热纤梭菌在生物质能源开发中的合成生物学研究进展

农林废弃物、能源植物、微藻等生物质是唯一同时具备“能源”和“物质”双重属性的可再生资源,在替代不可再生的化石能源方面具有巨大的潜力。木质纤维素生物转化的核心之一在于高效生物催化剂的构建。热纤梭菌是高效降解木质纤维素的嗜热厌氧菌,是多种木质纤维素生物转化策略的理想底盘菌株,在生物质能源开发中具有重要价值。经过近二十年的研究和开发,针对热纤梭菌已经建立了多种遗传改造技术,并构建了可以生产多种能源分子及化学品的热纤梭菌细胞工厂。本文首先介绍了热纤梭菌及其纤维素降解与利用特性,简述了热纤梭菌的系统生物学研究和遗传改造工具开发的现状,随后重点回顾和总结了热纤梭菌在生产乙醇、丁醇、异丁醇、氢气、乳酸、中/短链脂肪酸酯和可发酵糖等生物能源开发中的合成生物学研究进展。最后对热纤梭菌的合成生物学发展方向进行了展望,并强调了合成生物学技术在未来生物质能源开发中的重要作用。

碳离子束诱变选育高产角鲨烯类酵母及电转化初探

为进一步提高角鲨烯产量,以海洋产角鲨烯类酵母(Pseudozyma sp.)SD301为出发菌株,采用碳离子(;C;)束诱变技术选育高产角鲨烯的突变菌株,并对突变菌株的电转化条件进行优化。利用100μmol·L^(-1)过氧化氢(H;O;)作为筛选压力,在12C6+束辐照剂量为120 Gy时,获得了比出发菌株具有更高角鲨烯产量的突变株PS120,该突变株在培养3 d后,角鲨烯产量达到1.33 g·L^(-1),角鲨烯质量(细胞质量)达到41.31 mg·g^(-1)。利用绿色荧光蛋白EGFP作为表征标记,对PS120进行电转化条件优化,酶切、电泳和测序研究结果表明900 V电压条件下可成功将编码EGFP的基因转入到PS120细胞中,通过激光共聚焦显微镜进一步证实EGFP蛋白在该细胞中高水平表达。

聊城市城郊浅层地下水硝酸盐污染特征与健康风险评估

运用氮、氧双同位素对聊城市城郊浅层地下水硝酸盐进行溯源,基于人类健康风险评估模型评估其健康风险。结果表明:研究区地下水中硝酸盐质量浓度在3.96 mg/L^38.9 mg/L之间,52%的监测点硝酸盐质量浓度超过《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)中Ⅲ类水质限值(20 mg/L);地下水硝酸盐主要来源于化肥中的NH+4,其次为化肥中的NO-3和土壤中N的矿化作用;成年男性、成年女性和未成年人的非致癌风险值均处于可接受风险水平,区域人群硝酸盐暴露风险的主要途径为饮用区域地下水。

根癌农杆菌介导的蒙古冰草稳定遗传转化体系建立

蒙古冰草(Agropyron mongolicum)亦称沙芦草,为禾本科(Poaceae)小麦族(Triticeae)冰草属(Agropyron)多年生疏丛型牧草,具有饲用价值高、抗寒耐旱以及耐盐、耐瘠薄、耐风沙等特性,是改良天然草场的适宜草种与挖掘优良耐逆基因资源的重要材料。然而,目前尚未建立蒙古冰草高效遗传转化体系,制约了该物种的基因资源鉴定与遗传改良应用。以蒙农1号蒙古冰草种子为来源的高再生效率的胚性愈伤系#89为外植体,建立了根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)EHA105介导的蒙古冰草稳定遗传转化体系,转化效率达30%。此外,针对多次继代后蒙古冰草愈伤系再生能力退化的难题,通过在再生培养基中添加1 mg·L^(-1) ABA或提高蔗糖浓度至45 g·L^(-1),成功将再生能力衰退的蒙古冰草愈伤系再生效率由5%分别提高至35%与42%。研究结果为后续蒙古冰草基因编辑体系建立、基因功能鉴定和新品种培育奠定了重要技术基础。

野大麦高效组培快繁及农杆菌介导的愈伤侵染体系建立

野大麦(Hordeum brevisubulatum)为禾本科大麦属多年生草本植物,具有较强的抗寒和耐盐碱能力,是挖掘抗逆基因的优良种质资源。但目前尚未见野大麦遗传转化体系的报道。该研究以蒙农1号杂交野大麦成熟胚为外植体诱导愈伤组织,建立了野大麦高效组培快繁体系,分化率达70%,快繁系数为35。在此基础上,利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)EHA105菌株侵染筛选获得的高质量愈伤系YZ101,通过优化侵染条件使侵染率接近30%。该体系的建立为野大麦功能基因组研究与分子设计育种奠定了基础。