高糖土壤微生物宏基因组文库的构建及β-葡萄糖苷酶基因鉴定

采用宏基因组技术构建了高糖土壤微生物的DNA文库，该文库约含9万个克隆，文库外源DNA总容量为3．1×10%^9bp。利用活性筛选策略，对文库进行筛选，获得11个β-葡萄糖苷酶的阳性克隆，并对其中2个表达β-葡萄糖苷酶的克隆进行亚克隆和序列分析，获得两个编码新型B一葡萄糖苷酶的基因分别命名为：Mn6印引和Mn6印3日。生物信息学分析表明：“unbgl3A基因由2241个碱基对组成，unbgl3B基因由2292个碱基对组成。在核苷酸水平上，unbgt3A、unbgl3B与已知数据库中的β-葡萄糖苷酶基因没有任何相似性。在氨基酸水平上，与GenBank数据库中已知β-葡萄糖苷酶的相似性分别为73％~1169％。

操作模式和光生物反应器类型对湛江等鞭金藻生长和油脂积累的影响

对分批和半连续模式下柱式和平板式光生物反应器中湛江等鞭金藻的生长和油脂积累特征进行了评估。分批培养时平板式反应器可获得更高生物质质量浓度(2.06 g/L)、生物质产率[228.89 mg/(L·d)]和油脂产率[83.34 mg/(L·d)],且操作简单,易于放大,适于工业化培养。平板式反应器半连续培养虽然稳定期生物质质量浓度低于批次培养,但可获得更高生物质产率[342.83 mg/(L·d)]。气相分析结果表明,湛江等鞭金藻含有大量多不饱和脂肪酸。结果表明,平板式反应器中批次培养有利于湛江等鞭金藻油脂积累,半连续培养有利于生物质积累,可为工业化生产提供借鉴。

粉防己组织培养体系的建立和细胞悬浮培养初探

为促进粉防己的资源保护和利用,以茎段和愈伤组织为材料建立植物组织培养体系,并利用愈伤组织细胞进行悬浮培养。结果表明,以茎段为外植体直接分化不定芽的最佳培养基为MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 0.2 mg/L,60 d不定芽诱导率为100%,单个外植体分化不定芽数16个,90 d时分化数可达28个,该配方同时适用于诱导愈伤组织分化不定芽;不定芽生根以培养基MS+IAA 0.2 mg/L为佳,30 d的生根率达92.5%,平均主根长7.78 cm,炼苗移栽15 d的成活率达88.00%;利用愈伤组织细胞进行悬浮培养,可在较短的培养周期获得可观的生物积累量,干培养物提取液生物碱定性检测为阳性。

生物酶法合成1,5-戊二胺的研究进展

随着经济的飞速发展,全球每年对聚酰胺、聚氨酯等多聚物产品的需求量呈现逐年增长的趋势。1,5-戊二胺是合成聚酰胺等多聚物的重要单体,生物法合成1,5-戊二胺是一种具有潜在竞争力的绿色环保、资源可持续利用的方法。本文将从代谢途径中的关键酶,大肠杆菌、谷氨酸棒状杆菌以及甲醇芽孢杆菌中戊二胺代谢途径工程改造的最新研究进展4个方面进行综述,并对其前景进行展望。

广西来宾市旱改水稻田水稻黄化病因调查与综合诊断

【目的】开展旱改水稻田水稻黄化病因调查与综合诊断,为提高广西旱改水工程农田质量及确保粮食安全提供参考依据。【方法】采取排除法、比较法和关联分析法相结合的策略,综合田间调查与实验室分析相结合的诊断办法,对广西来宾市兴宾区陶邓镇和高安乡典型旱改水黄化稻田土壤和水稻叶片的理化性质、农药残留、主要病害病原菌进行分析,综合诊断引起旱改水稻田水稻黄化的病因。【结果】理化分析结果显示,旱改水黄化稻田的土壤pH及有机质、全氮、全磷和全镁含量均显著低于对照(CK)(P<0.05,下同),锰、铜、锌、铝和砷含量均显著高于CK;黄化水稻叶片的氮、磷和镁含量明显低于CK,而锰和铜含量均高于CK;黄化稻田土壤中前茬除草剂残留量显著低于CK稻田土壤,黄化水稻叶片中未检出橙叶病和黄萎病病原,排除旱改水稻田水稻黄化是由植物病原微生物和除草剂残留引起。补肥简比试验结果显示,“复合肥+钙镁磷肥+尿素”组合未能有效纠正旱改水水稻的黄化问题,而将部分复合肥更换为新型测土配方水稻肥可有效纠正旱改水水稻的黄化病,具体表现为分蘖末期水稻黄化病株率和病叶率显著下降,水稻产量显著提高。【结论】土壤镁和氮素缺乏是引起广西来宾市旱改水稻田水稻黄化的主要原因,旱改水稻田土壤物理结构较差、有机质含量低,以及酸度和活性锰、铜、砷含量偏高等综合因素加剧了黄化症状,通过有针对性的补肥和多措并举改善稻田土壤理化性质可有效改善水稻黄化症状,实现水稻稳产丰收。

亚热带山区土壤未培养微生物L-赖氨酸脱羧酶Ldc1E中关键氨基酸残基的功能鉴定

本研究旨在探讨L-赖氨酸脱羧酶Ldc1E关键氨基酸在底物识别和催化过程中的作用;通过生物信息学方法选择突变位点,并利用直接定点突变技术,完成了6个关键氨基酸残基突变和功能鉴定研究。突变酶D692N最适温度和pH值分别为40℃和6.5。突变酶D692N比野生型Ldc1E对高温具有更强的耐受性,在40℃~55℃温浴1 h后剩余酶活力达到35%以上,在60℃温浴1 h后仍然保留20%的酶活力;而野生型酶Ldc1E在50℃以上温浴1 h后几乎失活。此外,50 mmol/L DMSO、5 mmol/L Al3+和Ca2+对突变酶的酶活力有激活作用,而Al3+对野生型酶Ldc1E具有明显抑制作用。突变酶D692N的分子动力学常数Km升高了1.78倍,kcat下降了20.2倍。突变酶S221A、H245A、D330A、H366A、F607Y经检测酶催化活性丧失。研究结果表明氨基酸残基位点D692对酶与底物的结合具有重要影响;而S221、H245、D330、H366、F607是Ldc1E酶活性能够体现的关键氨基酸位点,不可替换。本研究为探究L-赖氨酸脱羧酶的结构与功能关系提供理论参考。

黄花倒水莲内生真菌的分离鉴定及抑菌活性研究

【目的】从野生黄花倒水莲(Polygala fallax Hemsl)中分离纯化对植物病原菌具有拮抗作用的内生真菌并进行鉴定,为后续进一步发掘黄花倒水莲内生真菌潜在利用价值提供理论依据。【方法】采用组织块分离法从健康的野生黄花倒水莲中分离纯化内生真菌,结合形态学和分子生物学方法对其进行分类鉴定;采用平板对峙法筛选对三七根腐病菌(Fusarium solani)、叶点霉(Phyllosticta zingiberi)、苦玄参叶斑病菌(Scrophularia ningpocnsis)、水稻恶苗病菌(F.moniliforme Sheld.)、烟草灰霉病菌(Botrytis cinerea Pevs.)和黑曲霉(Aspergillus niger)6种植物病原菌具有强抑菌作用的活性菌株。【结果】分别从17株野生黄花倒水莲的根、茎和叶中分离纯化得到99、183和109株内生真菌;经鉴定,共划分为62个分类单元,其中57个分类单元隶属于真菌界2门4纲12目22科33属,5个未确定分类地位。黄花倒水莲内生真菌总定殖率和分离率分别为77.17%和40.94%,其中茎部内生真菌的定殖率(36.44%)和分离率(19.16%)均明显高于根部(31.94%和10.37%)和叶片(8.80%和11.41%)。抑菌活性研究结果表明,共有8株内生真菌对4种以上供试植物病原菌的抑菌率在50.00%以上;其中,LCRPH-27对三七根腐病菌的抑制作用最强,抑制率为40.47%;LCSMBA-1对叶点霉和黑曲霉的抑制作用最强,抑制率分别为68.07%和65.37%;LCSMBA-153对苦玄参叶斑病菌的抑制作用最强,抑制率为75.60%;LCRPH-9对烟草灰霉病菌的抑制作用最强,抑制率为88.50%;LCLF-88对水稻恶苗病菌的抑制作用最强,抑制率为81.23%。【结论】黄花倒水莲含有丰富的内生真菌资源,具有良好而广谱的抑菌活性,且其代谢产物在生产天然药物或生物防治等方面有巨大的潜在开发应用价值。

活性碳对甘蔗糖蜜酒精废水加铁厌氧消化的影响

为探究不同铁碳比对糖蜜酒精废水厌氧处理效果的影响,本实验设计了四种添加方式(对照组、Fe、Fe/C=1∶1和Fe/C=1∶2)进行厌氧发酵。结果表明,Fe/C的添加对反应器的甲烷产量和COD去除率并无影响,但显著降低了H_(2)S和H_(2)含量,提高了挥发性脂肪酸含量以及乙酸占比。当Fe∶C添加比为1∶1时,其反应器中挥发性脂肪酸含量由第4 d的1048.98 mg/L上升到第36 d的6477.63 mg/L。细菌群落分析发现,Fe/C的添加导致水解优势菌群出现了由Bacteroidetes-Synergistetes类群转化为Firmicutes-Chloroflexi类群的趋势,适量碳的添加有利于提高菌群的抗逆性。Fe的添加富集了古菌群落Methanobacterium和Methanosarcina;Fe/C的添加也促进了Methanobacterium的富集,但相应的降低了Methanosarcina和Methanosaeta这类甲烷菌的相对丰度。这些菌群的改变使得甲烷菌群由甲基途径转向为乙酸型和氢营养型途径。

拟康宁木霉聚半乳糖醛酸酶的酶学特征及潜在应用

从桂北果园土壤中筛选到1株产聚半乳糖醛酸酶(酶活力为29.2 U/mL)的丝状真菌,鉴定该菌为拟康宁木霉(Trichoderma koningiopsis)。以聚半乳糖醛酸为底物,测得该酶最适反应温度为50℃,且在50℃条件下保温1 h,仍能保持70%以上最大酶活力,属于中高温酶。该酶具有独特的弱酸性催化特征,最适反应pH 5.0,且在pH 6.0仍具有73%最大酶活力,并在pH 2.5~8.0条件下具有一定耐受性。Zn^(2+)对酶活性具有部分激活作用,Mn^(2+)则对该酶有一定抑制作用。针对5种弱酸性水果果浆(木瓜、香蕉、芭蕉及火龙果(红心和白心))脱胶实验结果显示,该酶对5种水果的脱胶效果都有不同程度提高,其中芭蕉果浆出汁率提高了24.4%,木瓜果浆黏度下降了82.5%,红心火龙果果浆透光率提高了31.9%,3种水果脱胶效果显著。本研究挖掘出一种新型产聚半乳糖醛酸酶菌株,对于热带、亚热带易腐烂水果的果汁生产具有较好的应用前景。

木薯高、低粉品种贮藏根生长关键期的生理生化特性比较

通过研究木薯Manihot esculenta高粉和低粉品种贮藏根在发育关键期(形成–膨大期)主要生理生化性质的差异及其动态变化,为木薯栽培管理和育种改良提供理论基础。对高粉木薯品种‘辐选01’(FX01)和‘Kasetsart 50’(KU50)以及低粉品种‘华南124’(SC124)和‘9I’于种植后120、130、140、151和165 d五个时期分别取贮藏根样品,测定淀粉、可溶性糖、脱落酸(ABA)、保护酶、活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)等生理生化指标并分析变化规律。结果表明,可溶性糖含量在贮藏根皮层中始终高于淀粉储藏区;高粉品种中总可溶性糖含量在贮藏根膨大期快速增加,且表现出较高的抗氧化酶活性和较低的ROS及MDA含量;ABA含量呈现出高粉品种比低粉品种低的趋势。木薯低粉和高粉品种中可溶性糖的分布与其转运后合成淀粉的规律相一致,高粉品种中淀粉的积累速率始终高于低粉品种,其较高的抗氧化酶活性和较低的ROS及MDA含量有利于木薯贮藏根中淀粉的积累。

响应面法优化枯草芽孢杆菌产γ-聚谷氨酸发酵工艺

以1株谷氨酸依赖型γ-聚谷氨酸(poly-γ-glutamic acid,γ-PGA)产生菌Bacillus subtilis GXA-28为研究对象,利用响应面法系统优化其γ-聚谷氨酸发酵培养基成分。通过单因素试验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验以及Box-Behnken试验构建响应方程,利用该方程预测得到最优培养基:蔗糖33.65 g/L、酵母膏0.4 g/L、NH4Cl 1.6 g/L、谷氨酸钠15 g/L、KH2PO4 0.4 g/L、K2HPO4·3H2O 1.68 g/L、MgSO4·7 H2O 0.1 g/L、MnSO4·H2O 0.04 g/L。利用优化培养基,在40.2℃、160 r/min条件下摇瓶发酵22 h,γ-PGA产量达到16.63 g/L,底物谷氨酸钠转化率比优化前提高了20%,达到100%。

酸性木聚糖酶产生菌XYW5的筛选及酶学性质

【目的】选育优良的产酸性木聚糖酶的微生物,考察酸性木聚糖酶的酶学性质(尤其是pH值为4.0),为实现纤维素乙醇低成本清洁生产打下基础。【方法】从广西大学农场采集土壤,富集后经产酸性木聚糖酶的培养,比较酸性木聚糖酶酶活力,选育酸性木聚糖酶高产菌株,鉴定菌种,分析酶学性质。【结果】筛选出产酸性木聚糖酶酶活力较高的菌株XYW5。扩增菌株XYW5的ITS rDNA序列,经测序分析比对,将其初步鉴定为日本曲霉Aspergillus japonicus XYW5。菌株XYW5产酸性木聚糖酶和酸性木糖苷酶的酶活力最高分别达(26. 26±0. 97)U/mL和(0.63±0.02) U/mL,比活力分别为(85.50±0.63) U/mg和(1.80±0.01) U/mg;其酸性木聚糖酶最适温度和最适pH值分别为65℃和6.5,酸性木糖苷酶最适温度和最适pH值分别为70℃和4.5;酸性木聚糖酶兼有酸性CMCase酶活力,达到8.54 U/mL。【结论】菌株XYW5所产的酸性木聚糖酶具有开发成为优良工业酸性木聚糖酶的潜力。

杂种偏分离的遗传和分子机理研究进展

杂种偏分离是指杂交后代群体在某个位点的基因型分离比偏离了预期的孟德尔分离比例的一种现象,是来自不同杂交亲本基因之间的不兼容性所致。功能缺失型和功能获得型的基因间互作都可以导致杂种偏分离,其中前者的机理比较简单,即缺陷型的基因组合导致原有功能丧失而造成细胞死亡。功能获得型杂种偏分离系统是由多基因控制的遗传系统,包含两个基本成分:杀手(killer)因子和护卫(protector)因子,此外还有增强子(enhancer)、抑制基因(repressor)等修饰因子。功能获得型杂种偏分离有通用的遗传模型:具有传递优势的单倍型含有高活性的killer+和protector+;传递劣势的单倍型含有低活性的killer-和protector-;中性的单倍型(广亲和型)则含有killer-和protector+。该系统通过killer和protector间的紧密连锁、修饰因子的积累等途径得以在自然选择中保存下来。尽管不同功能获得型杂种偏分离系统的遗传机理有较高的相似性,但分子机制则大相径庭。文章综述了杂种偏分离的遗传和分子机理以及其与杂种不育的关系,以期为后续杂种偏分离研究提供参考。

木糖浓度及补料发酵对树干毕赤酵母乙醇发酵的影响

探究不同浓度木糖及补料对树干毕赤酵母(Pichia stipitis)菌株1K-9发酵木糖产乙醇的影响,提高木糖产乙醇的发酵水平,为扩大规模发酵木糖产乙醇打下基础。结果表明,菌株1K-9先采用10%木糖进行乙醇发酵,36 h补加与10%木糖培养基等体积的20%木糖培养基继续发酵,发酵至108 h时菌数也达到了(12.16±0.07)×10~8个/m L,较未补料发酵时有所提高;发酵108 h时醪液中残留的木糖含量为(1.03±0.02)g/L,较未补料发酵时有所降低;乙醇含量达到了6.56%vol,较未补料时提高了1.85%vol。因此补料发酵是有效的。

转拟南芥NPR1基因桂99 T3代植株的抗病性及农艺性状表现

以转拟南芥AtNPR1基因的恢复系品种桂99T3代纯合株系为材料,考查其农艺性状及其抗病性,并比较转基因植株与桂99侵染水稻白叶枯病菌后的农艺性状。结果表明:转基因植株表现出对水稻白叶枯病的抗性显著增强77%以上;穗长、剑叶长、有效穗数、一次枝梗数、每穗实粒数、单株产量和谷粒宽等农艺性状与未转基因桂99无显著差别。在受到水稻白叶枯病菌侵染后,转基因植株的一次枝梗数、每穗粒数、每穗实粒数和单株产量等方面均比对照桂99高出13%～78%。说明AtNPR1基因增强了水稻的抗病能力,从而降低了病害引起的产量损失。转基因植株的恢复力不受影响,稻米品质比桂99更加优良。本工作为转基因水稻抗病育种的研究奠定了基础。

宏基因组中不依赖辅酶B12甘油脱水酶基因的筛选和表达

通过特定的引物,以土壤宏基因组DNA为模板,采用PCR技术扩增获得3.3 kb的DNA片段,该片段连接于pSE380载体构建重组质粒pSE380-dhaB12用于测序和表达。序列分析表明,该DNA片段编码的氨基酸序列与已报导的丁酸梭菌不依赖辅酶B12甘油脱水酶的相似性达99%。通过IPTG诱导,dhaB12基因在大肠杆菌中表达成功,SDS-PAGE分析表明有88 kD和34 kD两条蛋白质条带,在没有辅酶B12存在的情况下,所表达的酶具有明显的甘油脱水酶活性。

基于SNP和InDel标记的巴西木薯遗传多样性与群体遗传结构分析

为了对巴西木薯种质资源进行遗传多样性、亲缘关系和群体遗传结构分析,本研究利用了7946个SNPs和1997个InDels分子标记,通过ADMIXTURE软件进行群体结构分析、GCTA软件进行主成分分析。结果显示,巴西木薯被划分为9个亚群。这与利用PHYLIP进行的聚类分析结果大概一致,其中亚群1、亚群2、亚群4、亚群6和亚群8能较好地分别聚在一起,而其他亚群中的样品大致能聚在一起,且样品间有一定的交叉。巴西木薯种质资源遗传多样性指数(0.274)高于中国、尼日利亚等,其中巴西木薯亚群5具有相对较高的遗传多样性水平(0.29)。巴西木薯各亚群的群体遗传分化程度较低(群体分化指数在0.03~0.15之间),但高于中国木薯种质资源的群体分化指数。各木薯材料间的遗传距离变幅为0.084~0.297,平均遗传距离为0.228。本研究结果可为后续关联分析发掘优良等位基因及引种提供依据。

纤维素酶高产菌株Trichoderma atroviride HP35-3原生质体制备及转化

旨在优化深绿木霉(Trichoderma atroviride)菌株HP35-3原生质体制备和转化条件,便于对该菌株进行遗传操作以提高其纤维素酶产量。分别对制备深绿木霉原生质体的菌龄、酶解时间、酶组分及比例和转化条件进行优化。结果显示,利用3mg/m L蜗牛酶、3 mg/m L溶菌酶和3 mg/m L裂解酶酶组分酶解菌龄10 h的菌丝2 h,获得的原生质浓度达到3.5×107个/m L以上,原生质体再生率为61%。利用原生质体进行PEG介导转化,当原生质体浓度为1×108个/m L、外源DNA为5μg时,转化率达到35个转化子/μg DNA。建立的高效原生质体制备及转化体系可用于深绿木霉的遗传转化及菌株改造。

培养条件对湛江等鞭金藻生长和油脂产率的影响

为提高微藻油脂产率和优化培养条件,以湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis)为研究对象,探讨了营养方式、光强和NaNO_3浓度对微藻生长和产物积累的影响以及培养过程中氮消耗与微藻生长间的关系。结果表明,湛江等鞭金藻生长越快,对氮的吸收越多,兼养较光自养和光异养消耗更多的氮以满足生长需要。充足的氮源和兼养培养条件下,蛋白质积累较多;氮浓度和光强较低条件下,油脂积累较多。光强为100μmol/(m2·s)、NaNO_3质量浓度为75 mg/L、光异养条件下油脂含量最高为46%,生物量质量浓度为0. 46 g/L;光强为100μmol/(m2·s)、NaNO_3质量浓度为750 mg/L、兼养培养时生物量质量浓度最高为2. 20 g/L,油脂含量为32. 77%。综合考虑油脂产率和节约成本等因素,湛江等鞭金藻最高油脂产率80. 06 mg/(L·d),在光强为100μmol/(m2·s)、NaNO_3质量浓度为375 mg/L、兼养培养条件下获得,此时多不饱和脂肪酸占总脂肪酸含量也较高(30. 82%),因此是生产微藻油脂的合适条件。

植物气孔发育的分子调控机制

气孔是陆生植物表皮上可以调节的小孔,也是植物进行气体交换的主要通道。气孔不仅对植物的光合作用起着非常关键的作用,而且对全球的碳循环和水循环具有重要的影响。气孔分布和形态结构在单、双子叶植物间也有较大的差异,这些差异因植物种类不同影响着气孔发育的精细调控。本文综述了调控气孔前体细胞命运的分子网络、细胞极性分裂和表观遗传机制,归纳了外界环境信号通过与内源信号通路互作介导气孔发育的过程,提出了气孔发育基于多水平控制的气孔发育模型。