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生物固氮：促进化肥减施增效，助力农业绿色发展

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生物技术通报 2019年第10期35卷 I0001-I0002页

作者：燕永亮中国农业科学院生物技术研究所

在自然界中,某些原核微生物通过自身编码的固氮酶系统在常温常压下将空气中的氮素转化为铵,这一过程被称为生物固氮。据联合国粮农组织统计,地球上结合态氮总量有70%来源于生物固氮,每年全球微生物固定的氮素量可达2亿吨,约占全球作物... 详细信息

在自然界中,某些原核微生物通过自身编码的固氮酶系统在常温常压下将空气中的氮素转化为铵,这一过程被称为生物固氮。据联合国粮农组织统计,地球上结合态氮总量有70%来源于生物固氮,每年全球微生物固定的氮素量可达2亿吨,约占全球作物需氮量的3/4,相当于工业生产氮肥的3倍多。通过生物固氮为农作物提供氮源、提高产量、降低化肥用量、减少生产成本,是最节能、环保、生态友好的氮素供应方式。

关键词：联合国粮农组织生态友好生物固氮工业生产氮素转化原核微生物农业绿色发展常温常压

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农业合成生物研发与风险管理

中国农业科技导报 2022年第12期24卷 160-166页

作者：王旭静燕永亮王友华唐巧玲焦悦王志兴中国农业科学院生物技术研究所北京100081 农业农村部科技发展中心北京100176

合成生物技术作为农业科技领域的战略高新技术,具有会聚研究的特性,为解决光合作用、生物固氮、生物抗逆等世界性农业难题提供了途径和方案,为促进生物经济的可持续发展注入了新动能,已成为全球科技竞争的战略制高点。本文综述了农业合... 详细信息

合成生物技术作为农业科技领域的战略高新技术,具有会聚研究的特性,为解决光合作用、生物固氮、生物抗逆等世界性农业难题提供了途径和方案,为促进生物经济的可持续发展注入了新动能,已成为全球科技竞争的战略制高点。本文综述了农业合成生物技术的国内外研发与应用现状、存在的潜在风险点以及安全管理策略,以期为我国农业合成生物技术研发与安全管理提供借鉴。

关键词：农业合成生物研发潜在风险安全监管

固氮模块在耐辐射异常球菌底盘中的表达特性分析

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中国农业科技导报 2023年第5期25卷 77-86页

作者：邱雪萌郑娟薛威毋少宇祁陈韩月月燕永亮战嵛华中国农业科学院生物技术研究所北京100081

利用生物技术方法将固氮模块转入真核细胞实现真核生物自主固氮具有重大科学意义和应用价值,迄今为止始终未能获得具有自主固氮能力的真核生物。为了探究固氮模块在真核底盘中的表达适配性,以进化地位介于原核生物和真核生物之间的极端... 详细信息

利用生物技术方法将固氮模块转入真核细胞实现真核生物自主固氮具有重大科学意义和应用价值,迄今为止始终未能获得具有自主固氮能力的真核生物。为了探究固氮模块在真核底盘中的表达适配性,以进化地位介于原核生物和真核生物之间的极端微生物耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans)R1为底盘,将类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)WLY78的固氮模块导入耐辐射异常球菌中获得重组耐辐射异常球菌R78,并利用qPCR(quantitative real-time PCR)和Western Blot等方法,同时结合转录组分析,对重组耐辐射异常球菌的表达特性进行探究。结果表明,重组耐辐射异常球菌固氮模块中的9个固氮基因均能够正常转录,但是固氮酶铁蛋白的翻译受到影响;转录组测序结果显示,参与能量传递、氮代谢以及铁硫转运的相关基因的表达变化可能是影响重组菌株中固氮酶表达的限制因子。以上研究结果为进一步的固氮模块设计和微生物底盘优化,并最终构建人工高效固氮装置奠定了理论基础。

关键词：生物固氮耐辐射异常球菌固氮模块底盘适配

不同玉米品种抗感MRDV与防御酶活性的关系

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华中农业大学学报 2003年第2期22卷 114-116页

作者：梁琼燕永亮侯明生华中农业大学植物科学技术学院武汉430070

对不同玉米品种感染玉米粗缩病毒 (MRDV)后体内过氧化物酶、多酚氧化酶及超氧化物歧化酶酶活性的变化进行了研究。结果表明 ,发病后不论抗病品种还是感病品种 ,玉米叶片中过氧化物酶和多酚氧化酶活性均呈上升趋势 ,而超氧化物歧化酶活... 详细信息

对不同玉米品种感染玉米粗缩病毒 (MRDV)后体内过氧化物酶、多酚氧化酶及超氧化物歧化酶酶活性的变化进行了研究。结果表明 ,发病后不论抗病品种还是感病品种 ,玉米叶片中过氧化物酶和多酚氧化酶活性均呈上升趋势 ,而超氧化物歧化酶活性却因病毒的侵染而降低。各指标的变化幅度与品种抗感病性明显相关 :抗病品种发病后过氧化物酶活性上升 6 2 .5 % ,多酚氧化酶活性升达 11.75倍 ,而感病品种发病后仅分别上升2 5 .2 %及 74 .4 % ;抗、感病品种感染病毒后超氧化物歧化酶活性分别下降 39.3%和 10 .2 %。

关键词：玉米粗缩病毒过氧化物酶多酚氧化酶超氧化物歧化酶酶活性品种抗性

假单胞菌碳代谢抑制调控系统各组分的功能及作用机制

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中国农业科技导报 2014年第2期16卷 67-73页

作者：弓湃尚立国战嵛华燕永亮林敏中国农业科学院生物技术研究所北京100081

在复杂的生存环境中,微生物通过碳代谢抑制作用(CCR)优先利用优势碳源,同时抑制非优势碳源的使用,进而达到最佳的生长和代谢过程。碳代谢抑制调控在细菌中普遍存在,但在不同物种间存有差异。大肠杆菌中以CRP蛋白为核心,而假单胞菌的碳... 详细信息

在复杂的生存环境中,微生物通过碳代谢抑制作用(CCR)优先利用优势碳源,同时抑制非优势碳源的使用,进而达到最佳的生长和代谢过程。碳代谢抑制调控在细菌中普遍存在,但在不同物种间存有差异。大肠杆菌中以CRP蛋白为核心,而假单胞菌的碳代谢抑制调控以CbrAB-CrcZ-Crc为核心发挥作用,其中Crc蛋白是一个全局性的调控因子,CrcZ是一个新发现的非编码调控RNA,二元调控系统CbrAB控制CrcZ的表达,整个过程的调控复杂且高效。将国际上最新的相关进展与本实验室工作相结合,详细介绍了假单胞菌属中CbrAB-CrcZ-Crc调控系统的作用机制,有助于提高对微生物碳代谢抑制调控以及环境适应机制的认识。

关键词：碳代谢抑制调控假单胞菌 CbrAB CrcZ Crc

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RNA聚合酶σ^S亚基的研究进展

生物技术通报 2009年第12期25卷 1-5页

作者：李燕燕永亮林敏平淑珍中国农业科学院生物技术研究所北京100081

σS(RpoS)是大肠杆菌RNA聚合酶的一个亚基。在压力情况下,如高温、酸、渗透冲击、营养缺陷和生长进入稳定期等能够被诱导,并在一定程度上能够取代σ70与核心酶结合形成全酶,从而激活多数σS-依赖的基因的转录。对RpoS调控的基因和它们... 详细信息

σS(RpoS)是大肠杆菌RNA聚合酶的一个亚基。在压力情况下,如高温、酸、渗透冲击、营养缺陷和生长进入稳定期等能够被诱导,并在一定程度上能够取代σ70与核心酶结合形成全酶,从而激活多数σS-依赖的基因的转录。对RpoS调控的基因和它们的启动子序列、调控方式以及它自身的调控进行了简单的综述。

关键词： RpoS 基因调控 RNA聚合酶

根际固氮微生物功能基因组及微生物肥料研究进展

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中国农业科技导报 2011年第5期13卷 93-101页

作者：燕永亮李力李俊中国农业科学院生物技术研究所北京100081 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

固氮微生物为植物提供了大量的氮素来源,开展生物固氮的研究对缓解我国粮食短缺、能源消耗、环境污染等重大社会问题具有重要意义。综述了国际上关于固氮微生物功能基因组学以及微生物肥料产业的发展状况,并以巴西、阿根廷等国家在农业... 详细信息

固氮微生物为植物提供了大量的氮素来源,开展生物固氮的研究对缓解我国粮食短缺、能源消耗、环境污染等重大社会问题具有重要意义。综述了国际上关于固氮微生物功能基因组学以及微生物肥料产业的发展状况,并以巴西、阿根廷等国家在农业生产中的节肥增产的成功经验进行了案例分析。针对目前我国微生物肥料产业的发展状况以及行业前景提出了建设性意见,认为在功能基因组学平台上加强对固氮微生物基因表达调控及与宿主互作机制的研究将为后续开发性能优良的高效固氮、综合抗逆的固氮微生物工程菌株奠定重要理论基础。

关键词：生物固氮功能基因组学微生物肥料

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信号转导蛋白P_Ⅱ的研究进展

生物技术通报 2011年第9期27卷 5-9页

作者：王瑞代淑贤燕永亮平淑珍中国农业科学院生物技术研究所北京100081

PⅡ蛋白是一种信号转导蛋白,存在于细菌、古细菌和植物中,该蛋白通过调节信号传导酶的活性来控制细胞内的碳、氮代谢。就PⅡ蛋白的结构、功能以及在细菌和植物中PⅡ蛋白的研究进行了系统阐述。

关键词： PⅡ蛋白信号转导碳、氮代谢功能

斯氏假单胞菌A1501固氮新基因PST1305的功能分析

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微生物学报 2009年第5期49卷 580-584页

作者：樊慧俐燕永亮李燕平淑珍张维陈明林敏陆伟中国农业科学院生物技术研究所北京100081

【目的】研究斯氏假单胞菌A1501基因组"固氮岛"中PST1305基因在A1501生物固氮过程中所起的作用。【方法】利用同源重组与三亲接合的方法构建PST1305的非极性突变株。乙炔还原法测定固氮酶活。RT-PCR分析PST1305基因与其周围基因转录单... 详细信息

【目的】研究斯氏假单胞菌A1501基因组"固氮岛"中PST1305基因在A1501生物固氮过程中所起的作用。【方法】利用同源重组与三亲接合的方法构建PST1305的非极性突变株。乙炔还原法测定固氮酶活。RT-PCR分析PST1305基因与其周围基因转录单元的关系,Real-TimePCR比较PST1305在最佳固氮与非固氮条件下表达水平的差异。【结果】突变株np1305的固氮酶活显著降低,功能互补菌株np1305 Comp能基本恢复细胞的固氮作用。PST1305与其上游的nifB、fdxN、下游的nifQ等基因位于同一个转录单元,组成一个操纵子。基因芯片表明,PST1305基因在固氮比非固氮条件下表达量显著上调(约38.7倍),Real-Time PCR验证支持这一结果。【结论】PST1305基因参与固氮过程,其突变会影响固氮酶的活性,该基因可能通过参与A1501固氮酶电子传递或者固氮酶的氧保护过程影响固氮效率。

关键词：斯氏假单胞菌A1501 生物固氮 Real-Time PCR 固氮新基因