酶的分子定向进化及其应用

酶的分子定向进化是20世纪90年代初兴起的一种蛋白质工程的新策略,是一种在生物体外模拟自然进化过程的、具有一定目的性的快速改造蛋白质的方法。该方法引起了生物催化技术领域的又一次革命。目前分子定向进化技术已被广泛应用于工业、农业及制药业等的相关领域。本文详细综述了酶的分子定向进化的概念、过程、基本策略及其核心技术,并着重介绍了酶的分子定向进化技术在提高酶的活力、稳定性、底物特异性和对映体选择性等几方面的应用及取得的相关成果。     

微生物代谢尼古丁的研究及其应用

尼古丁是烟叶中最主要的生物碱,也是影响烟叶品质的重要因素,其含量过高不但影响吸食的安全性,而且对环境也会造成危害。有些微生物能在烟叶醇化过程中代谢尼古丁,降低尼古丁的含量,而不影响烟叶原有的品质,并降低其对人类健康的危害。因此,尼古丁降解微生物有着非常好的应用潜力。本文综述了国内外尼古丁代谢微生物的种类、代谢途径、酶学研究、遗传研究以及相关应用研究的进展情况,展示了微生物方法和技术在处理烤烟尼古丁中的应用前景。     

微量热法在土壤微生物研究中的应用进展

一切生命过程都伴随着热效应。微量热法可对这些热效应进行精确的跟踪,并表征其过程。微量热法已广泛应用于医药、生化等研究领域,但在土壤微生物研究中却鲜有应用。本文简要介绍微量热法的原理和实验方法,综述其在土壤微生物研究中的应用现状并展望其应用前景,以期为土壤微生物研究提供新的思路和技术。     

植物性食品原料中植酸降解代谢与调控

植酸广泛存在于生物界中,其在植物性食品原料中常以植酸盐形式存在。植酸及其降解产物在植物生长发育和调控细胞的生物学进程中起重要作用。本文综述了植酸在植物性食品原料中的存在形式、分布、降解代谢及其调控和植酸酶性质,并对植物中植酸降解代谢与调控进行展望,以期为植酸降解和提高植物性食品原料营养价值研究提供参考。     

有效微生物群特点及其在种植业中的应用

阐述了有效微生物群（ＥＭ）的种类、用途、特点、性质与作用机理,有效微生物群在种植业中的研究与应用进展,包括提高土壤肥力,促进堆肥发酵和作物生长发育,增强植株抗逆能力,提高作物产量,改善产品品质等内容。     

解磷微生物及其在盐碱土中的应用研究进展

解磷微生物能够将土壤中难溶性磷酸盐转化为可供植物吸收利用的磷,在提高土壤有效磷含量、缓解植物盐碱胁迫损伤及修复盐碱土中表现出良好的应用前景.本文从解磷微生物的研究及应用现状入手,综述了盐碱土中解磷微生物的分离、解磷机制,同时阐述了盐碱耐受性和解磷能力关系及其在盐碱土修复中的应用进展,以期为利用耐盐碱解磷菌缓解植物盐胁迫...     

代谢谱技术及其在水稻研究中的应用

代谢谱技术是指某一个代谢途径中超过一个基因被干扰后,对该途径中的某种特定的代谢产物进行定量分析.代谢谱技术已被广泛用于品种分类与真实性鉴定、基因功能、代谢调控与系统生物学研究、转基因农作物的安全性评价等方面,并在农作物成分改良方面具有广阔的应用前景.代谢谱技术最早主要用于拟南芥的研究,在水稻中的应用目前相对较少.本文主...     

冀北辽河源油松天然林土壤微生物碳代谢特征研究

本文以冀北辽河源地区不同林龄油松天然林为研究对象,研究其土壤微生物生物量碳、微生物呼吸及微生物代谢熵随油松林龄的变化趋势。结果表明:随着油松天然林林龄的增加,土壤微生物生物量碳逐渐增加;而土壤微生物呼吸则呈现出先减小后增加的趋势;微生物代谢熵表现为随油松林林龄的增加而降低。相关性分析表明,土壤微生物生物量碳、微生物呼吸分别与微生物代谢熵之间呈现高度的极显著线性负相关。微生物生物量碳与微生物呼吸呈极显著正相关,但线性相关程度较弱。土壤微生物生物量碳和微生物呼吸与土壤温度和含水量均呈极显著正相关,而土壤微生物代谢熵则与土壤温度、土壤含水量呈极显著负相关。上述结果表明,在冀北辽河源地区,土壤微生物生物量碳、微生物呼吸、微生物代谢熵与油松天然林林龄密切相关。随着油松天然林林龄的增加,其土壤微生物活性增强,碳代谢效率增加,土壤质量及可持续利用潜力更高,土壤生态体系更加成熟。     

人工湿地中氮代谢微生物的共存策略及机理

人工湿地中氮元素的脱除主要依靠多种微生物的联合作用,因此氮代谢微生物的和谐共存成为人工湿地高效脱氮的基础。本文分析回顾了氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化菌、反硝化细菌及厌氧氨氧化菌等主要氮代谢微生物的共存策略及反应机理。     

木薯蚕五龄至化蛹蚕蛋白质代谢的研究

本文报道木薯蚕南一品种,从五龄起蚕至化蛹第一天血液蛋白质含量的动态变化。五龄起蚕血液蛋白质含量为30.4mg/ml,摄食木薯叶一天后,反而略有下降,为29.2mg/ml,第三天后回升,第五天开始急剧直线上升,吐丝时达最高量96.4mg/ml,为起蚕时含量的三倍多,预蛹期逐渐下降,化蛹第一天下降幅度最大。电子显微镜观察五龄第四天脂肪体细胞,细胞质内只见脂肪球,未见蛋白质颗粒。证明五龄期脂肪体合成蛋白质后释放到血液中,化蛹期血液蛋白质又转输入脂肪体,脂肪体由合成蛋白质部位转变为蛋白质贮藏部位,符合昆虫变态与蛋白质代谢的规律。     

蛋白质体外进化建库技术研究

蛋白质体外进化技术是蛋白质工程发展的一个里程碑,也是改造蛋白质的一种有效工具。它不仅具有重要的应用价值,而且有助于蛋白质结构与功能的研究。通过蛋白质体外进化技术已成功地改造了许多蛋白质,有些已应用于工农业生产。体外进化技术分为两步：建库和筛选。本文主要对蛋白质体外进化策略及对体外随机突变技术、DNA重组技术、利用活细胞自身修复系统构建突变文库等几种定向进化突变文库建立技术进行了介绍与论述,同时还对蛋白质体外进化技术的应用及与其它学科结合的研究前景进行了分析,为获得具有改进功能或全新功能的蛋白质提供理论基础。     

基于易错PCR技术的中性内切葡聚糖酶基因的定向进化

纤维素酶的工业应用一直受酶活性低,成本高的限制,为了提高中性内切葡聚糖酶的活性,本研究利用易错PCR技术对来自枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis )C-36的内切葡聚糖酶基因进行定向进化研究,在酶分子水平上改造内切葡聚糖酶分子.实验获得了最佳突变株b-15和b-28,其内切葡聚糖酶活力比亲本酶分别提高了2.1和3.6倍.序列分析表明:突变体b-15有6个碱基发生了突变,分别是A360G、T402A、A419T、T648A、A1208G和A1397T,导致4个氨基酸突变,分别是N134K、Q140L、N403S和Q466L;b-28只有1个碱基发生了突变,导致了398位Lys突变为Arg.通过SWISS-MODEL服务器模拟酶的三维结构,分析表明,b-15改变的4个氨基酸分别位于催化结构域的第4和第5个α螺旋之间的转角和结合结构域的第5个β折叠及第9和第10个β折叠之间的转角;b-28的突变位于结合结构域的第4个β折叠.同时,对获得的两株突变株b-15和b-28用正交试验优化产酶条件,优化后的酶活分别达到4.542和5.136 U/mL,是优化前的2.2和1.5倍.实验获得了酶活性提高的内切葡聚糖酶菌株,为进一步在分子水平研究内切葡聚糖酶的功能和其应用打下了基础,也为高酶活酶分子在其他高表达系统的表达提供了基础材料.     

基于非理性设计的肺炎克雷伯氏杆菌甘油脱水酶的分子定向进化

1,3-丙二醇是一种具有广泛应用前景和巨大市场潜力的平台化合物。在生物体转化甘油合成1,3-丙二醇的代谢途径中,甘油脱水酶是代谢途径的限速酶,然而自然界中的甘油脱水酶却存在着诸多的不足。本研究采用易错PCR技术对来源于肺炎克雷伯氏杆菌的甘油脱水酶进行非理性设计的分子定向进化,通过高通量筛选方法筛选获得了一个酶学性质得到了改善的突变酶γ-F97G。当以甘油作为酶催化的底物时,突变酶的酶比活力为（583.8±49.4）U/mg,相比较野生型的酶比活力提高了约94%;当以1,2-丙二醇作为酶催化底物时,突变酶的酶比活力为（147.9±5.5）U/mg,相比较野生型的酶比活力提高了约72%。经分析酶蛋白的三维结构后发现酶蛋白发生突变的位点属于远距离突变位点,实验结果表明远距离突变有时同样是一条优化和改善酶的酶学性质的好途径。     

大豆蛋白在山葡萄酒澄清处理中的应用研究

大豆蛋白即大豆产品所含蛋白质,是植物性的完全蛋白质,绿色安全。本文研究了大豆蛋白对山葡萄酒的澄清作用。确定了大豆蛋白作为山葡萄酒下胶剂的最佳作用条件,即在作用温度：20℃;PH值：3.00条件下,添加0.06%大豆蛋白,以边加边搅拌,每天在振荡器中振荡1h,持续3d,静置,自然澄清的作用方式,使山葡萄酒的澄清度达到89%。并与常规下胶剂明胶进行比较。大豆蛋白比明胶的澄清作用、稳定性更强,口感也更加醇和。     

东辽河水质演化及其对环境酸化的响应

根据东辽河流域的自然特征 ,以二龙山水库为界 ,将东辽河分成山区和平原区河流两段进行研究。采用主成分分析的方法 ,探讨了不同统计口径水质演化的年际和月变化特征。采用相关分析法 ,分析了水质演化与环境酸化之间的关系。东辽河流域水质污染较为严重 ,必需进行及时有效的综合整治 ;流域水质演化的动力学因子主要为有机污染类物质 ,平原片和全流域统计口径污染因素类似程度较高 ,从整个流域来看 ,二龙山水库以下的污染 (包括公主岭市的城市污水和梨树县的农业污染 )是一个不可忽视的因素 ;水质演化具有明显的逐月和年际变化规律 ;水质演化对环境酸化具有很好的响应。     

大豆蛋白在山葡萄酒澄清处理中的应用研究

大豆蛋白即大豆产品所含蛋白质,是植物性的完全蛋白质,绿色安全。本文研究了大豆蛋白对山葡萄酒的澄清作用。确定了大豆蛋白作为山葡萄酒下胶剂的最佳作用条件,即在作用温度:20℃;PH值:3.00条件下,添加0.06%大豆蛋白,以边加边搅拌,每天在振荡器中振荡1h,持续3d,静置,自然澄清的作用方式,使山葡萄酒的澄清度达到89%。并与常规下胶剂明胶进行比较。大豆蛋白比明胶的澄清作用、稳定性更强,口感也更加醇和。     

紫茎泽兰堆肥的质量及对土壤有机质、养分和微生物的影响

为紫茎泽兰是我国危害最严重的外来入侵植物,具有生物毒性,无害化处理与资源化利用可经济、有效地防除紫茎泽兰。试验检测了紫茎泽兰生物堆肥的质量,并将紫茎泽兰生物堆肥(M)、化肥(CF)和生物堆肥+化肥(CFM)分别施入土壤,利用培养试验比较了它们对土壤有机质、养分和微生物的影响,为客观评价紫茎泽兰生物堆肥质量、微生物毒性和肥效提供有益信息。结果表明,紫茎泽兰生物堆肥质量符合NY525-2011国家标准(水分除外),且优于自然堆肥。在120 d的培养期间,CF处理降低土壤真菌和放线菌数量,对细菌数量无显著影响;CFM和M处理可提高土壤有机质和微生物量碳、氮,增加土壤细菌、真菌和放线菌数量。在添加化肥的土壤中,培养前期的碱解氮、脲酶和蔗糖酶活性高于CK(不施肥),后期与CK无显著差异。在CFM和M处理的土壤中,碱解氮变化平缓,但持续高于CK,蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性显著高于CF和CK。因此,紫茎泽兰生物堆肥对土壤有机质、氮、微生物生物量及土壤酶活性的影响类似于普通有机肥。     

土壤宏蛋白质组学之土壤蛋白质提取技术的发展

随着土壤宏基因组学的日益成熟和发展,作为后基因组时代重要技术平台的土壤宏蛋白质组学越来越受到关注。土壤宏蛋白质组学的研究是解析土壤宏基因功能的重要手段之一,对于碳氮磷的生物地球化学循环以及土壤有机质积累的研究具有重大价值,可将蛋白信息与相关的生态系统过程联系起来。但是,土壤蛋白含量少,样品复杂程度高,极大限制了土壤蛋白的分离提取和进一步分析。因此,通过改进和优化土壤蛋白的提取技术,得到高浓度的蛋白是土壤宏蛋白质组学研究的前提条件。本文总结了近几年来土壤蛋白提取方法,并对其适用的土壤性质以及适用的不同种类和功能的蛋白进行了分析。此外,本文也对现有的土壤蛋白提取技术以及土壤蛋白鉴定技术的方法改进进行了探讨。     

不同种类微生物及其碳酸酐酶对土壤-灰岩系统钙镁锌元素迁移作用的土柱模拟实验研究

通过土柱模拟实验研究了筛选自西南岩溶区的典型细菌、真菌、放线菌对石灰岩的溶蚀动态及作用效果,并研究了这3种类群微生物及其碳酸酐酶(CA)对土壤-灰岩系统Ca、Mg、Zn元素迁移的影响。结果表明:①实验所用的典型细菌、真菌、放线菌均对石灰岩有较强的溶蚀作用,但是不同类群的微生物对石灰岩的溶蚀效果不同,溶蚀后石灰岩的表面形貌变化不同,其中,真菌的溶蚀效果最显著,放线菌和细菌次之;②典型细菌、真菌、放线菌对不同元素迁移的影响不同,对于Zn2 、Ca2 的迁移影响而言,真菌>放线菌>细菌>无菌对照组;对于Mg2 的迁移影响而言,细菌>真菌>放线菌>无菌对照组;③一定范围内温度增加对Ca、Mg、Zn3种元素的迁移有不同程度的促进作用;④土柱淋出液中CA平均活性与Ca、Mg、Zn3种元素的总淋失量之间存在一定的正相关关系,说明CA对这3种元素的迁移具有一定的影响,且因不同元素而异。本研究结果对于评价不同类群微生物在生物岩溶及岩溶系统元素迁移中的作用和地位提供了一定的科学依据。