从转基因水稻种子中大规模生产人血清白蛋白

人血清白蛋白(HSA)是可溶性的非糖基化球蛋白,它能携带类固醇物质、脂肪酸和甲状腺激素,有细胞外液平衡稳定的作用,被广泛用于临床治疗和细胞培养中。制备HSA的传统方法受献血者的限制,血浆供不应求,同时利用人的血液制备HSA有着传播血液感染疾病(如肝炎和艾滋病)的风险。利用生物反应器生产重组HSA成为了解决这一问题的一条途径。由武汉大学     

金属离子组与人血清白蛋白的相互作用机制研究

利用亲和毛细管电泳(affinity capillary electrophoresis,ACE)法研究金属离子组和人血清白蛋白(human serum albumin,HSA)的竞争结合反应性能。基于位点结合模型,构建双金属离子组[Zn2+,Cu2+]与血清白蛋白结合反应模型,建立多元金属离子组与生物大分子竞争结合的理论方程,测定结合参数并解析动力学机制。结果表明,金属离子组[Zn2+,Cu2+]与HSA发生竞争结合反应形成配合物Zn2+-HSA和Cu2+-HSA。依据有效淌度变化,通过建立的理论方程非线性拟合,竞争结合反应的平均表观结合常数KZn2+-HSA=(4.67±0.13)×104L/mol、KCu2+-HSA=(7.69±0.11)×104L/mol。结合反应均为快平衡反应,Cu2+对Zn2+的结合作用有明显拮抗作用。分析ACE谱显示,配合物的峰高与配体结合能力大小、配合物稳定性之间存在量效关系。本研究结果可为多元金属离子的蛋白质输运机理研究提供参考。     

壳聚糖与牛血清白蛋白作用机制及其复合物乳化性的研究

为探究蛋白质与多糖之间的相互作用及其复合物的研究乳化性质,本试验以牛血清白蛋白(BSA)-水溶性壳聚糖(WCS)复合体系为研究对象,采用紫外吸收光谱、荧光发射光谱、电位粒径分析、乳液储藏稳定性观察等方法研究在微观环境下蛋白质与多糖的相互作用机理,并进一步探究两者对水包油型乳液乳化性能的影响。结果表明,多糖和蛋白质的相互作用随着pH值和BSA/WCS复合比的变化而不同,混合溶液的紫外吸收峰和荧光发射峰发生偏移,且当复合比小于1∶2时发生荧光淬灭。混合溶液的Zeta电位和平均粒径测定结果表明,BSA与WCS之间主要通过静电相互作用形成复合物,且该复合物的电荷性质、尺寸大小具有pH值和复合比依赖性。研究混合溶液乳化性发现,当pH值为3.0、4.0、复合比为4∶1~1∶1时,形成的乳液液滴粒径较小,性质稳定;当pH 值大于5.0时,乳液液滴粒径大,出现相分离、乳液高度不稳定现象。本研究为设计具有可预测稳定性或刺激响应性的乳液配方及新型功能特性材料提供了理论依据。     

植物芪类次生代谢物的功能、合成调控及基因工程研究进展

芪类(stilbenes)是松树、葡萄和花生等植物中发现的具有抗病及保健等多种功能的次生代谢物。芪合酶是芪类次生代谢物合成途径的关键酶。植物大多数芪类次生代谢物都具有诱导合成的特性，它们的诱导合成是芪合酶基因在各种诱发因子作用下被诱导转录和翻译的结果。利用已克隆的芪合酶基因，可在转基因植物中引入芪类合成支路以合成芪类次生产物，从而达到改变转基因植物抗性及保健品质的目的。     

二苯-α-吡喃酮类链格孢霉毒素和人血清白蛋白的相互作用及机理探究

为探究链格孢酚单甲醚(AME)和链格孢酚(AOH)这两种二苯-α-吡喃酮类链格孢霉毒素与人血清白蛋白(HSA)之间的分子相互作用及机理,本研究模拟血液生理pH值,采用稳态荧光光谱、同步荧光光谱、3D荧光光谱以及圆二色光谱等方法研究两者之间的相互作用。结果表明,AME和AOH与HSA相互作用均发生了静态猝灭,具有较高亲和力,以氢键和范德华力(ΔH<0,ΔS<0)结合形成1:1复合物,互作过程中这两种类毒素破坏了人血清白蛋白中稳定二级结构的氢键网络,使蛋白二级结构展开,且AME和AOH使人血清白蛋白中的α-螺旋结构含量从48.93%分别减少至39.41%和44.01%,并使色氨酸残基极性降低、疏水性增加,但酪氨酸残基极性变化不大,即结合位点可能位于色氨酸残基所在的空腔(即结合位点I);AME对HSA的猝灭程度、猝灭常数(K_sv)及结合常数(K_a)均大于AOH,结合距离也更小(r_AME=2.56 nmAOH=2.60 nm)。本研究结果为进一步探究二苯-α-吡喃酮类链格孢霉毒素的毒代动力学和药代动力学,完善丰富其毒理学相关资料,以及进行风险评估和在食品中限量标准的制定提供了参考依据。     

多糖的功能研究进展

多魔芋葡甘聚糖是一种具有天然的生物活性的多糖,具有多方面的生物活性和保健功能,在生物体内起着重要作用,现已成为许多学科研究的热点.针对国内外近年来关于多糖的研究,综述了多糖的一般性质和功能,包括多糖的免疫调节、抗肿瘤、抗突变、降血脂、抗病毒、抗衰老、抗氧化作用和抗风湿性关节炎等研究现状;最后对其发展前景进行了展望.     

固氮酶的结构和功能研究进展（综述）

本文系统地介绍了近年来有关共生、自生和联合固氮菌固氮酶铁蛋白和钼铁蛋白两组分的研究进展和发展趋势，并着重阐述了固氮酶组分、结构、活性调节和酶促反应机理。     

红壤微生物群落结构及其演变影响因素的研究进展

南方红壤丘陵区面临土壤肥力和生物功能退化问题,研究红壤微生物资源分布及其演变规律是培育红壤生物肥力的理论基础。本文综述了环境和人为因素对红壤微生物群落组成及其演变的影响,提出了红壤微生物群落组成及其功能调控研究的重点。土壤微生物群落组成受历史因素(地理距离、土壤类型)和现代因素(气候和土壤条件的变化)的共同影响,但不同因素间的相对贡献仍不清楚。土地利用方式和耕作施肥的改变均影响了红壤微生物群落的结构特征,但微生物结构和功能在耕作施肥过程中的长期变化规律仍需进一步研究。未来需要加强土壤?根系?微生物系统中生物交互作用及其对养分协同代谢和转化的影响,建立最佳管理措施修复退化红壤的微生物功能。     

植物SWEET蛋白的结构与分类及功能研究进展

植物SWEET蛋白是一类重要的转运蛋白,研究其生理生化功能,有助于分子辅助育种,缩短育种年限。本文基于文献资料,梳理归纳了近年来国内外的植物SWEET蛋白的结构、分类、转运底物和功能方面的相关研究进展,阐述表明SWEET蛋白是植物中广泛存在的一类糖转运体,既能转运单糖又能转运蔗糖,属于Mt N3家族。不同植物间的SWEET蛋白具有一定的保守性,根据亲缘关系SWEET家族可以分为四类。植物SWEET蛋白是位于膜系统上,参与糖分的跨膜转运,在植物生长发育及逆境胁迫中均有不同程度的调控作用,如调控花蜜的分泌、花粉的营养、灌浆期种子的发育、果实发育、植物抗逆性和抗病性等。然而不同植物的SWEET蛋白转运底物和调控功能不同,目前仅在拟南芥等少数植物中研究较为深入。     

川中丘陵区人工桤柏混交林的研究进展

川中丘陵区人多地少，农业开发历史悠久，垦殖指数高．森林覆盖率低，水土流失严重，给农业和生态环境造成了严重的危害。20世纪70年代，四川省盐亭县林山乡率先把桤木（Aluns cremastogyne）和柏木（Cupressus funebris）混交成功，到80年代末，川中丘陵区营造了大面积的桤柏混交林作为长江上游地区的水土保持林。在过去的30多年里，有关桤柏混交林生态系统的研究较多，主要集中在混交林的机理和模式、群落结构、生态系统的生物量、生产力和物质循环，以及混交林的生态效应。通过对前人的研究的总结，作者剖析了目前桤柏混交林生态系统存在的问题，并指出今后桤柏混交林的研究应该围绕：（1）混交林生态系统的演替规律与演替趋势；（2）生态系统的稳定性；（3）结构和模式的优化改造三个重点。     

土壤种子库研究进展

在浏览国内外大量文献的基础上,从土壤种子库研究意义、国内外研究现状和目前研究的热点问题等方面论述土壤种子库的研究进展。针对目前土壤种子库研究的热点问题,主要从土壤种子库的分类、种子质量和种子休眠之间的关系、种子库的水平分布及种子库与地上植被的关系等方面进行讨论,指出其在遗传结构和扩散等研究内容及方法方面所存在的问题,并提出了相应的建议。     

Methyl linoleate oxidation in the presence of bovine serum albumin

The oxidation of methyl linoleate (LMe) in the presence of bovine serum albumin (BSA) was studied to analyze both the processes involved when lipid oxidation occurs in the presence of proteins and the relative progression of the several reactions implicated. The disappearance of LMe, the formation of primary and secondary lipid oxidation products, the loss of essential amino acids, and the production of oxidized lipid/amino acid reaction products (OLAARPs) were studied as a function of incubation time. During the first steps of lipid oxidation, LMe was converted quantitatively to methyl linoleate hydroperoxides, which were very rapidly degraded to either secondary products of lipid oxidation or OLAARPs. No significant differences were identified in the major lipid oxidation products formed in incubations with or without proteins, indicating that mechanisms for formation of these compounds are similar in both cases. In addition, no significant differences were observed between the time-courses of formation of secondary oxidation products and OLAARPs, suggesting that hydroperoxide decomposition and OLAARP formation occur simultaneously when the lipid oxidation process takes place in the presence of proteins. Furthermore, OLAARP formation seems to be an unavoidable process that should be considered as a last step in the lipid peroxidation process.     

光合细菌在种植业上的应用研究近展

就光合细菌(PSB)在提高粮食、果蔬及多种经济作物的产量,并改善其产品质量,提高植物抗病毒能力,增强果实耐贮性,促进土壤有益微生物增殖,改善土壤理化结构,减轻农药对植物的毒害和降解残留农药中的作用等研究近况作了较全面的叙述,并对其作用原理作了简要分析。     

植物耐铝机理研究进展

铝毒是酸性土壤上作物生产的主要限制因子,植物耐铝机理以及与耐铝有关基因的研究是近十多年来研究的热点。本文对植物耐铝的生理、遗传及分子机理的研究进展作了综述。明确了目前取得的突破性进展已使通过植物遗传育种及生物技术手段提高粮食作物耐铝性成为可能;同时,本文对今后的研究方向作了简要的讨论。     

旱寒区输水渠道防渗抗冻胀研究进展与前沿

渠道在农业灌溉和长距离调水工程中作为首选输水形式发挥着重要的作用。但因旱寒区输水渠道渗漏与冻胀互为因果形成恶性循环,导致渠道渗漏、冻胀、隆起、架空、失稳滑塌等冻融老化破坏普遍且严重,直接影响工程输水效率及渠道的安全运行与效益发挥。该研究着重从探究渠道冻融破坏机理而进行的室内试验和现场原型监测、工程力学模型、水-热-力耦合数值模型及防渗抗冻胀技术等方面论述了旱寒区输水渠道防渗抗冻胀的研究进展;在此基础上,指出了太阳辐射、冻融、盐渍化等复杂环境及冬季输水、水位骤降等运行工况下的渠道多场耦合破坏机理及相应的多场耦合数值模型、衬砌-冻土相互作用模型、失效准则与设计方法、防渗抗冻胀措施标准化及渠道灾变过程与防控技术等渠道防渗抗冻胀有待研究的问题和难点;探讨了完善和提升旱寒区渠道防渗抗冻胀的设计理论与方法、建立全生命周期内的灾变链动态演变预警模型等未来发展方向及趋势,为旱寒区输水渠道工程科学设计与安全高效运行提供指导。     

Covalent binding of the flavonoid quercetin to human serum albumin

Quercetin is an abundant flavonoid in the human diet with numerous biological activities, which may contribute to the prevention of human disease but also may be potentially harmful. Quercetin is oxidized in cells to products capable of covalently binding to cellular proteins, a process that may be important for its biological activities. In the present study, using radiolabeled drug and quantifying the products after electrophoretic separation, proteins to which oxidized quercetin is binding irreversibly were identified. The binding of quercetin to human serum albumin (HSA) in human blood and the effect of stimulation of neutrophilic myeloperoxidase on this binding were also measured. The in vitro binding of quercetin to eight proteins in the presence of catalytic amounts of horseradish peroxidase and hydrogen peroxide was highly selective for HSA. For all proteins the binding was dramatically decreased by reduced L-glutathione. In the blood samples, the release of neutrophilic myeloperoxidase by phorbol ester caused a 3-fold increase in the binding of quercetin to HSA. This study shows that quercetin in the presence of peroxidase/hydrogen peroxide covalently links to proteins with a particularly high affinity for HSA and that this also may occur in vivo after exposure to quercetin. This provides further insights into the complex behavior of this major dietary flavonoid.     

潮土农田微生物研究进展

土壤微生物对不同施肥的响应和反馈对于评价和解释科学施肥具有极为重要的意义。本文总结了本课题组在我国华北平原潮土碳、氮、磷循环相关微生物对不同施肥,特别是对单施有机肥的响应方面的研究结果,明确了潮土地力提升过程中的微生物学机制。长期定位试验研究结果表明,长期平衡施肥,特别是施用有机肥能够显著增加潮土中有机碳和养分含量,特别是磷含量,进而改变土壤微生物群落结构,提高微生物生物量碳、转化酶活性、呼吸强度及微生物功能多样性(碳代谢活性),并且土壤微生物代谢熵与代谢热显著降低。相反,在缺素特别是缺磷条件下,土壤微生物不仅代谢效率低下,而且代谢过程会散逸相对多的热量、排放相对多的CO2,导致土壤质量明显下降。长期施用氮肥可增强潮土硝化活性、增加氨氧化细菌的数量和多样性,且无机氮肥比有机氮肥影响更显著;但是,科学施用氮肥的前提是必须合理地添加磷肥,才能更好地促进潮土作物生长、减少氮素损失和提升土壤地力。对于缺磷的潮土,长期施用磷肥,尤其是平衡施肥使得作物对菌根真菌(AMF)依赖性下降,进而导致土壤中AMF多样性下降,更多的土壤养分分配给其他微生物,有利于潮土农田地力的可持续性。潮土中一种土著微生物Bacillus asahii对长期施用有机肥的响应最为显著,该物种需要2~4 a会成为潮土中优势微生物,其有着独特的生理特征和丰富的代谢多样性,能够加速和促进其他微生物对潮土有机质累积和磷素循环过程的作用,在作物生长和土壤地力中起到"领军性"的作用。以上认知加深了对长期施用有机肥提升华北平原潮土地力过程中微生物学机制的认识,有助于指导调控土壤微生物更好地服务农田生态系统。     

生态系统健康及其评价研究进展

介绍了当前生态系统健康及其评价的研究进展,包括生态系统健康的概念、评价方法及指标等,并以农业生态系统健康为例进行了特别论述。最后指出目前研究中存在的主要问题和今后生态系统健康评价的研究方向。     

Bovine serum albumin nanoparticle promotes the stability of quercetin in simulated intestinal fluid

Quercetin (Que) is a flavonoid widely distributed in vegetables and fruits and exhibits strong antioxidant activity, but the poor stability of Que limits its function and application. The present study developed a nanoparticle (NP) using bovine serum albumin (BSA) as a matrix to encapsulate Que. The stability of encapsulated Que by BSA NP was tracked in a simulated intestinal fluid (SIF). The antioxidant activity of encapsulated Que was evaluated by the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) and 2,2'-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) radical scavenging assays. Furthermore, the stabilizing mechanism of Que by BSA NP was investigated, using scanning transmisson electron microscopy (STEM), dynamic light scattering (DLS), UV-vis, fluorescence spectrometry, and circular dichroism (CD). The results revealed that Que was effectively encapsulated by BSA and formed spherical NP (<10 nm). BSA NP not only promoted the stability of encapsulated Que but also kept the antioxidant activity of encapsulated Que. The driving forces for BSA-Que association were hydrophobic interaction and hydrogen bond, and the latter was involved in the mechanism of Que stabilization. This suggested that BSA NP could be a good carrier to deliver hydrophobic flavonols.     

南方稻区杂交中籼稻高产品种的库源结构及其优化调控规律研究进展

探明水稻高产品种的库源结构,对指导育种实践具有普遍意义。在大面积水稻生产中,利用品种自身的库源特征及种植地的生态和土壤肥力关键指标及其与高产栽培技术的相关性,确定品种高产优质高效栽培模式,不仅可节省因种栽培所需的人力、财力,还可加快新品种示范、推广进程。本文根据已报道资料,结合笔者20余年的研究结果,综合分析了杂交水稻高产品种的库源特征及其因种优化调控规律的研究进展。主要内容包括:(1)水稻高产品种的穗粒数以160~220粒为佳,这类品种在协调了"库"与"源"矛盾的同时,还较好地利用了基部绿叶的光合生产能力;大穗型品则应通过适当增施粒肥,充分发挥下部叶片的光合功能以提高结实率和千粒重。(2)采用扩"库"增"源"的高产栽培策略,增施氮肥以补充光合源,从而保证在高粒叶比情况下有较好的籽粒充实度。旱育秧比当地湿润育秧的增产量与海拔高度呈极显著正相关,与当地湿润育秧的产量水平呈极显著负相关;水稻高产高效氮肥施用量与地理位置和土壤肥力呈极显著线性关系。氮后移的增产效果与稻田地力呈显著负相关关系,并通过提高穗粒数和千粒重而增产。建立了以齐穗期剑叶SPAD值(X)预测粒肥高效施用量(Y)的简便适用新方法,Y=-30.798X+1 340.9,r=0.954 7**。形成了水稻高产与蓄水相结合的水分管理技术。(3)水稻高产栽插密度分别与施氮量和不同品种之间的穗粒数呈极显著负相关关系;每穗粒数偏少的品种更适宜强化栽培,生产上以选择传统栽培条件下的穗粒数不超过170粒的中小穗型品种为宜。前氮后移增产量(Y)与杂交组合穗粒数(X)的关系可表述为:Y=2 607.9-11.02X(R2=0.630 8),穗粒数≤237粒可作为采用前氮后移施肥法的杂交品种的选择指标。有待进一步补充和完善的研究内容主要有:适应机插、机收的杂交水稻品种"库""源"结构,杂交水稻前期苗情诊断与高产高效施肥技术,杂交水稻倒伏的早期监测与预防技术,和杂交水稻减氮增产高效技术。