低温微生物环境污染修复技术研究进展

生物修复技术由于成本低、效果好、对环境负面影响小,且无二次污染等优点,受到普遍的关注,已成为环境治理的重要方法和技术。目前微生物修复技术多以常温微生物为主,而在自然环境中,占地表绝大部分的极地、海洋、湖泊以及高山和高纬地区的土壤等,其全年平均温度大多在15℃或以下,恰恰是低温微生物的最适生长温度。因此,以低温微生物为主的生物修复技术,在常年低温的极地、海洋、高山或高纬区域以及若干地区冬季进行污染物的生物降解方面有独到的优势。目前,以低温微生物为主体的低温生物修复技术已成了生物修复技术研究领域的热点。从4个方面讨论目前利用低温微生物所开展的低温生物修复技术的最新发展动态。

固体废弃物处理与产氢技术

氢气能作为一种清洁能源和工业上的原料所使用。目前国际上氢气的获得主要有化学制取和电解水制取两种方法,但这些方法都需要耗费大量的能源,特别是化学制取法在耗能的同时还极易对环境造成污染。相比之下,生物制氢有着极大的优势,它主要是通过微生物发酵或者光合微生物的作用,将有机废弃物进行分解从而获得氢气。利用废弃物制氢即可以低廉的获得氢能源同时又能资源化利用废弃物。以下对固体废弃物的类型、产氢的方法等进行了综述。

马尾藻发酵生产生物乙醇的两步法糖化预处理

马尾藻是典型的大型褐藻,含有大量的碳水化合物,通过糖化处理后能够用于生物乙醇的发酵生产。研究了马尾藻的两步水解方法,优化了两步水解法中酸水解和酶水解的最适水解条件。试验发现在料液比为6%(w/v),H2SO4浓度1.5%(v/v),时间40 min,温度为120℃的水解条件下马尾藻的第1步酸水解效率可以达到(31.05±0.32)%(w/w)。进一步用海藻酸盐裂解酶进行第2步水解,最适水解条件:料液比5%(w/v)、酶用量0.0025%(w/v)、时间2 h,第2步酶水解后马尾藻的水解效率可以在第1步水解的基础上提高9.68%(w/w)。最终两步法的总水解效率可以达到38%～40%(w/w),达到理论产量的89%。用工业酿酒酵母R1-11对水解液进行发酵实验,在未优化发酵条件的情况下每千克马尾藻生产乙醇60.75 g,当水解液补充1%(w/v)(NH4)2SO4时乙醇的产量可以达到每千克马尾藻生产乙醇91.9 g。

植物Dof转录因子及其生物学功能

Dof(DNA binding with one finger)蛋白是植物特有的一类转录因子,包含一个C2-C2锌指,其N-末端保守的Dof结构域是既与DNA又和蛋白相互作用的双重功能域。在过去10多年的研究中,Dof蛋白在多种单子叶和双子叶植物中被分离。Dof蛋白作为转录的激活子或抑制子在植物的生长和发育中发挥重要作用。就Dof转录因子及其生物学功能的进展进行了综述。

洋桔梗离体快繁技术研究

[目的]建立洋桔梗高效的快速繁殖体系,为工厂化生产提供可行的操作程序。[方法]以国外进口的洋桔梗F1代种子(品种名称为Polestar yellow)无菌苗的叶片为外植体,对不定芽的诱导、单芽增殖、无菌苗生根等进行了研究。[结果]结果表明:6-BA和IBA组合对洋桔梗叶片不定芽的诱导效果较6-BA和NAA组合好,叶片最佳的分化培养基为MS+6-BA0.6 mg/L+IBA0.04 mg/L,1个月内正常芽平均分化数为8.3;最佳的单芽增殖培养基为MS+6-BA0.8 mg/L+NAA0.04 mg/L,1个月内正常芽的增殖倍数为7.4;无菌苗在含有IBA0.25 mg/L的1/2 MS培养基上,生根率、平均每苗的根数均最大。[结论]该结果为洋桔梗的工厂化生产奠定了基础。

植物有效利用磷素营养有机酸代谢途径基因工程研究进展

随着现代农业的发展,不断提高土壤磷素营养的有效利用率,对促进农业生产的持续发展具有重要的现实意义。在酸碱性土壤中,磷主要以植物难以吸收利用的难溶性二价或三价阳离子的形式存在。植物增强吸收土壤中难溶性磷素的分子机制是通过改变植物体内有机酸代谢途径,分泌较多的有机酸螯合不溶性磷化合物中的金属离子来增强对磷的吸收。就通过遗传操作在植物体内过量表达或异位表达柠檬酸合成酶、苹果酸脱氢酶基因对促进植物磷吸收作一简要综述。

海带生物质酸水解条件优化及其乙醇发酵研究

采用稀硫酸对海带进行预处理,对酸浓度、水解时间、水解温度、底物浓度4个单因素进行单因素试验分析,再通过4因素3水平正交试验对预处理条件进行优化,最终确定最佳水解条件为:酸浓度2%(v/v)、水解时间60 min、水解温度121℃、底物浓度5%,还原糖得率为22.7%±0.27%。接入毕赤酵母(Pichia angophoraeATCC22304)发酵,乙醇的最大产量为1.58 g/L,乙醇得率为0.415 g乙醇/g还原糖,是理论得率的81.3%。试验结果表明,毕赤酵母可以有效水解海带液中的还原糖以进行细胞生长和乙醇发酵。

冷适应微生物的研究现状与应用前景

目的:探讨冷适应微生物研究现状及未来的应用前景。方法:收集有关冷适应微生物的国内外近期研究资料并加以综合归纳。结果:近年来国内外对冷适应微生物的冷适应机制研究和应用范围的拓展均取得了可喜成绩。结论:对冷适应微生物的深入研究具有重要的理论意义和工业应用价值,前景诱人。

重组呼吸道合胞病毒G蛋白基因工程菌的发酵条件研究

目的研究呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus,RSV)G蛋白基因工程菌的发酵工艺。方法通过摇瓶培养初步确定工程菌的最适生长条件和表达条件,以此为基础在发酵罐中比较、筛选影响菌体生长和目的蛋白表达率的各种条件,对发酵工艺进行改良优化。结果确定了RSVG蛋白基因工程菌发酵罐培养的各项条件的最佳组合:在LB+葡萄糖的培养基中,搅拌速度为200r/min,培养温度为37℃,pH值为7.0,诱导时温度为25℃,IPTG浓度为0.01mmol/L,优化后工程菌菌体的产量可以达到39.20g/L,目的蛋白表达率平均为18.1%。结论建立了稳定高效的重组RSVG工程菌发酵工艺。

微波技术防烟叶霉变研究

为防止烟叶霉变,采用了微波技术控制烟叶含水率并杀灭致霉微生物。研究了微波功率、杀菌时间、物料量对微波杀菌效果的影响,同时分析了烟叶经微波处理后的品质变化情况。结果表明,微波功率和作用时间是影响杀菌效果和含水率的关键因素;微波功率800W,微波处理时间120s,物料量100g为最佳工艺条件;微波处理超过135s会对烟叶本身的品质造成不良影响;经微波作用后的烟叶室温条件下经40d后仍未霉变。该研究为烟叶防霉提供了新的方法,表明利用微波技术可实现对烟叶霉变的有效控制。

谷氨酰胺合成酶植物基因工程应用研究进展

简要概述了通过植物遗传操作分别增强细胞质型谷氨酰胺合成酶(GS1)和叶绿体型谷氨酰胺合成酶(GS2)在植物叶片叶肉细胞的细胞质和叶绿体中的表达水平以提高植物氮素利用率的应用研究进展。

微生物耐铝机制的研究进展

铝毒是酸性土壤中限制作物生产最主要的因素。微生物与铝作用逐渐受到关注,一些微生物特别是模式微生物的耐铝机制已被提出。主要综述了酵母,假单胞菌及其它微生物耐铝机制的研究进展,并展望了微生物耐铝机制研究发展的方向。

兴奋剂行为敏化的神经生物学机制

中枢神经兴奋剂,如可卡因、苯丙胺类等随着用药剂量、环境的不同和时间变化,可引起耐受、依赖、戒断和敏感化现象,对于前三者,可理解为脑对成瘾药物的代偿性适应,而对于敏感化则难以用代偿性适应来解释。所谓敏感化,即行为敏化,是指随着反复、持续地使用药物,机体对药物的敏感性增强,低剂量的药物即可达到相应的机体反应。

高等植物类胡萝卜素代谢工程研究进展

类胡萝卜素是自然界中种类繁多的天然化合物。植物类胡萝卜素由类异戊二烯碳骨架组成,并含有或没有环氧的、羟基或酮基基团。类胡萝卜素是人类饮食结构中不可缺少的重要成分,具有多种重要的保健功能,并且是安全的食品、饲料和化妆品着色剂。类胡萝卜素植物代谢基因工程的应用旨在增加特殊植物的营养价值、利用植物来生产特殊的类胡萝卜素、提高植物对光氧化的抵抗力及对植物的花色进行修饰等。

冰川微生物多样性研究进展

冰川微生物多样性的研究是丰富物种多样性、开发地球生物资源的重要途径与方式,也能为更加合理的解释冰川微生物与气候环境的关系提供依据。阐述了冰川微生物的分布,极地、海冰、大陆高山等地区冰川微生物多样性的研究进展,并介绍了研究方法、研究意义及前景展望。

大豆异黄酮生物合成关键酶及其代谢工程研究进展

异黄酮是一类具有C-6/C-3/C-6骨架的二次代谢产物,具有抗氧化和抗肿瘤活性。异黄酮与黄酮类物质具有相似的苯丙烷生物合成途径。天然的绝大部分异黄酮分布在豆科植物中,目前在大豆中已经发现了超过12个异黄酮(苷)。大豆异黄酮的生物合成主要涉及三个关键的酶查尔酮合酶(CHS)、查尔酮异构酶(CHI)和异黄酮合酶(IFS)。总结了大豆异黄酮的提取分离方法和生物合成途径,着重综述了CHI、CHS、IFS生物学特征和功能及异黄酮的代谢工程研究。

过氧化氢预处理增强敏感型黑豆抗铝能力的生理机制

以铝敏感型黑豆(简称SB)幼苗为实验材料,在水培条件下进行不同浓度过氧化氢(H2O2)和AlCl3处理,考察其生长和相关生理指标变化,探讨H2O2预处理缓解黑豆铝毒害的生理以及分子机理。结果显示:(1)黑豆幼苗根的相对生长量在0.1和1.0μmol.L-1 H2O2处理下始终得到显著促进,并以后者效果更好,而在10.0和100.0μmol.L-1 H2O2处理下先表现促进后受到显著抑制。(2)经过1.0μmol.L-1 H2O2预处理的SB幼苗在不同程度Al 3+胁迫(50～400μmol.L-1)3周后,其叶片和根中总蛋白含量分别显著增加了16.7%～41.2%和10.0%～25.0%,MDA含量减少了近50%;而其同期的SOD和POD活性显著增加。(3)H2O2预处理可诱导SB根和叶中的SOD基因(Mg/Fe-SOD和Mn-SOD)的表达水平明显提高。研究表明,低浓度H2O2能显著促进铝胁迫下铝敏感型黑豆幼苗生长,且主要是通过增加植株抗氧化酶活性和相关基因表达水平来提高其对铝胁迫的抗性。

PEG模拟干旱处理条件下2种大豆的抗旱机制比较

以黑种皮大豆(黑豆)和黄种皮大豆(黄豆)为材料,在水培条件下用聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫处理大豆,分析大豆叶片生理特性和质膜H+-ATP酶活性的变化。结果表明:2%、5%和10%PEG处理条件下,随处理浓度和时间的增加,2种大豆植株失水率上升,叶片蒸腾速率降低,气孔传导率下降。在所有相同处理条件下,黄豆植株失水率小于黑豆,而叶片蒸腾速率和气孔传导率下降幅度大于黑豆,说明黄豆的耐旱性较黑豆强。在相同处理下黄豆叶片可溶性蛋白、可溶性糖含量高于黑豆,而黑豆叶片中游离脯氨酸含量高于黄豆;在抗氧化酶体系中,黄豆叶片过氧化氢酶(CAT)活性下降幅度显著快于黑豆,其叶片中H2O2含量高于黑豆,干旱胁迫下黄豆叶片质膜H+-ATPase磷酸化水平及其与14-3-3蛋白的结合受到的抑制较黑豆强。这说明,黄豆主要通过增加可溶性蛋白、可溶性糖含量以及调节抗氧化酶系活性增强耐旱性,而黑豆通过调节H+-ATPase活性增强其耐旱性。

枯草芽孢杆菌在抑制植物病原菌中的研究进展

枯草芽孢杆菌是芽孢杆菌中比较具应用潜力的菌种之一。近年来国内外对于芽孢杆菌各方面应用的研究日益增多,枯草芽孢杆菌作为一种生防细菌越来越引起人们的关注。主要综述了枯草芽孢杆菌在抑制植物病原菌生物防治领域的研究进展,阐述了枯草芽孢杆菌的控病作用机制,包括竞争作用、拮抗作用、溶茵作用、诱导植物产生抗性及促进植物生长5个方面。简要介绍了枯草芽孢杆菌及其制剂在国内外的应用情况及在植物病害防治应用中存在的问题、解决措施及发展前景。

激光镊子拉曼光谱检测重组大肠杆菌表达蚕豆14-3-3b可溶性蛋白与包涵体蛋白

采用激光镊子拉曼光谱(LTRS)分析大肠杆菌(Escherichia.coli)表达蚕豆(Vicia faba L.)14-3-3b可溶性蛋白(Soluble protein)与包涵体蛋白(Inclusionbody protein)的结构差异以及两种蛋白在不同温度下在重组菌中的表达水平。结果表明,14-3-3b可溶性蛋白与包涵体蛋白有明显不同的拉曼光谱特征峰,说明LTRS技术可以鉴定14-3-3b的可溶性蛋白和包涵体蛋白。14-3-3b可溶性蛋白特征峰1002,1451和1665 cm!1在16℃下诱导的重组菌中明显增强,在28℃下诱导的重组菌中明显减弱,而反映14-3-3b包涵体蛋白的特征峰900和1446 cm!1在16℃下诱导的重组菌中明显减弱,在28℃下诱导的重组菌中明显增强,这几个峰强的变化反映14-3-3b可溶性蛋白与包涵体蛋白在大肠杆菌细胞中表达水平的变化和SDS-PAGE电泳分析的结果一致。说明LTRS是检测单个大肠杆菌细胞中可溶性重组蛋白和包涵体蛋白表达水平的一种快速有效的方法。