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水污染达峰后元素比例失衡引发的新环境风险:以广东沿海为例

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环境科学学报 2024年第5期44卷 138-148页

作者：黄华关翔鸿成晓倩吴宇伦何旭光吴海珍邱光磊韦朝海华南理工大学环境与能源学院广州510006 华南理工大学生物科学与工程学院广州510006

针对人类活动和环境变化对水质可能带来的影响,本研究收集了广东省沿海城市群入海口水质监测数据,分析了近岸环境的营养元素化学计量及微量元素浓度时空变化的趋势;通过综合污染指数法,评估了2015—2022年间的生态风险演变,利用相关性... 详细信息

针对人类活动和环境变化对水质可能带来的影响,本研究收集了广东省沿海城市群入海口水质监测数据,分析了近岸环境的营养元素化学计量及微量元素浓度时空变化的趋势;通过综合污染指数法,评估了2015—2022年间的生态风险演变,利用相关性分析与相关网络分析解析了近岸水环境演变过程中水溶液性质群集间的关联及聚集,最后通过主成分分析揭示了驱动水溶液性质相互作用的关键影响因素.结果表明:广东省河口水体的主要污染物指标在浓度上受到了控制,但B/C、C/N和C/P比值等逐步偏离其自然本底比值,导致水体的微生物能量利用、营养物质固定和元素矿化效率受阻,水质特征不利于进一步的自然利用,干预了水生态的自净化机制与能力;在气候变化影响下的元素比例失衡、限制性元素匮乏等因素将会限制水体的功能发挥,从而引发新的环境风险.由相关性分析和主成分分析可知,亲和组分浓度受多种效应相近的物理化学作用而产生群集效应,由此构建了复杂的元素耦合体系.生态条件和水文环境的快速变化动摇了元素间的比例链条,因此,需建立排放尾水-河流-入海口-海洋联通的水溶液性质的信息反馈,未来的水环境管理应综合考虑水文特征、污染物总量和元素比例阈值.

关键词：近岸环境营养盐重金属生态风险水溶液性质

威克汉姆西弗酵母遗传操作系统的建立及其合成四乙酰基植物鞘氨醇的应用

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生物工程学报 2024年

作者：刘浏尹正安潘力华南理工大学生物科学与工程学院

威克汉姆西弗酵母(Wickerhamomyces ciferrii)是一种异宗生殖的非常规酵母，能够大量生产并分泌四乙酰基植物鞘氨醇（tetraacetyl phytosphingosine， TAPS）。本研究通过选取2个自主复制元件(CEN、2μ)并挖掘11个内源启动子元件以建立... 详细信息

威克汉姆西弗酵母(Wickerhamomyces ciferrii)是一种异宗生殖的非常规酵母，能够大量生产并分泌四乙酰基植物鞘氨醇（tetraacetyl phytosphingosine， TAPS）。本研究通过选取2个自主复制元件(CEN、2μ)并挖掘11个内源启动子元件以建立威克汉姆西弗酵母中的遗传操作系统，发现过量表达鞘脂代谢内部途径的Syr2和Lcb2能显著提高TAPS的产量。同时使用逆转录聚合酶链式反应(reverse transcription-polymerase chain reaction， RT-PCR)和流式细胞术建立了威克汉姆西弗酵母单倍体交配型鉴定方法，从双倍体ATCC14091出发，筛选到5株单倍体菌株。其中a-型单倍体W.c 140生产TAPS水平最高，产量达到4.74 mg/g，滴度达到32.61 mg/L。使用常压室温等离子体诱变(atmospheric and room temperature plasma， ARTP)技术和本研究构建的遗传操作技术获得诱变菌株W.c 140-A9和W.c 140-A11及过表达重组菌株W.c 140 OELcb2和W.c 140 OESyr2。与出发株W.c 140相比，诱变株TAPS产量分别提高了61.39%和67.09%。过表达重组菌株产量提高至原来的2.24和2.56倍，达到10.60 mg/g和12.14 mg/g，超过了双倍体ATCC14091的产量。本研究所构建的遗传操作系统和获得的出发菌株为后续在威克汉姆西弗酵母中建立更多遗传工程技术奠定了基础。

关键词：威克汉姆西弗酵母四乙酰基植物鞘氨醇鞘脂代谢启动子筛选单倍体筛选

静电纺纳米纤维表面形貌的制备及其生物医学应用

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2236-2248页

作者：文美玲高翔刘阳安美文太原理工大学生物医学工程学院生物医学工程研究所材料强度与结构冲击山西省重点实验室太原030024 太原理工大学生物医学工程学院纳米生物材料与再生医学研究中心太原030024

通过模仿天然细胞外基质的成分和结构特性对材料表面形貌进行设计与调控,可获得新型仿生材料,并广泛应用于生物医学领域。其中,静电纺纳米纤维通过调控孔隙率、比表面积及微纳米结构等,可以模拟天然细胞外基质的结构,实现其生物功能。... 详细信息

通过模仿天然细胞外基质的成分和结构特性对材料表面形貌进行设计与调控,可获得新型仿生材料,并广泛应用于生物医学领域。其中,静电纺纳米纤维通过调控孔隙率、比表面积及微纳米结构等,可以模拟天然细胞外基质的结构,实现其生物功能。本文将提供不同表面形貌电纺纤维的概述。首先介绍静电纺丝的原理、设备和参数,然后讨论电纺纤维的4种表面形貌:纳米孔、串晶、沟槽和皱缩结构的制备原理、方法及在生物医学领域的应用,并对该领域相关研究和研究现状进行评价。

关键词：静电纺丝纤维材料表面形貌生物医学应用组织工程

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钛植入物表面抗菌涂层的研究进展

生物医学工程学杂志 2024年第1期41卷 191-198页

作者：贺旭宏郭柴琼刘轩妤王玉辉梁紫微连小洁胡银春黄棣(综述) 魏延(审校) 太原理工大学生物医学工程学院生物医学工程系纳米生物材料与再生医学研究中心太原030024 太原理工大学生物医学工程研究所太原030024

近年来,钛及钛合金等骨植入材料以其卓越的机械性能和良好的生物相容性广泛应用于生物医学领域。然而在临床实践中,细菌在材料表面的黏附以及术后感染问题可能导致植入失败。根据抗菌机制,本文从抗细菌黏附、接触杀菌和光控杀菌等方面... 详细信息

近年来,钛及钛合金等骨植入材料以其卓越的机械性能和良好的生物相容性广泛应用于生物医学领域。然而在临床实践中,细菌在材料表面的黏附以及术后感染问题可能导致植入失败。根据抗菌机制,本文从抗细菌黏附、接触杀菌和光控杀菌等方面详细阐述了钛植入物的抗菌表面设计。通过采用不同技术对钛或基于钛的合金植入物进行表面修饰,抑制细菌黏附并促进骨整合,将扩大多功能钛基植入物在骨科领域的应用范围。

关键词：钛植入物生物相容性抗菌能力金属离子抗菌

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腺苷酸环化酶在大肠杆菌中的表达及初步应用

现代食品科技 2024年第3期40卷 65-73页

作者：宋捷郑穗平华南理工大学生物科学与工程学院广东广州510006

腺苷酸环化酶(Adenylate Cyclase,AC)对酶法合成环单磷酸腺苷(Cyclic Adenosine Monophosphate,cAMP)至关重要,它催化三磷酸腺苷(Adenosine Triphosphate,ATP)生成cAMP和焦磷酸(PPi)。本研究将Thermomonospora echinospora来源的AC(TeAC)在大肠杆菌中进行异源表达,经过亲和层析纯化蛋白后进行酶学性质的分析,并进一步将其用于cAMP的催化合成。在16℃下诱导重组大肠杆菌表达TeAC后,利用Ni柱亲和层析纯化TeAC,经过SDS-PAGE分析表明目的蛋白条带为40 ku,与预期蛋白大小一致。重组TeAC酶的最适温度为50℃,最适pH值为10.5。经酶动力学分析,测得该酶对底物ATP催化的动力学参数米氏常数(Km)=115.1 mmol/L,最大反应速度(V_(max))=64.52μmol/(mg·min),催化常数(Kcat)=8.13 s^(-1)。用TeAC催化底物ATP反应11 h后cAMP产量可达19.1 g/L。该研究成功表达了一种具有高效催化性能的TeAC,并将其应用于cAMP的催化合成时有较高的产量和生产效率,为酶法合成cAMP的应用研究奠定了基础。

关键词：腺苷酸环化酶环单磷酸腺苷大肠杆菌

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外侧楔形鞋垫对足踝生物力学影响的有限元分析

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医用生物力学 2024年第3期39卷 469-475页

作者：杜玮瑾陈维毅郭媛太原理工大学生物医学工程学院太原030024

目的探究外侧楔形鞋垫对足踝内部组织(包括足骨、关节和韧带)的生物力学影响。方法建立并验证足踝-鞋垫-地面三维有限元模型,探究步态3个关键瞬间赤足模型和鞋垫干预模型的足底压力分布、关节接触压力、跖骨及主要韧带的应力。结果 5... 详细信息

目的探究外侧楔形鞋垫对足踝内部组织(包括足骨、关节和韧带)的生物力学影响。方法建立并验证足踝-鞋垫-地面三维有限元模型,探究步态3个关键瞬间赤足模型和鞋垫干预模型的足底压力分布、关节接触压力、跖骨及主要韧带的应力。结果 5°外侧楔形鞋垫模型足底峰值压力比赤足模型减小65.8%。鞋垫干预使楔舟关节处峰值接触压力减小;距下关节处峰值接触压力和第4、5跖骨处峰值应力增大。结论本研究量化评估了外侧楔形鞋垫对足踝各部分的生物力学影响,提出了可适当减小外侧楔形鞋垫第4、5跖骨处倾斜角度的设计建议。

关键词：外侧楔形鞋垫足底压力分布关节接触压力有限元分析生物力学

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尿素通过提高Nitrosospira丰度促进酸性土壤中的氨氧化作用

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分子植物育种 2024年第21期 7230-7240页

作者：詹漫君楚玉灿罗剑飞林炜铁华南理工大学生物科学与工程学院

本研究旨在通过探究酸性土壤中的氨氧化作用，提供制定合理施肥策略的科学依据。采用土壤微宇宙实验、液体培养和传代培养，研究尿素对酸性土壤氨氧化作用及其微生物群落的影响。结果表明，三种酸性土壤尿素组的平均硝化速率显著高于空... 详细信息

本研究旨在通过探究酸性土壤中的氨氧化作用，提供制定合理施肥策略的科学依据。采用土壤微宇宙实验、液体培养和传代培养，研究尿素对酸性土壤氨氧化作用及其微生物群落的影响。结果表明，三种酸性土壤尿素组的平均硝化速率显著高于空白对照组和铵态氮肥组(P科学依据。

关键词：尿素酸性土壤硝化作用群落结构氨氧化细菌微宇宙实验传代培养

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过表达Yap1增强黑曲霉葡萄糖氧化酶分泌

现代食品科技 2024年

作者：陈鑫潘力华南理工大学生物科学与工程学院

过量活性氧积累会引起氧化应激，破坏胞内稳态。该研究进行了黑曲霉野生型、转录因子敲除株ΔYap1在正常和氧化应激条件下的全基因组规模的转录差异研究。结果表明：当黑曲霉遭遇氧化应激时，Yap1通过激活超氧化物歧化酶、过氧化物酶等... 详细信息

过量活性氧积累会引起氧化应激，破坏胞内稳态。该研究进行了黑曲霉野生型、转录因子敲除株ΔYap1在正常和氧化应激条件下的全基因组规模的转录差异研究。结果表明：当黑曲霉遭遇氧化应激时，Yap1通过激活超氧化物歧化酶、过氧化物酶等抗氧化酶的表达，增强其抗活性氧的能力。同时构建了葡萄糖氧化酶表达菌株，并将转录因子Yap1整合至此菌株基因组中，该菌株胞内活性氧水平较出发菌株降低了55%，达到了283.61A.U./mg，并且葡萄糖氧化酶的酶活提高了102%，达到了321.36 U/m L，总分泌蛋白水平提升了38%，达到了26.11 mg/m L。该研究通过转录组测序揭示了黑曲霉是以转录因子Yap1为主应对胞内氧化应激，并且通过过表达Yap1可以降低其胞内活性氧水平，同时也增加其蛋白分泌能力，为工业提高蛋白（酶）的产量提供参考。

关键词：黑曲霉氧化应激葡萄糖氧化酶

黄瓜新杆菌漆酶的表征及在工业染料脱色中的应用

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现代食品科技 2024年

作者：徐开凤霍滢郑穗平华南理工大学生物科学与工程学院

漆酶具有染料脱色、织物表面改性和纺织品漂白的能力，因此在纺织工业中有着广泛的用途。筛选一种具有碱稳定性且适合纺织染料脱色应用的漆酶具有挑战性。本研究从黄瓜新杆菌（Neobacillus cucumis）中获得了一种新型碱性漆酶LacNC，并... 详细信息

漆酶具有染料脱色、织物表面改性和纺织品漂白的能力，因此在纺织工业中有着广泛的用途。筛选一种具有碱稳定性且适合纺织染料脱色应用的漆酶具有挑战性。本研究从黄瓜新杆菌（Neobacillus cucumis）中获得了一种新型碱性漆酶LacNC，并在大肠杆菌中进行了表达。LacNC是一种单体蛋白，其分子量大小为58 ku。LacNC以2,6-二甲氧基苯酚、丁香醛连氮（SGZ）和愈创木酚分别作为底物，其最适p H值分别为6.0、7.0和8.0。以愈创木酚为底物，LacNC最适温度为55℃。LacNC在p H值5.0～11.0范围内保持85%以上活性。在40℃孵育1 h后，保持80%以上活性。此外，LacNC对靛蓝胭脂红和孔雀石绿处理3 h，脱色率分别为90%和80%以上，对活性黑B的脱色率在24 h可达85%。综上所述，该研究获得了一种新型碱性漆酶，在碱性条件下对合成染料展现出较高的脱色效率，表明该漆酶是用于纺织工业废水处理的环保候选者。

关键词：基因挖掘碱性漆酶碱稳定性纺织工业染料脱色