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“新质生产力”背景下地壳波动学术思想的传承与创新——评金之钧等的论文《沉积盆地波动过程分析:研究现状与展望》

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地学前缘 2024年第1期31卷 550-551页

作者：吴怀春中国地质大学(北京)生物地质与环境地质国家重点实验室北京100083 中国地质大学(北京)海洋学院北京100083 教育部深时数字地球前沿科学中心北京100083

从地球系统科学的角度来看,波动作为地球不同圈层结构运动的基本形式之一,涵盖了沉积盆地演化及其资源成藏过程。围绕沉积盆地的波动性,金之钧教授及其团队在过去30年间取得了丰硕的理论和实践成果,并于2024年1月在《地学前缘》发表了... 详细信息

从地球系统科学的角度来看,波动作为地球不同圈层结构运动的基本形式之一,涵盖了沉积盆地演化及其资源成藏过程。围绕沉积盆地的波动性,金之钧教授及其团队在过去30年间取得了丰硕的理论和实践成果,并于2024年1月在《地学前缘》发表了题为《沉积盆地波动过程分析:研究现状与展望》的综述文章(DOI:10.13745/***.2024.1.30)。该文系统地概述了盆地波动过程分析的基本内涵,全面梳理了相关研究内容;深入剖析了盆地波动过程对油气形成与富集的控制作用,充分揭示了其在石油地质领域的重要科学价值;前瞻性地指明了盆地波动研究的未来发展方向,为圈层相互作用与油气成藏综合研究提供了新思路。

关键词：沉积盆地地球系统科学波动过程分析油气形成石油地质成藏过程圈层结构研究现状与展望

四氢嘧啶生物合成及其关键酶生化特性研究进展

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生物工程学报 2024年第6期40卷 1620-1643页

作者：许慧娴陈永涛黄建忠陶勇柯崇榕杨欣伟福建师范大学生命科学学院工业微生物发酵技术国家地方联合工程研究中心工业微生物教育部工程研究中心福建福州350108 中国科学院微生物研究所中国科学院微生物生理与代谢工程重点实验室北京100101

相容性溶质是微生物分泌的一类高水溶性有机渗透物,以适应高盐度和高渗透压等极端环境。四氢嘧啶(ectoine)作为一种重要的相容性溶质,对核酸、蛋白、生物膜以及细胞具有修复和保护作用,广泛应用于化妆品、生物制剂、酶工业和医疗等领域... 详细信息

相容性溶质是微生物分泌的一类高水溶性有机渗透物,以适应高盐度和高渗透压等极端环境。四氢嘧啶(ectoine)作为一种重要的相容性溶质,对核酸、蛋白、生物膜以及细胞具有修复和保护作用,广泛应用于化妆品、生物制剂、酶工业和医疗等领域,每公斤市场售价约为1000美元,全球每年需求量高达1.5万t。嗜盐菌是四氢嘧啶天然合成的微生物来源,但其需在高盐培养基中生长,工业化生产存在设备腐蚀以及成本高昂等问题。随着功能基因组学、系统生物学和合成生物学的快速发展,利用代谢工程等手段构建四氢嘧啶高产细胞工厂成为当前重要的研究方向,工程化大肠杆菌的四氢嘧啶最高产量已达131.8g/L,产率为1.37g/(L·h)。本文主要围绕四氢嘧啶的合成途径、关键酶的生化特性以及四氢嘧啶生物合成等方面进行综述,以期阐明其研究现状并为四氢嘧啶的工业生产提供思路和方向。

关键词：四氢嘧啶相容性溶质生物合成代谢工程

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胞磷胆碱的合成策略及研究进展

生物工程学报 2024年第6期40卷 1644-1660页

作者：唐雅倩林彩宝柯崇榕陶勇黄建忠杨欣伟福建师范大学生命科学学院工业微生物发酵技术国家地方联合工程研究中心工业微生物教育部工程研究中心福建福州350108 中国科学院微生物研究所中国科学院微生物生理与代谢工程重点实验室北京100101

胞磷胆碱(cytidine-5′-diphosphatecholine,CDP-choline)是磷脂酰胆碱和乙酰胆碱的前体,参与形成细胞膜磷脂双分子层并能够稳定神经递质系统,对脑损伤引起的功能和意识障碍、帕金森病、抑郁症以及青光眼等均有疗效,在临床医学和保健品... 详细信息

胞磷胆碱(cytidine-5′-diphosphatecholine,CDP-choline)是磷脂酰胆碱和乙酰胆碱的前体,参与形成细胞膜磷脂双分子层并能够稳定神经递质系统,对脑损伤引起的功能和意识障碍、帕金森病、抑郁症以及青光眼等均有疗效,在临床医学和保健品领域已有应用。胞磷胆碱的化学合成工艺需要采用昂贵且有毒的试剂且会产生各种副产物,工业化生产成本高,正逐步被生物合成法替代。生物合成法分为微生物发酵法和生物催化法两种:微生物发酵法原料相对低廉,但转化率低、分离纯化工艺繁杂;生物催化法分为细胞高密度培养和体外催化合成2个阶段,合成工艺繁杂,但转化率高、提取成本相对较低,是目前工业化生产的主要方式。本文综述了胞磷胆碱的化学合成和生物合成进展,重点介绍胞磷胆碱的代谢途径及生物催化合成工艺,以期为胞磷胆碱的工业化生产提供思路。

关键词：胞磷胆碱化学合成生物合成生产策略

茶树ARR-B基因家族的鉴定和表达模式分析

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种子 2024年第4期43卷 7-16,26页

作者：姚新转吕纪开王芬章文益吕立堂贵州大学茶学院贵阳550025 贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院/山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室/贵州省农业生物工程重点实验室贵阳550025

ARR-B基因作为细胞分裂素信号转导的正向调节因子,在植物发育及抗逆过程中发挥着重要作用。本研究基于茶树基因组数据库,利用生物信息学软件成功鉴定出23个茶树ARR-B基因,并对其基因结构、进化关系、保守结构域、染色体定位、启动子顺... 详细信息

ARR-B基因作为细胞分裂素信号转导的正向调节因子,在植物发育及抗逆过程中发挥着重要作用。本研究基于茶树基因组数据库,利用生物信息学软件成功鉴定出23个茶树ARR-B基因,并对其基因结构、进化关系、保守结构域、染色体定位、启动子顺式作用元件以及八大组织和四种胁迫中的转录组数据等进行分析,并基于以上数据对福鼎大白茶树进行盐胁迫处理后利用荧光定量PCR技术验证表达水平。结果表明,茶树ARR-B基因家族有23个成员且在不同染色体上分布不均;根据系统进化树将茶树ARR-B基因分为9类且与拟南芥ARR-B基因同源性很高;茶树ARR-B基因相同亚家族的基因结构和保守结构域基本一致;茶树ARR-B基因在茎和根组织中具有较高的表达水平及在干旱、低温、盐和茉莉酸甲酯胁迫处理下存在差异表达;实时荧光定量PCR结果可知,经盐胁迫处理后,8个茶树ARR-B基因表达水平与转录组数据存在差异。本研究初步分析了茶树ARR-B基因家族的功能和抗逆作用,为进一步研究茶树的生长发育提供参考和依据。

关键词：茶树 ARR-B基因家族生物信息学分析基因组鉴定

C基因沉默的小反刍兽疫病毒Nigeria 75/1株反向遗传学系统的建立

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病毒学报 2024年第3期40卷 563-573页

作者：李菊石晓玲杨晓莉杨东亮毕冬琳刘方程张潇文李琼毅柏家林西北民族大学细胞基质疫苗关键技术与产业化教育部工程研究中心兰州730030 西北民族大学生命科学与工程学院兰州730030 西北民族大学生物医学研究中心生物工程与技术国家民委重点实验室兰州730030 兰州交通大学生物化工学院兰州730070

为建立小反刍兽疫病毒(Peste des petits ruminants virus,PPRV)反向遗传学体系,本研究以PPRV Nigeria75/1疫苗株基因组序列为基础,PCR分7个片段扩增病毒基因组,运用重叠延伸PCR(Gene splicing by overlap extension PCR,SOE-PCR)在3’端引入锤头状核酶(Hammerhead ribozyme,HamRz)、5’端引入丁型肝炎病毒核酶(Hepatitis D virus ribozyme,HdvRz)和T7终止子,构建PPRV全长cDNA感染性克隆质粒pBluescript SK-PPRV,进一步构建C基因沉默的病毒全长cDNA感染性克隆染质粒pBluescript SK-PPRVΔC。pBluescript SK-PPRVΔC、pcDNA3.1-N、pcDNA3.1-P和pcDNA3.1-L共转染BSR T7/5细胞,48 hpt后收集细胞反复冻融上清液感染山羊子宫内膜上皮细胞(GEECs),盲传3代,拯救重组病毒命名为rPPRVΔC。重组病毒感染GEECs细胞中RT-PCR扩增出病毒N、P和部分L基因(L2)片段,Western blot检测到N蛋白表达、C蛋白未表达,IFA也检测到N蛋白表达,成功建立了PPRV Nigeria75/1株反向遗传学体系。研究结果为PPRV新型标记疫苗的研制及C蛋白致病机理研究奠定了基础。

关键词： PPRV Nigeria 75/1疫苗株 C基因 SOE-PCR 病毒拯救反向遗传学

新农科背景下草类植物育种学课程教学改革与探索

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草业科学 2024年第7期41卷 1767-1774页

作者：张吉宇谢文刚张建全张正社兰州大学草地农业科技学院/草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室/农业农村部草牧业创新重点实验室/草地农业教育部工程研究中心甘肃兰州730020

草类植物育种学是草业科学专业的核心课程,该课程的专业知识储备和实践试验能力提升在培养适应新农科建设需要的高素质草业科学专业人才方面具有重要意义。然而,对标新农科建设要求,该课程在实际教学中存在教学内容陈旧、教学方法单一... 详细信息

草类植物育种学是草业科学专业的核心课程,该课程的专业知识储备和实践试验能力提升在培养适应新农科建设需要的高素质草业科学专业人才方面具有重要意义。然而,对标新农科建设要求,该课程在实际教学中存在教学内容陈旧、教学方法单一和实践教学不足等问题,这种知识体系和教学模式难以满足现代种业发展对高水平育种人才的需求。教学团队通过构建网络教学平台,加强教材编写,引入最新研究进展和技术,以及引进育种专业软件DeltaGen和国际智力等手段,对教学内容、教学方法和课程考核方法进行了改革。经过课程改革,学生对草类植物育种的学习兴趣得以激发,实践和创新能力得到增强,教学质量得到提升。

关键词：草类植物育种学教学模式全链条课程教学 DeltaGen 国际合作课程建设

噻吩基二维共价有机框架中的拓扑结构诱导局部电荷极化促进光催化制氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 225-236页

作者：白浚贤沈荣晨梁桂杰秦朝朝许第发胡浩斌李鑫华南农业大学生物质工程研究院农业部能源植物资源与利用重点实验室广东广州510642 湖北文理学院低维光电材料与器件重点实验室湖北襄阳441053 河南师范大学物理学院红外材料与光谱测量及应用重点实验室河南新乡453007 长沙大学应用环境光催化重点实验室湖南长沙410022 陇东学院石油化工学院陇东油气资源高效利用重点实验室甘肃庆阳745000

共价有机框架(COFs)是近年来新兴的一类多孔聚合物,在气体吸附、传感器、能源转换和光/电催化等领域表现出较大的应用潜力.然而,欲实现多样化的应用需求常需要对其结构进行合成后改性,这在单一步骤中难以实现.二维亚化学计量共价有机框... 详细信息

共价有机框架(COFs)是近年来新兴的一类多孔聚合物,在气体吸附、传感器、能源转换和光/电催化等领域表现出较大的应用潜力.然而,欲实现多样化的应用需求常需要对其结构进行合成后改性,这在单一步骤中难以实现.二维亚化学计量共价有机框架(2D-SSCOFs)因其独特的周期性官能团和保持结晶性及孔隙率的能力,成为COFs功能化的新途径.然而,已报道的2D-SSCOFs多具有相同的拓扑结构以及弱电荷极化等问题,限制了其应用潜力.因此,开发具有新颖拓扑结构的2D-SSCOFs对于实现更前沿的功能至关重要.窄带隙噻吩是有机半导体材料的常见单元,它们可以显著地调控共价聚合物骨架的电子和化学环境.本文通过5,5',5''-(苯-1,3,5-三基)三(噻吩-2-甲醛)(TT-3CHO)与4,4',4'',4''-(芘-1,3,6,8-四基)四苯胺(PY-4HN2)的席夫碱缩合反应合成具有大表面积和高结晶度的亚胺连接的新型2D-SSCOF(PTT-COF).噻吩环中2,5位之间的键的弯曲角度使得PTT-COF具有新型的2D亚化学计量拓扑结构,并呈现出非中心对称的优势极化结构.在使用有机空穴传输配体(二茂铁甲醛,FC)精确修饰和Pt作为助催化剂时,PTT-COF-FC体系在可见光照明下表现出较高的析氢产率(79.610 mmol g^(-1) h^(-1)).同时,在420 nm波长的光照下,2 mg的光催化剂表观量子效率达到1.72%.此外,经过24 h循环稳定性测试,PTT-COF-FC体系的活性没有明显下降.为了深入研究PTT-COF-FC体系的高效的产氢机制,通过X射线衍射、红外和固体碳谱等对PTT-COF-FC体系的组成和结构进行分析,确定了PTT-COF-FC的成功合成.通过瞬态吸收、变温荧光和理论计算等研究了材料的激子解离和载流子转移行为.结果表明,得益于独特的富含噻吩的结构设计以及有机空穴传输配体的修饰作用,PTT-COF-FC展现出高效的激子解离和丰富的自由电荷载流子特性.综上所述,本文设计和合成了一种新型PTT-COF光催化材料,其独特的二维亚化学计量拓扑结构和显著的局部电荷极化特性赋予了材料良好的光催化性能.实验和理论研究表明,PTT-COF中的非中心对称拓扑结构和噻吩单元的引入,有效扩展了π离域,进而诱导了局部极化并抑制了激子效应,从而大幅提高了光催化效率.此外,通过二茂铁甲醛的后修饰,结合这些独特的结构特性,PTT-COF在光催化析氢反应中表现出高活性和出色的长期耐久性.本文的研究不仅为设计和构建具有独特结构的新型2D-SSCOF提供新思路,也为构建具有丰富光催化功能的材料开辟了新途径.

关键词：光催化产氢电荷分离亚化学计量共价有机框架拓扑结构激子效应

基于酿酒酵母多拷贝系统策略提高三乙酸内酯的生产

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食品与发酵工业 2024年

作者：韦欢林苹鑫刘秀霞刘春立杨艳坤李业白仲虎江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心江南大学工业生物技术教育部重点实验室韩国科学技术院环境与分子微生物实验室韩国大田广域市

三乙酸内酯(triacetic acid lactone， TAL)是一种具有广泛应用前景的聚酮，可用作各种有机化合物的前体。为了提高酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中TAL的产量，该研究利用基因组重复序列整合的方法构建了S. cerevisiae多拷贝整... 详细信息

三乙酸内酯(triacetic acid lactone， TAL)是一种具有广泛应用前景的聚酮，可用作各种有机化合物的前体。为了提高酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中TAL的产量，该研究利用基因组重复序列整合的方法构建了S. cerevisiae多拷贝整合系统，应用该系统提高TAL的生产。首先以绿色荧光蛋白表征多拷贝Delta1整合，通过截短遗传霉素和潮霉素B两种抗生素基因的启动子以及增加抗生素浓度的方法增加筛选压力，进而提高整合效率和拷贝数，最优参数为将抗生素基因启动子截短至15 bp的同时采用160 μg/mL的抗生素。该优化系统随后用于新的多拷贝整合位点Delta2的表征。最后应用该系统合成TAL，通过HPLC分析TAL产量。结果表明，利用Delta1和Delta2序列表征绿色荧光蛋白的最高拷贝数分别为10和7，Delta1略优于Delta2。应用该系统在S. cerevisiae中合成TAL，Delta1和Delta2的产量分别为1.50、1.17 mmol/L，比单拷贝菌株产量分别提高460%和337%。该多拷贝系统有效提高了TAL的产量，为S. cerevisiae异源途径的表达提供了一种高效、模块化的多拷贝整合方法。

关键词：酿酒酵母多拷贝整合 delta整合三乙酸内酯启动子

合成生物学表型测试生物反应器及其装备化研究进展

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合成生物学 2024年第1期5卷 16-37页

作者：郭肖杰剪兴金王立言张翀邢新会清华大学化学工程系生物化工研究所北京100084 工业生物催化教育部重点实验室北京100084 清华大学无锡应用技术研究院生物育种中心无锡214000 清华大学合成与系统生物学中心北京100084 清华大学深圳国际研究生院生物医药与健康工程研究院深圳518055

合成生物学经过多年的发展,形成了典型的细胞工厂创制“设计-构建-测试-学习”(design-build-testlearn,DBTL)循环,成为支撑面向加速生物制造发展的智慧生物育种的重要方法。其中,测试环节是对前期所设计与构建的生物体系进行表型测试,... 详细信息

合成生物学经过多年的发展,形成了典型的细胞工厂创制“设计-构建-测试-学习”(design-build-testlearn,DBTL)循环,成为支撑面向加速生物制造发展的智慧生物育种的重要方法。其中,测试环节是对前期所设计与构建的生物体系进行表型测试,以提供大量数据用于后续的学习和迭代升级。测试阶段的通量主要依赖于细胞自身或其培养测试所使用的生物反应器及其装备,是整个DBTL流程的限速步骤。本文系统综述了合成生物学表型测试所开发的面向不同通量的生物反应器及装备,从单细胞检测和筛选及不同尺度生物反应器包括皮纳升级生物反应器、微升级生物反应器、毫升级生物反应器和升级生物反应器等,系统地介绍了各自的特点和应用场景。同时,指出了现有生物反应器及其装备的应用潜力、面临的挑战与发展趋势,为合成生物学表型测试技术研究提供重要参考。

关键词：合成生物学高通量筛选液滴微流控生物反应器微孔板微型管式生物反应器