨酸-甘氨酸)(1),环(脯氨酸-丙氨酸)(2),环(4-羟基-脯氨酸-亮氨酸)(3),环(脯氨酸-酪氨酸)(4),以及尿嘧啶(5),胸腺嘧啶(6),对羟基苯乙醇(7),十五烷酸(8),邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(9)。研究结果表明,烟台海域污损微生物膜中细菌组成多样,以假交替单胞菌和芽孢杆菌为主;污损细菌产生了多种代谢物,其中包括4种DKP类信号分子,该类物质可能对生物污损的发生具有调控作用,为探究生物污损和生物膜的作用机制奠定了基础。

面向“十三五”的中国微藻产业：对接大健康,融入大水产

综述了近30年来我国微藻产业在微藻种质资源保护、规模化培养、采收加工、食品保健品应用、饵料饲料应用、生物固碳、藻华治理等方面的发展和存在的问题,重点介绍了中国藻业协会微藻分会第一届会员大会暨第二次学术讨论会的情况,并针对"十三五"时期我国微藻产业发展应关注的重点工作提出建议。

海洋无脊椎动物大防御素的研究进展

大防御素是由疏水结构域(N端)和类β-防御素结构域(C端)这两个抗菌活性不同的结构域串联而成的富含半胱氨酸的阳离子抗菌肽,具有耐盐稳定性以及保守的抗菌活性,且N端结构域可驱动大防御素自组装成纳米网络结构诱捕杀菌。目前,大防御素主要在无脊椎动物以及脊椎动物和无脊椎动物的过渡生物——文昌鱼的先天免疫系统中发现,更因其C端结构域与脊椎动物β-防御素具有结构和功能相似性,引起了学者对防御素的生物进化、物种免疫系统进化以及功能研究的兴趣。针对近年来大防御素在分离鉴定和动物免疫方面的研究进展,本文概述了大防御素的分子结构与进化,总结了大防御素的抗菌活性机制与表达调控,以及在水产养殖、水产品安全领域和抗菌药物研发方面的应用前景,以期为大防御素的应用提供参考。

一株单环刺螠致病弧菌的分离鉴定、生长特性研究及药敏分析

对患病的单环刺螠幼体3 000~4 000只/kg肠道内病原菌进行分离鉴定、生长特性研究及药敏分析,为人工养殖单环刺螠幼体过程中出现的疾病提供治疗依据。对患病幼体肠道内的病原菌进行分离纯化、生理生化鉴定、16S rRNA基因序列分析、人工回接感染试验、生长曲线测定、最适生长温度、pH、盐度的探究;采用K-B纸片扩散法对米诺环素、庆大霉素、卡那霉素、头孢唑林、四环素中度敏感,对阿奇霉素、新霉素、万古霉素、利福平、红霉素、克林霉素、阿莫西林进行药敏试验;并对抑菌效果最好的药品进行安全性检测。分离纯化后经生理生化鉴定获得一种弧菌命名为菌株SX-1,16S rRNA基因序列分析极有可能为新喀里多尼亚弧菌(Vibrio neocaledonicus),人工回接感染试验表明SX-1是单环刺螠幼体从沙底钻出,活动能力减弱,体表变红症状的致病菌,生长特性研究表明其最适生长温度、pH、盐度分别为30℃,6.0,35;药敏试验结果表明,SX-1对氯霉素、羧苄西林、氧氟沙星、头孢曲松高度敏感,安全性检测实验表明,氧氟沙星抑菌治疗效果明显,并对单环刺螠无伤害。从单环刺螠肠道内分离获得了一种极有可能为新喀里多尼亚弧菌(Vibrio neocaledonicus)的致病菌SX-1。对于感染该种弧菌的单环刺螠,氧氟沙星抑菌治疗效果明显,并对单环刺螠无伤害。我们的实验结果对于预防并治疗人工养殖过程中单环刺螠患病提供理论依据和治疗模式,因而具有实际指导意义。

硅藻纳米材料研究进展

硅藻凭借其独特且种类繁多的二氧化硅多孔外壳成为纳米技术的理想材料。总结了近期硅藻纳米材料的研究进展,主要从硅藻纳米材料用于制造环保燃料装置、太阳能电池电极、生物传感器,合成金属纳米粒子,制备药物运输载体等应用方向介绍了硅藻作为纳米材料的研究进展。科学家对硅藻生物矿化的分子机制的认识也在不断深入,期待基因工程为硅藻纳米材料带来更广泛的应用空间。

人参土壤养分含量变化与改良效果研究

本文从理化性质方面进行考虑,对不同栽参年龄0年生、2年生、3年生及4年生人参地进行土壤养分分析,以全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质及土壤p H值作为分析指标,研究人参种植过程中这些营养元素及p H的动态变化,并与改良地进行对比,探讨其改良效果。结果显示,人参地土壤中有机质和全氮含量均为表层>中层>底层。对人参地中层土壤分析发现,随着栽参年龄的增加,有机质和全氮含量呈逐年降低趋势;速效养分在栽参4年后均达最小值;土壤p H呈现先增大后减小变化,栽参2年生后开始呈现酸化趋势。同一种养分改良地土壤中含量高于对照区,改良效果显著。

雨生红球藻钙依赖蛋白激酶(CDPK)家族鉴定与表达分析

【目的】钙依赖蛋白激酶(CDPK或CPK)广泛参与植物生长发育和环境胁迫响应。为探究CDPK基因在雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)生长发育及虾青素积累中的功能,对HpCDPK基因家族进行鉴定和表达分析。【方法】利用生物信息学方法鉴定雨生红球藻HpCDPK基因家族成员,分析其编码蛋白的理化特性、系统进化、保守基序和功能结构域,以及缺氮等胁迫条件下HpCDPK成员基因的表达谱。【结果】结果表明,共鉴定7个HpCDPK基因家族成员,所有HpCDPK蛋白都含有典型EF-hand基序和蛋白激酶结构域。系统发育分析表明,这些HpCDPK与来自莱茵衣藻的CrCDPK聚为一类,与高等植物拟南芥的AtCDPK分开,暗示在进化过程中发生了种属特异性的基因复制事件。转录组数据分析表明,HpCDPK基因表达受到多种胁迫诱导,其中HpCDPK7基因转录水平在缺氮条件下上调最为明显。此外,HpCDPK与类胡萝卜素合成相关基因的表达相关性分析结果显示,HpCDPK与多个类胡萝卜素合成相关基因表达密切关联,特别是HpCDPK2与虾青素合成关键基因(BKT和BCH)的表达显著正相关(P<0.05)。【结论】本研究鉴定了7个HpCDPK基因,HpCDPK7基因在缺氮条件下的表达上调最为明显,HpCDPK2可能在类胡萝卜素及虾青素合成积累中发挥重要调控作用。研究结果为后续深入解析HpCDPK介导雨生红球藻胁迫响应和类胡萝卜素合成积累的功能及分子机制提供参考依据。

C6-HSL信号及群体淬灭对海洋聚球藻(Synechococcus)菌藻共栖体系的调控作用

为探究细菌群体感应己酰-L-高丝氨酸内酯(N-hexanoyl-L-Homoserine lactone,C6-HSL)信号和群体淬灭作用对海洋聚球藻(Synechococcus)生长及藻菌互作关系的调控作用,以采集自南黄海中部表层海水的聚球藻富集样品进行培养实验,使用流式细胞术、高通量测序检测培养体系的细胞丰度、群落组成;构建共现性网络,明确C6-HSL对培养体系中微生物的相互作用程度的影响。结果显示C6-HSL信号可以促进聚球藻生长,7 d培养周期结束时实验组中聚球藻丰度约为对照组的1.83倍,而对细菌生长无明显促进作用;C6-HSL信号改变了培养体系中的细菌群落组成,其中α-变形菌中Rhodobacteraceae和Thalassospira属的占比升高,而γ-变形菌中Marinobacter属的占比下降,构建的共现性网络显示体系中微生物互作程度和网络紧密度均降低。分离聚球藻共栖细菌,筛选获得具有C6-HSL群体淬灭活性的6株菌,分别属于变形菌门(Proteobacteria,5株)和厚壁菌门(Firmicutes,1株),可以通过胞内途径实现群体淬灭;群体淬灭活性菌能够促进聚球藻生长,且群体淬灭活性强的菌株促生作用更强。本研究论证了群体感应C6-HSL信号和细菌的群体淬灭能力对聚球藻和共栖细菌的互作关系有调控作用,为后续深入探索基于群体感应信号分子作用的藻菌互作关系的研究提供了新的科学依据。

纳米硒(SeNPs)缓解烟草幼苗铅胁迫和促生效应

【目的】旨在探究纳米硒(SeNPs)对铅(Pb)胁迫烟草幼苗的生长、抗逆性、铅吸收和转运的影响,以揭示SeNPs的促生效应、富硒和阻滞铅吸收及转运的机制。【方法】以普通烟草(Nicotianatabacum)为研究对象,通过盆栽实验设置不同处理,包括低剂量(100 mg/L)和高剂量(200 mg/L)Pb胁迫,无机硒(Na2SeO3)、SeNPs处理和空白对照组。测定各处理组烟草幼苗的生物量、光合生理参数、抗氧化酶活性、脂质过氧化产物含量以及相关基因表达水平,分析铅和硒在植物体内的含量和分布。【结果】与对照组相比,硒处理显著促进了烟草幼苗的生长和光合作用,SeNPs促生效应更显著。硒处理还增强了烟草幼苗的抗氧化酶(SOD、POD和APX等)活性和抗氧化物质(抗坏血酸和谷胱甘肽等)的含量,降低了脂质过氧化产物(H2O2和MDA)的积累。在铅胁迫条件下,硒处理可显著提高烟草幼苗中硒的含量,同时降低铅的吸收和转运率。【结论】纳米硒能显著提高植物生物量,保护光合系统,激活抗氧化系统,阻滞铅吸收和转运,促进植物硒富集和改善植物对铅胁迫的抗性。

微生物降解硝基芳烃及其卤代衍生物的研究进展

硝基芳烃化合物作为一种重要的化工原料,广泛应用于医药、染料、农药等化工产品的合成。在给人类社会带来空前的物质繁荣的同时,其造成的环境污染问题也成为人类社会面临的重要挑战之一。微生物在这些环境污染物的降解中起着重要的作用。近几十年,环境微生物工作者对微生物降解硝基芳香污染物的各个步骤,包括趋化感应、分解代谢及生物修复进行了大量的研究工作,获得了丰富的知识。本文综述了硝基芳烃及其卤代衍生物的微生物代谢途径、代谢机理、趋化及修复研究进展,并对本领域的研究进行了展望,有助于全面认知硝基芳烃污染物的微生物降解过程,为污染环境修复提供理论基础。