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蒙古冰草咖啡酸氧甲基转移酶基因AmCOMT1的鉴定及功能分析

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植物学报 2024年第3期59卷 383-396页

作者：杜锦瑜孙震苏彦龙王贺萍刘亚玲吴振映何峰赵彦付春祥内蒙古农业大学草原与资源环境学院/农业农村部饲草栽培、加工与高效利用重点实验室/草地资源教育部重点实验室呼和浩特010018 中国科学院青岛生物能源与过程研究所青岛266101 山东能源研究院青岛266101 青岛新能源山东省实验室青岛266101 内蒙古草业技术创新中心有限公司呼和浩特010018

蒙古冰草(即沙芦草(Agropyron mongolicum))是我国北方代表性的多年生牧草之一,具有较强的耐寒和耐旱能力。在植物中,咖啡酸氧甲基转移酶基因(COMT)是参与木质素和褪黑素生物合成的关键基因,在调节植物生长、品质和抗逆性中发挥重要作... 详细信息

蒙古冰草(即沙芦草(Agropyron mongolicum))是我国北方代表性的多年生牧草之一,具有较强的耐寒和耐旱能力。在植物中,咖啡酸氧甲基转移酶基因(COMT)是参与木质素和褪黑素生物合成的关键基因,在调节植物生长、品质和抗逆性中发挥重要作用。通过分析蒙古冰草全长转录组数据,从蒙古冰草中克隆了COMT候选基因AmCOMT1。该基因在茎秆和根等木质素含量高的组织中高表达,且其表达受多种非生物胁迫诱导。在拟南芥(Arabidopsis thaliana)野生型(Col-0)和突变体(omt1-2)中过表达AmCOMT1,显著促进了转基因拟南芥的木质素合成,使突变体的木质素单体和组分恢复至野生型水平,同时Col-0/35S:AmCOMT1中木质素总量提高11%。此外, AmCOMT1过表达显著提高了Col-0/35S:AmCOMT1转基因拟南芥的褪黑素含量。在盐胁迫条件下,该株系平均根长相比野生型拟南芥提高20.3%,表现出更强的抗逆性。综上,蒙古冰草AmCOMT1基因在木质素和褪黑素合成中发挥关键作用,可提高转基因拟南芥的抗逆性,在蒙古冰草等单子叶牧草遗传改良方面具有重要应用潜力。

关键词：蒙古冰草咖啡酸氧甲基转移酶木质素褪黑素盐胁迫

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空间代谢组技术在植物研究中的应用与前景

植物科学学报 2024年第5期42卷 654-663页

作者：李晓旭王晨璨丁文静梅曼张玉倩蔺宏霞赵媛媛北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 北京林业大学树木发育与基因编辑研究院北京100083 北京林业大学林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083 北京林业大学树木资源高效生产全国重点实验室北京100083

空间代谢组技术是一种整合了质谱成像和代谢组学的新兴研究技术,该项技术可以获得生物组织中大量已知或未知内源性代谢物分子的结构、含量和空间分布信息,精准定位组织中的代谢物分布,对揭示植物代谢物的合成、积累和调控机理至关重要... 详细信息

空间代谢组技术是一种整合了质谱成像和代谢组学的新兴研究技术,该项技术可以获得生物组织中大量已知或未知内源性代谢物分子的结构、含量和空间分布信息,精准定位组织中的代谢物分布,对揭示植物代谢物的合成、积累和调控机理至关重要。本文介绍了空间代谢组技术的研究现状,重点综述了空间代谢组技术在植物组织研究方面的前沿应用,探讨了空间代谢组技术在植物单细胞水平研究领域中的应用与挑战,以期为研究植物生长发育及空间代谢网络的调控提供新的途径,为解决农业生产、植物能源开发等领域的问题提供关键支持。

关键词：空间代谢组技术质谱成像代谢物空间分布植物生长发育

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低阶煤和生物质水热碳化特性及水热炭功能化改性研究进展

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洁净煤技术 2024年第3期30卷 72-85页

作者：宋瑞珍杨晓阳张鹏王宝凤山西大学资源与环境工程研究所教育部CO_(2)减排与资源利用工程研究中心山西太原030006

低阶煤中大量含氧官能团赋予其强亲水性,导致孔隙表面吸收大量水分,从而增加运输成本,能源转化效率降低,因此低阶煤的清洁低碳高效转化备受关注。水热碳化反应能耗较低,可直接处理高含水率有机固体物质,是一种绿色低碳高效经济的低阶煤... 详细信息

低阶煤中大量含氧官能团赋予其强亲水性,导致孔隙表面吸收大量水分,从而增加运输成本,能源转化效率降低,因此低阶煤的清洁低碳高效转化备受关注。水热碳化反应能耗较低,可直接处理高含水率有机固体物质,是一种绿色低碳高效经济的低阶煤提质技术;而生物质作为可代替化石燃料的可再生能源,水热碳化也可大幅提高其利用率。低阶煤与生物质共水热碳化时,二者会产生一定的协同效应,相较于单一水热碳化具有更高的产率和碳保留率。对水热炭进行功能化改性,可以进一步丰富其孔隙结构,增加材料表面的官能团,进而制备出性能优异的功能性炭材料,用于CO_(2)和SO_(2)等气体吸附。综述了低阶煤和生物质单独水热碳化及共水热碳化特性,分析生物质水热碳化主要影响因素;同时对水热炭活化改性和掺杂改性方法进行了总结,比较了氮、硫掺杂及硫氮共掺杂方式、掺杂机制及改性水热炭应用范围。此外,还对改性水热炭对CO_(2)和SO_(2)吸附性能等进行了综述,探讨了多孔炭表面吸附CO_(2)和SO_(2)的机理;最后对低阶煤和生物质共水热碳化以及水热炭低成本制备气体吸附剂等未来发展方向进行了展望。

关键词：低阶煤生物质水热碳化水热炭改性吸附性能

生物质基碳材料的制备及其在超级电容器中的研究进展

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功能材料 2024年第3期55卷 3051-3063页

作者：李鑫蕊张金才宋慧平程芳琴山西大学资源与环境工程研究所黄河流域资源增效减碳教育部工程研究中心山西太原030006

生物质基碳材料具有可再生性和灵活的微观结构可调性,作为高效、廉价的超级电容器电极材料受到越来越多的关注,但原生生物质衍生炭存在有低孔隙率、低比表面积和比电容不足等缺点。电极材料的比表面积、孔隙结构和导电性等都会影响超级... 详细信息

生物质基碳材料具有可再生性和灵活的微观结构可调性,作为高效、廉价的超级电容器电极材料受到越来越多的关注,但原生生物质衍生炭存在有低孔隙率、低比表面积和比电容不足等缺点。电极材料的比表面积、孔隙结构和导电性等都会影响超级电容器的储能性能,故如何制造具有高比电容、快速充放电且兼具一定柔性的电极材料成为了目前的研究重点。综述了超级电容器的类别、储能机理以及生物质基碳材料的制备方法和研究现状,分析了高质量负载电极的关键性能评价参数,并对其电化学性能影响因素进行了系统讨论,未来的发展趋势是将不同种类的储能器械集成复合型能源存储器械,以满足各领域需求。复合型的能源存储器械,大大提高了超级电容器的综合性能,因此研发高效、稳定的电能存储技术对于缓解能源短缺、减少环境污染和推动可持续发展具有重要的意义。

关键词：生物质碳材料制备方法超级电容器电化学性能

通过同源介导α-淀粉酶基因扩增改良地衣芽孢杆菌α-淀粉酶生产菌株(英文)

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生物工程学报 2009年第3期25卷 375-380页

作者：牛丹丹石贵阳王正祥江南大学生物工程学院生物资源与生物能源研究中心和工业生物技术教育部重点实验室无锡214122

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶(BLA)是淀粉水解与生物加工过程中重要关键酶制剂之一。为了进一步提高地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶生产菌株的生产性能,本研究构建了一种含有地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶编码基因amyL的整合性重组质粒pBL-amyL... 详细信息

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶(BLA)是淀粉水解与生物加工过程中重要关键酶制剂之一。为了进一步提高地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶生产菌株的生产性能,本研究构建了一种含有地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶编码基因amyL的整合性重组质粒pBL-amyL。将重组质粒pBL-amyL转化入BLA工业生产菌株BacilluslicheniformisB0204,再在卡那霉素存在下介导其***0204染色体中的同源整合与高温α-淀粉酶编码基因amyL的扩增,由此获得了携带多个amyL拷贝的转化子。对转化子的amyL拷贝数及其BLA发酵水平分别用荧光实时定量PCR及摇瓶发酵试验进行评价与鉴定。与出发菌株B0204相比,含2～5倍amyL拷贝数的重组菌的BLA的合成水平显著提高。其中,重组菌REBL18生产BLA的水平提高了89.2%。

关键词：地衣芽孢杆菌α-淀粉酶基因扩增发酵

碳酸氢钠改性生物炭的制备及其吸附水中卡马西平的机理分析

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过程工程学报 2024年第9期24卷 1106-1119页

作者：张继欢张晋玮武文龙林嗣强李燕丁磊安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243032 安徽工业大学能源与环境学院安徽马鞍山243002 安徽工业大学生物膜法水质净化及利用技术教育部工程研究中心安徽马鞍山243032

本研究以农业废弃物丝瓜络为原材料,采用碳酸氢钠为活化剂,通过浸渍-热解法制备出了可高效吸附水中卡马西平(CBZ)的碳酸氢钠改性生物炭(SBC),并通过表征手段分析了其表面形貌、孔径分布、官能团、石墨化程度等物理化学特征。通过批量实... 详细信息

本研究以农业废弃物丝瓜络为原材料,采用碳酸氢钠为活化剂,通过浸渍-热解法制备出了可高效吸附水中卡马西平(CBZ)的碳酸氢钠改性生物炭(SBC),并通过表征手段分析了其表面形貌、孔径分布、官能团、石墨化程度等物理化学特征。通过批量实验研究了温度、投加量、p H等因素对SBC吸附水中CBZ的影响。结果显示,相比原始生物炭(BC),SBC有着更高的比表面积531.43 m^(2)/g和更丰富的孔径结构。CBZ的去除效率随着SBC投加量的增加而增加。溶液pH对CBZ去除的影响不明显。Sips模型可以更好地描述SBC对CBZ的吸附平衡规律,在298 K时的吸附容量可达125.52 mg/g。热力学分析表明SBC对CBZ吸附为自发吸热过程,且以物理吸附过程为主。通过对SBC的位点能量分布分析和密度泛函理论分析进一步探究了SBC对CBZ的增强吸附机理。结果显示氢键、π-π电子受体-供体和孔填充作用参与了SBC吸附CBZ的过程。甲醇可有效再生吸附饱和的SBC,经过四次吸附脱附循环后,SBC对CBZ的吸附量仍保持在68.132 mg/g。本工作以农林废弃物丝瓜络为炭源制备生物炭去除水中污染物,为同时实现农业废弃物资源化和消减环境污染提供了一条可行途径。

关键词：生物炭碳酸氢钠吸附卡马西平位点能量分布密度泛函理论

重组巴斯德毕赤酵母产米根霉α-淀粉酶发酵条件的研究

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工业微生物 2010年第6期40卷 6-11页

作者：李松王正祥江南大学生物工程学院生物资源与生物能源研究中心江苏无锡214122

为了提高重组菌的淀粉酶表达量,以可分泌表达米根霉α-淀粉酶的甲醇快速利用型巴斯德毕赤酵母重组菌为基础,采用摇瓶发酵方式对影响重组菌表达淀粉酶的多个因素进行了研究和优化。摇瓶发酵条件确定为:温度为30℃,pH值为6.0,接种量为2.0(... 详细信息

为了提高重组菌的淀粉酶表达量,以可分泌表达米根霉α-淀粉酶的甲醇快速利用型巴斯德毕赤酵母重组菌为基础,采用摇瓶发酵方式对影响重组菌表达淀粉酶的多个因素进行了研究和优化。摇瓶发酵条件确定为:温度为30℃,pH值为6.0,接种量为2.0(OD_(600)),甲醇补加方式采用前72 h发酵时间内每隔12h添加至终浓度为1.0%,72 h以后每隔24 h添加至终浓度为1.0%,在此条件下获得的淀粉酶最高表达量为47.5 U/mL,且在无机盐培养基中和有机氮源培养基中获得的淀粉酶发酵单位相当。以摇瓶发酵数据为基础确定15 L发酵罐放大实验条件为:无机盐培养基,温度为30℃,pH值为6.0,接种量为10%,甲醇流加方式采用DO—Start法控制,在此发酵条件下获得的淀粉酶表达量为440 U/mL,约为摇瓶发酵方式获得的淀粉酶表达量的9倍。

关键词：巴斯德毕赤酵母米根霉 α-淀粉酶表达发酵条件

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脱枝酶产生菌的分离鉴定及酶学性质研究

生物技术 2009年第6期19卷 10-14页

作者：赵献春陈源源王正祥江南大学生物工程学院生物资源与生物能源研究中心江苏无锡214122

目的：从中国高校工业微生物资源与信息中心（CICIM-CU）细菌库中分离具有产脱枝酶酶活的细菌并鉴定,进行酶学性质的研究。方法：通过碘显色平板法筛选产酶菌株,利用16S rDNA确定其属种。对每一株产脱枝酶的细菌进行初步的酶学性质研究... 详细信息

目的：从中国高校工业微生物资源与信息中心（CICIM-CU）细菌库中分离具有产脱枝酶酶活的细菌并鉴定,进行酶学性质的研究。方法：通过碘显色平板法筛选产酶菌株,利用16S rDNA确定其属种。对每一株产脱枝酶的细菌进行初步的酶学性质研究。结果：从4005株细菌中筛选出45株产脱枝酶的细菌,建立了产脱枝酶细菌的细菌库。酶学性质表明CICIM B272、CICIMB1-30两株菌产生的脱枝酶,酶反应的最适温度分别为70℃6、0℃,最适pH分别为6.0、5.5,来源于上述两种不同属种的脱枝酶在30-70℃反应条件下,酶在pH 4.5-8.5范围内活性稳定,Li＋、Na＋、K＋、Mg2＋、Mn2＋对两者酶活均有显著的激活作用,而Cu2＋、Fe3＋及EDTA对两者均有显著的抑制作用,Mn2＋、Ca2＋分别对两者的热稳定性具有很好的提升作用。以支链淀粉为底物的动力学常数Km分别为352.883mg/mL、4.5814mg/mL,Vmax分别为30.03mg/***、0.4575mg/***。结论：不同属种的脱枝酶酶学性质差别显著。

关键词：脱枝酶分离鉴定酶学性质

解淀粉芽孢杆菌β-1,3-1,4-葡聚糖酶的高效表达

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生物技术 2011年第2期21卷 22-26页

作者：陈玉娟沈微陈献忠王正祥江南大学生物工程学院生物能源与生物资源研究中心江苏无锡214122

目的:克隆解淀粉芽孢杆菌β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因(bglA)使其在解淀粉芽孢杆菌CICIM B4081中高效表达,并对重组酶进行酶学性质研究。方法:以解淀粉芽孢杆菌(CICIM B4801)染色体DNA为模板,经过PCR扩增得到了大小约为0.8kb的β-1,3-1,4-... 详细信息

目的:克隆解淀粉芽孢杆菌β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因(bglA)使其在解淀粉芽孢杆菌CICIM B4081中高效表达,并对重组酶进行酶学性质研究。方法:以解淀粉芽孢杆菌(CICIM B4801)染色体DNA为模板,经过PCR扩增得到了大小约为0.8kb的β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因(bglA),构建了重组表达质粒pQ-bglA,通过电转化的方法将其转化入解淀粉芽孢杆菌(CICIM B4801)中。结果:得到了能高效表达β-1,3-1,4-葡聚糖酶的重组解淀粉芽孢杆菌。在250mL摇瓶条件下,重组菌分解地衣多糖的胞外最高酶活达到了1 515.7U/mL,重组酶的最适作用温度为55℃,最适反应pH值为6.5。结论:重组菌的β-1,3-1,4-葡聚糖酶的酶活为原始菌株的11.84倍,实现了bglA基因在解淀粉芽孢杆菌中的高效表达。

关键词： β-1,3-1,4-葡聚糖酶解淀粉芽孢杆菌高效表达