中国海洋生物医药产业资源要素配置效率研究——基于区域差异视角

为促进海洋生物医药产业资源要素的优化配置,从自然资源、人力资源、资本投入、科学技术和政府政策五个方面选取要素指标,进行灰色关联度分析,以此构建海洋生物医药产业资源要素配置效率评价指标体系,并通过构建CCR-BCC交叉评价模型对2006-2015年间中国沿海11省市(不包括港澳台)海洋生物医药产业资源要素配置效率进行定量测算与等级划分。结果显示:政府资金投入、海洋药物研发经费投入、海洋经济生产总值是影响海洋生物医药产业发展的主要因素,此外,中国沿海11省市海洋生物医药产业资源要素配置效率存在显著的差异,可以划分为4个等级,第1等级有浙江、山东和广东,第2等级有江苏、上海和辽宁,第3等级有福建、天津和河北,第4等级有广西、海南。

海洋中微塑料的来源、分布及生态环境影响研究进展

微塑料(粒径<5mm的塑料)作为海洋环境中一类新型污染物正受到越来越多的关注。我们从微塑料来源、分布和生态影响等方面总结分析了近年来海洋微塑料研究的进展。结果表明,海洋中的微塑料主要来源于在阳光、风浪和海流等作用下的海上塑料垃圾的分解,陆源塑料垃圾输入、海上船只塑料垃圾的丢弃、水产养殖业漂浮装置的废弃等是海洋中塑料垃圾的主要来源。海洋微塑料分布呈全球化趋势,近岸、大洋、深海和极地都有微塑料的存在,已有研究表明深海是微塑料的主要汇集区。微塑料不但会影响藻类的光合作用,还会影响一些海洋生物的产卵量和繁殖能力,甚至会引起某些海洋生物的营养不良甚至死亡;微塑料自身含有和表面富集的污染物会在水动力作用下影响污染物的全球分布并对海洋生物产生复合毒性影响。为减少海洋塑料垃圾,控制海洋微塑料污染并为污染防治提供支撑,保护海洋环境安全和人类健康,今后的研究方向将主要包括:不同粒径微塑料的快速分离和在线鉴别方法的建立;水动力对微塑料全球迁移变化的影响;微塑料复合毒性对海洋生态环境的污染效应及机制;管理和技术体系以及相关政策法规的制定等。

海洋链霉菌来源的脂肪酶OUC-Sb-lip2的异源克隆表达及其富集DHA的应用

脂肪酶是α/β水解酶家族中重要的一类酶,可催化酯键的断裂和形成,具有从天然鱼油(藻油)中富集DHA的应用潜力。本研究以海洋链霉菌来源的脂肪酶OUC-Sb-lip2为研究对象,进行了酶的异源表达和脂肪酶酶学特性研究,同时研究了其在富集DHA方面的应用。结果表明,OUC-Sb-lip2最适碳链长度为C8;最适反应温度为40℃;最适pH为9.0(Tris-HCl);在45℃条件下保持96 h后仍有82%酶活;在偏碱性的缓冲液中仍保持78%的酶活;可知OUC-Sb-lip2是一个适应中性温度,具有耐碱性的脂肪酶。将OUC-Sb-lip2应用于水解甘油三酯型DHA以将DHA富集到甘油单酯上,通过优化反应得到条件:鱼油与缓冲液比例为1∶1(w/v),反应温度为30℃,加酶量1600 U/g,反应24 h后,最终的水解率可达81.9%,DHA甘油单酯的生成量为8.62 mg/m L。

海洋脊椎动物甲状腺系统的研究与应用

甲状腺(Glandula thyreoidea)是海洋脊椎动物体内重要的内分泌腺,从海洋脊椎动物开始,才有了独立的甲状腺结构。海洋脊椎动物的甲状腺一般为实质性的组织。实质由甲状腺滤泡组成,构成滤泡的上皮细胞合成、贮存和分泌的甲状腺激素是调节机体生长发育的关键激素。从海洋脊椎动物开始才有了独立的甲状腺结构。对于动物甲状腺的研究多集中在甲状腺形态及甲状腺与生长发育关系方面,而对海洋脊椎动物的甲状腺的研究则越来越多的集中于环境因素所引起的甲状腺病变方面,环境因素对甲状腺功能的影响也逐渐成为科学研究的重点。海洋水体污染导致的甲状腺机能受损,使海洋脊椎动物不能正常生长发育,数目与种类骤减之时,我们不得不重视对海洋脊椎动物甲状腺的研究。

阿尔兹海默症生物标志物和早期诊断新技术

阿尔兹海默症是当今世界面临的最严重的神经退行性疾病之一。阿尔兹海默症患者的大脑表现出两种主要的神经病理改变:老年斑和神经纤维缠结,其典型临床症状包括记忆丧失、情绪改变、认知能力下降、说话、写作、行走困难等。阿尔兹海默症的早期诊断对通过早期干预策略延缓疾病或改变疾病进程甚至预防疾病都至关重要。该文综述了与阿尔兹海默症相关的蛋白、基因、miRNA、补体系统、激肽系统以及金属离子等生物标志物,总结了现阶段阿尔兹海默症的临床诊断方法和检测试剂盒。由于目前临床诊断方法的有创性和高昂的费用,迫切需要简单快速、创伤性小的分子诊断技术。该文列举了基于免疫反应、荧光、探针成像、电化学、纳米材料和miRNA等发展的新型检测技术,这些分析手段为阿尔兹海默症的早期诊断提供了强有力的技术支持。

海洋微塑料研究挑战与展望

海洋微塑料污染是全球共同面对的重要环境问题之一。过去10 a,海洋微塑料研究发展迅速,但也暴露出一些亟待解决的关键科学问题,包括突破小粒径微塑料和纳米塑料的检测技术瓶颈、建立标准化的微纳塑料分析检测方法、优化海洋微塑料输运模型以及完善生态风险评估方案等。本文简要概述了近海、大洋和极地微塑料污染的现状,总结了海洋微塑料研究在样品采集和检测分析方面存在的挑战、在海洋微塑料存量估算和海洋微塑料输运模拟及生态风险评估方面存在的不足等,并展望了海洋微塑料未来研究方向,旨在为海洋微塑料常规监测、科学研究、风险评估和治理管控等方面提供借鉴和参考。

具有抑制植物病原真菌活性的含氮、硫、磷壳聚糖衍生物的研究进展

海洋生物体内蕴含着天然活性物质,许多都具有杀菌、杀虫、抗逆、促生长等功能,已成为新农药创制的重要源泉,据此研制新型海洋生物源农药,是海洋生物产业中的一个新领域,也是新型生物农药研发的重要途径。以虾、蟹壳为原料制备的壳聚糖是一种碱性多糖,能够促进植物生长,提高植物抗病、抗逆能力,在农业上受到广泛关注。为提高壳聚糖的应用性,通过改性提高其抑菌性是一个研究热点。本文主要基于本实验室近20年来在壳聚糖衍生化及抑菌活性方面开展的工作,系统地阐述了提高壳聚糖抑菌活性的活性拼接改性策略,即通过在不同位点接枝含氮、含磷、含硫等抑菌活性基团以提高其抑菌活性,分析了其构效关系,为研制新型海洋生物农药提供了理论与技术支撑。

基于HPLC-AFS技术研究南极磷虾油对大鼠脏器中砷形态分布的影响

目的:建立动物组织脏器中砷形态的分析方法,探讨摄食南极磷虾油尤其是砷甜菜碱对大鼠脏器中砷形态分布的影响。方法:雄性Wistar大鼠随机分为大豆油对照组(7 d组、30 d组)、南极磷虾油组(7 d组、30 d组)、添加100 mg/kg砷甜菜碱的南极磷虾油组(7 d组、30 d组),每组5只,灌胃剂量2.625 g油/kg·bw,喂养7 d或30 d后,剥离肝脏、肾脏。采用建立的高效液相色谱-原子荧光光谱法,经Hamilton PRPx-100色谱柱分离,磷酸二氢铵缓冲液洗脱,对脏器中砷甜菜碱(AsB)、二甲基砷酸(DMA)、一甲基砷酸(MMA)、亚砷酸盐(AsⅢ)和砷酸盐(AsⅤ)的含量进行测定。结果:大鼠脏器中五种砷形态的检出限为0.35～0.50μg/L,定量限为1.0～2.0μg/L,加标回收率为80.2%～113.0%,RSD为1.34%～3.97%,方法线性良好,R^2> 0.999。采用该方法测得,大鼠肝脏和肾脏中主要砷形态为AsB和DMA。与对照组相比,大鼠摄食磷虾油和砷甜菜碱磷虾油7或30 d后,脏器中总砷、AsB、AsⅢ、DMA、MMA和AsⅤ含量均无显著性变化。结论:摄食南极磷虾油后,大鼠肝脏和肾脏中不会出现砷蓄积现象。南极磷虾油及其砷甜菜碱不会对大鼠脏器中砷形态含量以及各砷形态之间的转化产生显著影响。本研究可为南极磷虾油食用安全性的科学认识及其应用领域拓展提供理论支撑。

新型壳寡糖γ-氨基丁酸衍生物的制备及其对小麦幼苗抗旱作用的研究

利用壳寡糖氨基与γ-氨基丁酸羧基发生酰胺化反应合成新型壳寡糖-氨基丁酸衍生物,并通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振光谱(NMR)等对合成的衍生物进行结构表征。以小麦种子为材料,各样品对小麦种子进行浸种处理后干旱胁迫培养到两叶一心,测定小麦生理生化指标,评价新型衍生物的抗旱作用。结果表明,新型壳寡糖γ-氨基丁酸衍生物成功合成,并且对干旱胁迫下小麦生理生化指标有明显的影响,衍生物明显降低了小麦幼苗叶片的丙二醛含量和细胞膜透性,缓解了干旱胁迫对小麦细胞膜的损伤,增加可溶性糖含量进而增强小麦植物对土壤中水分的吸收能力,减少了干旱胁迫对生理代谢的影响。总之,成功合成了具有较强诱导小麦抗旱作用的新型壳寡糖γ-氨基丁酸衍生物,为新型植物抗逆诱导剂的开发提供了思路。

海洋链霉菌OUCMDZ-3434 wailupemycins生物合成基因簇中调控基因功能研究

目的对海洋链霉菌Streptomyces sp.OUCMDZ-3434中聚酮类化合物wailupemycins生物合成基因簇wal中调控基因walC与walV进行功能探究。方法通过生物信息学手段对walC和walV功能进行分析,采用PCR-targeting策略分别阻断walC和walV基因,高效液相色谱法(HPLC)分析野生株与突变株在相同条件下发酵产物的差异。结果生物信息学分析表明walC和walV分别编码TetR家族和MerR家族转录调控因子,成功获得阻断突变株Streptomyces sp.OUCMDZ-3434ΔwalC和Streptomyces sp.OUCMDZ-3434ΔwalV,HPLC分析发现2株阻断突变株中wailupemycin G产量未发生明显变化。结论walC和walV对wailupemycin类化合物的产生可能并未起到明显调控作用,该类化合物的生物调控机理有待进一步研究。

制备羟基磷灰石的贝壳种类优选及方法比较

本研究以CaO、煅烧后的牡蛎壳、蛤蜊壳、扇贝壳和脉红螺壳为原料,分别采用反相微乳液法和聚乙二醇(PEG)辅助微波加热法制备了纳米羟基磷灰石(HA),并从产物的物理化学特性以及形态学参数方面进行比较。利用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射对各组产物进行了化学表征,扫描电子显微镜观察样品的表面形貌,Zeta电位仪测定样品表面的电势差。结果表明,反相微乳液法制备的HA尺寸在(104.10±1.95)nm至(207.90±3.75)nm范围内,为近球形颗粒;而PEG辅助微波加热法制备得到的HA尺寸在(61.17±3.11)nm与(182.70±1.05)nm范围内,倾向于形成椭圆及棒状的颗粒,稳定性更高,且各组样品均表现出完全的亲水性。此外,对比于CaO制备的HA,以贝壳为原料制备的HA具有更好的纳米结构,其中利用脉红螺壳制备的HA在粒径大小、稳定性以及亲水性等方面均具有优势,并且具有更接近天然骨的钙磷比。因此脉红螺壳可以作为PEG辅助微波加热法制备羟基磷灰石的主要原料。

基于残留偶极耦合对西松烷二萜化合物sinulariol Z立体化学的研究

天然产物的立体化学研究,特别是柔性大环分子化合物的立体化学问题,一直是相关领域面临的巨大难题.西松烷二萜类化合物是一类典型的柔性大环分子化合物,采用耦合常数(Coupling constant)和NOE(Nuclear Overhauser effect)效应两种局部特性核磁共振参数来确定该类化合物立体构型是最常用的方法之一.残留偶极耦合(Residual dipolar coupling,RDC)和量子化学计算等方法的发展进一步丰富了解决立体化学问题的手段.其中,RDC作为一种非局部特性核磁共振参数,不仅被多次报道应用于蛋白质、核酸等生物分子的结构构建及功能研究,也逐渐被应用于许多天然产物分子的立体构型确定,在药物分子构型研究方面做出了突出贡献.目前,RDC在西松烷二萜类化合物的立体构型确定方面的研究报道较少.本文首次采用RDC参数探索西松烷二萜类化合物sinulariol Z的立体化学构型问题,并结合单晶X射线衍射法,对sinulariol Z的立体构型进行了再次确证,进一步验证了RDC参数在西松烷二萜类化合物立体化学研究中的可行性.

基于海洋天然产物oroidin的结构修饰及其衍生物的抑菌活性研究

目的针对海洋天然产物oroidin进行衍生物的合成以及抑菌活性评价。方法以吡咯-2-羧酸为起始原料,经过卤素取代、酰胺缩合、还原胺化等反应,4步合成oroidin类似物,并对衍生物进行抑菌活性评价。结果总计合成了20个衍生物,通过抑菌活性测试,发现了对多种菌株如枯草芽孢杆菌、草分枝杆菌、大肠杆菌等有抑制活性的化合物,其中化合物21和24对枯草芽孢杆菌的最低抑菌浓度(MIC)都达到3.125μmol/L。该类化合物可应用于抗菌药物的开发。

壳聚糖酶的基因克隆表达及酶学性质研究

作者从NCBI数据库中挖掘到来源于Butyrivibrio sp.MC2013的壳聚糖酶基因,命名为BUT,该壳聚糖酶基因大小为903 bp,编码301个氨基酸。通过NCBI数据库和进化树比对发现,该壳聚糖酶(BUT)属糖苷水解酶46家族(后简称GH-46),与其它壳聚糖酶相似度为59%,是一种新型的壳聚糖酶。序列经密码子优化后进行全基因序列合成,与表达载体pET21a(+)连接构建重组质粒p ET-21a-BUT,转入大肠杆菌E.coli BL21(DE3)表达宿主,进行诱导表达。所得重组壳聚糖酶通过Ni-NTA亲和层析进行纯化,SDS-PAGE确定其蛋白分子量为35 kDa,DNS法测定其酶活为146.0 U/mg。对BUT酶的酶学性质进行探究,结果表明BUT酶最适温度和pH分别为45℃、8.0,在中性偏碱性条件下稳定性较强。Mn^(2+)对其酶活力具有促进作用,SDS、Fe^(3+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)等的抑制作用极强。通过TLC对其水解产物分析发现,BUT水解壳聚糖的产物是壳二糖、壳三糖和壳四糖。

印度洋热液区贻贝及栖息沉积物中金属元素的特征分析

本研究采集了印度洋热液区贻贝生物及其栖息沉积物样品,分析了生物体及沉积物中常见微量元素及稀土元素的含量与分布特征,研究了生物体与沉积物金属元素的相关性,以及稀土元素的生态化学特征等。结果表明:印度洋热液区沉积物中常见微量金属主要为Fe(96.62 mg/kg)、Mn(1.143 mg/kg)和Zn(322.6μg/kg),微量元素归一化计算得Fe含量比值高达98.15%,可获悉该热液区沉积物主要为铁矿类物质。深海贻贝中微量元素及稀土元素的分布趋势与深海沉积物中元素分布存在较好的相关性,相关性系数分别为0.991与0.996,近海贻贝中金属元素的含量及分布与深海贻贝存在差异性。深海沉积物与贻贝中轻重稀土元素均呈现分馏现象,且贻贝中富集轻稀土比较显著;从稀土配分模式可知,沉积物与贻贝中的Eu与Gd均呈现异常现象,深海沉积物和深海贻贝中Eu异常现象较为显著。深海沉积物、贻贝及近海贻贝中δEu分别为9.50、10.68和0.23,而δCe分别为2.21、2.71和4.38,表明近海贻贝中稀土元素富集来源与深海贻贝存在差异性,深海沉积物与深海贻贝稀土元素具有同源性。

核酸代谢与营养研究及发展趋势

核酸类物质(NAS)因具有遗传、介导和催化生化反应、提供或转移能量等多种生物功能,被认为是生物体内极其重要的一类分子。但对于NAS(包括核苷酸、核酸及其衍生物)是否具有营养功能的问题一直存在争议,甚至几乎所有营养学教科书都不涉及这一内容。本文在综述核酸营养研究的基础上,对相关研究的进展及发展趋势展开讨论,包括相关研究的发展历程、理论基础、应用、争议问题以及NAS对其他生物的营养价值等内容。NAS是“条件型营养物质”,对高等动物的生长、新陈代谢、免疫、肠和肝脏等器官的更新或修复等发挥着重要作用;NAS已在功能食品和饲料添加剂等产业得到广泛应用。期待更多的科研工作者对核酸营养研究产生兴趣,开展相关研究,形成对核酸营养正确、系统的认识,以完善相应的营养学理论并对NAS进行合理利用。

贮藏条件对南极磷虾粉脂质氧化稳定性的影响

研究旨在探讨不同贮藏条件对南极磷虾粉品质的影响。以游离脂肪酸含量、过氧化值、茴香胺值和虾青素含量为指标,结合雷达图分析法,对真空包装、维生素E(VE)添加、真空包装结合VE添加等3种贮藏条件下南极磷虾粉的脂质氧化稳定性进行评价。结果表明,在60℃条件下贮藏30 d,磷虾粉脂质发生氧化劣变,游离脂肪酸由(4.36±0.13)%升高至(8.04±0.13)%,过氧化值由(3.54±0.15) meq/kg升高至(6.85±0.18) meq/kg,茴香胺值由(37.7±9.05)升高至(165.05±5.23),虾青素由添加或二者结合的贮藏条件,均可抑制磷虾粉脂质的氧化劣变。雷达图分析结果显示,宜采用的贮藏条件优先顺序为:真空包装+VE添加>真空包装>VE添加。贮藏过程中隔绝空气接触并添加抗氧化剂VE更加有利于南极磷虾粉的品质保持。

微塑料富集金属铅元素的能力与特征分析

以微塑料为载体,考察了其对溶液中铅离子的富集能力。首先利用2%HNO_3为解吸溶液,并用超声波仪进行辅助解吸,然后用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定其吸附的铅含量,从而研究微塑料吸附铅离子的能力。对微塑料的材质、吸附时间、粒径、离子浓度、选择性以及共存离子等进行了考察,分析了微塑料吸附铅离子的特征。实验结果表明:不同材质的微塑料对铅离子的吸附能力不同,其中聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)吸附量最高,分别达到1.32μg/g和0.63μg/g。微塑料粒径越大,其对铅离子的吸附量越低。随着吸附时间和铅离子浓度的增加,微塑料对铅离子的吸附效率出现先升后降的趋势。共存离子实验表明,当溶液中存在其他离子时,不同材质的微塑料对铅离子的吸附能力受到不同程度的影响,当铅离子和铜离子共存时,2种离子存在竞争性吸附现象。该文探索了微塑料对铅离子的吸附特性,可为深入研究海洋中微塑料富集重金属及其环境行为提供理论基础。

双壳贝类消化系统中微塑料的分离鉴定及应用研究

通过比较10%KOH和30%H_2O_2消解体系,建立了分离贝类消化系统中微塑料的前处理技术,采用傅里叶变换显微红外光谱仪(μ-FT-IR)和体式显微镜实现了微塑料的定性与定量分析,并用于检测栉孔扇贝和紫贻贝中的微塑料。结果表明,10%KOH消解体系的消解效率较高,聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)和聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)加标回收率为96.7%~98.6%,方法精密度较好,相对标准偏差≤3.2%,能够满足检测要求。检测了青岛5个大型水产品市场采集的市售栉孔扇贝(50个)和紫贻贝(50个),以及野生紫贻贝(15个)中的微塑料,贝类中微塑料的个体检出率达80%以上,野生贝类中微塑料的个体检出率仅为40%。不同市区市售栉孔扇贝中微塑料平均丰度变化范围为5.2~19.4个/个体和3.2~7.1个/g(消化系统组织湿重),不同市区市售紫贻贝中微塑料平均丰度变化范围为1.9~9.6个/个体和2.0~12.8个/g,其中,市售紫贻贝中微塑料的平均丰度(1.9个/个体,3.17个/g)高于野生紫贻贝中微塑料的平均丰度(0.53个/个体,2.0个/g)。在贝类中分离到纤维、碎片和颗粒3种形状的微塑料,其中,纤维状微塑料的丰度最高且平均粒径最大。不同市区贝类消化系统中的微塑料随着粒径增大,数量呈递减的总体趋势,其中,小于500μm的微塑料占微塑料总量的26%~84%。贝类中丰度最高的微塑料的聚合物成分是赛璐玢(Cellophane,CP),其次是聚丙烯(Polypropylene,PP)。本方法具有简单、高效、对样品中微塑料损害低等优点,适用于海产品中微塑料的检测分析。

不同虾青素制剂对急性酒精氧化损伤小鼠的抗氧化作用

针对虾青素油生物利用度低的问题,本文比较研究了水分散型虾青素纳米粉剂(Ast-nano)、虾青素微囊剂(Ast-micro)和虾青素油(Ast-oil)对急性酒精氧化损伤小鼠的抗氧化作用。其中,Ast-nano以鲑鱼精DNA-壳聚糖为载体,利用大分子共组装法制得纳米粒,辅以冷冻干燥技术获得干燥粉体。利用高效液相色谱法、动态光散射法等检测了各虾青素制剂的含量、粒径和粒径分布等理化性质。通过建立小鼠急性酒精氧化损伤模型,对Ast-nano、Ast-micro和Ast-oil的体内抗氧化效果进行评价。研究表明,Ast-nano和Ast-micro中虾青素含量分别为18.34%和7.36%,与雨生红球藻中虾青素含量(5%)相比分别提高了266.8%和47.2%,且均可在30 s内实现快速溶解。50 nm的Ast-nano由于冻干保护剂的差异使其复溶后粒径控制在200~500 nm,但粒子的ζ电位均大于40 mV,有利于悬液的稳定。体内抗氧化研究发现,Ast-nano在提高小鼠体内GSH和SOD水平及降低体内MDA和PC含量能力方面显著优于Ast-micro和Ast-oil。研究结果表明,水分散型虾青素纳米粉剂具有比虾青素油更优的抗氧化活性。