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聚乙烯高效降解复合菌系的构建及其降解特性研究

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江西农业大学学报 2024年第2期46卷 481-489页

作者：李泽霖徐子航徐露卉张庆华江西农业大学生物科学与工程学院江西南昌330045

【目的】聚乙烯塑料的稳定性及与日俱增的使用量为生态环境带来严重“白色污染”,其风化形成的微塑料为生物健康安全带来严重威胁的难题亟待解决。【方法】通过选择与纯培养技术分离大蜡螟幼虫消化道内潜在的聚乙烯微生物降解资源,通过... 详细信息

【目的】聚乙烯塑料的稳定性及与日俱增的使用量为生态环境带来严重“白色污染”,其风化形成的微塑料为生物健康安全带来严重威胁的难题亟待解决。【方法】通过选择与纯培养技术分离大蜡螟幼虫消化道内潜在的聚乙烯微生物降解资源,通过菌株比例复配构建高效降解复合菌系,通过质控回收评估其降解能力,使用光镜与扫描电镜验证其降解性能,通过红外光谱、凝胶渗透色谱、气质联用与液质联用等技术手段探究聚乙烯的微生物降解特性。【结果】共分离出13株可降解聚乙烯微生物;首次发现Debaryomyces hansenii具有高效降解聚乙烯的能力;构建出一组由真菌与细菌组成的聚乙烯高效降解复合菌系,相较于单菌复合菌系的降解性能提升了3.3倍,其降解效率高达0.9367 mg/d远高于现有研究水平;光镜与扫描电镜发现聚乙烯薄膜降解后表面存在生物膜附着痕迹与明显孔洞;红外光谱显示降解液中存在多个新官能团,凝胶渗透色谱结果显示降解后聚乙烯微塑料分子量降低;气质与液质联用结果表明降解液中出现了酰胺类、氨基酸类、烯烃类、醇类、酮醛类等生物活性成分,以及大分子烷烃类物质等。【结论】研究挖掘了聚乙烯的微生物降解资源,构建出了高效降解复合菌系,探究了微生物的降解特性,为聚乙烯的微生物降解提供了数据支撑与可行方案。

关键词：大蜡螟幼虫复合菌系聚乙烯生物降解降解特性

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泡桐卷野螟(草螟科:斑野螟亚科)线粒体全基因组测序与分析

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南方农业学报 2024年第5期55卷 1355-1365页

作者：汪瑞涵雷子逸匡明珠刘豫王宇荣华江西农业大学生物科学与工程学院江西南昌330045

【目的】明确泡桐卷野螟[Pycnarmon cribrata(Fabricius,1794)]的线粒体基因组结构特征,分析其系统发育关系,为揭示泡桐卷野螟的分类地位及进化关系研究提供分子依据。【方法】利用Illumina Nova 6000高通量测序平台测定泡桐卷野螟的线... 详细信息

【目的】明确泡桐卷野螟[Pycnarmon cribrata(Fabricius,1794)]的线粒体基因组结构特征,分析其系统发育关系,为揭示泡桐卷野螟的分类地位及进化关系研究提供分子依据。【方法】利用Illumina Nova 6000高通量测序平台测定泡桐卷野螟的线粒体基因组,对基因组序列进行注释和分析;基于草螟科8个亚科21种昆虫及2种夜蛾总科昆虫的线粒体蛋白编码基因(Protein-coding genes,PCGs),采用最大似然法和贝叶斯法构建系统发育进化树。【结果】泡桐卷野螟线粒体基因组为双链闭合环状结构,全长15125 bp,共编码37个基因(13个PCGs、22个tRNA基因和2个rRNA基因)和1个A+T富含区,共有14个基因间隔区,10个基因重叠区。泡桐卷野螟线粒体全基因组序列中AT碱基的含量为81.1%,表现出明显的AT偏好性。13个PCGs中除cox1基因以TTG为起始密码子外,其余均以ATN作为起始密码子;除cox1和cox2基因以不完全密码子T作为终止密码子外,其余均以TAA结尾。在tRNA二级结构中,trnS1基因缺少DHU臂和DHU环,trnT基因缺少TφC环,并存在U-U和G-U碱基错配现象。系统发育分析结果显示,斑野螟亚科的所有物种聚在同一分支,支持该亚科的单系性;泡桐卷野螟与卷野螟属的乳翅卷野螟(***)和豹纹卷野螟(***)聚为一个分支,构成姐妹群关系。【结论】获得了泡桐卷野螟的线粒体全基因组序列,其线粒体基因组符合草螟科线粒体基因组的一般特征。

关键词：泡桐卷野螟线粒体全基因组全序列测定系统发育分析

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高丁醇耐受性丙酮丁醇生产菌株选育研究进展

食品与发酵工业 2024年第6期50卷 300-306页

作者：丁欢欢黄思怡周秋香卜京施超越李汉广江西农业大学生物科学与工程学院应用微生物研究所江西南昌330045 江西农业大学附属医院江西南昌330045

以化石燃料为主的传统不可再生能源在促进经济发展过程中起到重要作用,但同时也对生态环境造成了严重的危害,因此,新型可再生能源的研究与应用已成为全球能源领域重要方向。生物丁醇因具有环境友好、可再生等优点而成为生物质能源领域... 详细信息

以化石燃料为主的传统不可再生能源在促进经济发展过程中起到重要作用,但同时也对生态环境造成了严重的危害,因此,新型可再生能源的研究与应用已成为全球能源领域重要方向。生物丁醇因具有环境友好、可再生等优点而成为生物质能源领域研究的热点。然而由于丁醇的毒害作用导致丙酮丁醇发酵过程中出现低产物浓度、低产率及低转化率现象,因此提高发酵菌株的丁醇耐受性是增强丙酮丁醇发酵经济性的重要途径之一。该文综述了不同诱变育种、适应性驯化策略、合成生物学手段等不同方法提高丁醇生产菌株的丁醇耐受性的原理及国内外研究进展,讨论了各方法在实践中的优缺点与挑战等问题,以期为提高微生物细胞的丁醇耐受性菌株的选育提供一些理论与实践参考。

关键词：丙酮丁醇发酵耐受菌株菌种选育基因工程合成生物学

LIBS结合机器学习算法的江西名优春茶采收期鉴别

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激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 479-485页

作者：陶雷蔡广源程占东黄林何秀文徐将姚明印江西农业大学工学院江西南昌330045 江西省高校生物光电及应用重点实验室江西南昌330045 江西农业大学生物科学与工程学院江西南昌330045

春茶采收期极大地影响其经济价值和消费者接受度。为快速鉴别不同采收期春茶,以庐山云雾茶和狗牯脑茶的明前茶、雨前茶为对象,研究激光诱导击穿光谱(LIBS)结合机器学习的茶叶鉴别方法。每类茶叶和茶水采集100幅光谱数据,并以3∶2的比例... 详细信息

春茶采收期极大地影响其经济价值和消费者接受度。为快速鉴别不同采收期春茶,以庐山云雾茶和狗牯脑茶的明前茶、雨前茶为对象,研究激光诱导击穿光谱(LIBS)结合机器学习的茶叶鉴别方法。每类茶叶和茶水采集100幅光谱数据,并以3∶2的比例随机划分训练集和测试集。对LIBS光谱进行基线校正预处理后优选出11组谱线数据,分别输入线性判别分析(LDA)、支持向量机(SVM)、K最近邻(KNN)、集成学习(EML)分类模型进行分析。结果表明,将茶叶茶水数据融合可有效鉴别春茶采收期,且数据融合后表现出更好的稳定性和鲁棒性,其中,LDA模型在庐山云雾春茶和狗牯脑春茶的测试集识别率分别达到98.60%、99.38%。即LIBS结合机器学习算法区分不同采收期春茶具有可行性。

关键词：光谱学激光诱导击穿光谱机器学习线性判别分析茶叶鉴别

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产甲烷古菌的分类及代谢途径研究进展

中国生物工程杂志 2024年第9期44卷 100-112页

作者：任师杰孔令豆刘骏李乐张勍陈集双周俊南京工业大学生物与制药工程学院南京211816 江西农业大学生物科学与工程学院南昌330045

产甲烷古菌通常指主要以CO_(2)、乙酸、甲基类化合物(甲基歧化型)作为底物的广古菌门Euryarchaeota中的一类厌氧代谢产甲烷的古核生物。随着全世界学者对产甲烷古菌进一步研究,陆续发现了氢依赖甲基型产甲烷古菌以及专性甲硫醇型、甲氧... 详细信息

产甲烷古菌通常指主要以CO_(2)、乙酸、甲基类化合物(甲基歧化型)作为底物的广古菌门Euryarchaeota中的一类厌氧代谢产甲烷的古核生物。随着全世界学者对产甲烷古菌进一步研究,陆续发现了氢依赖甲基型产甲烷古菌以及专性甲硫醇型、甲氧基型、烷基型和利用甲烷发酵生长同时又能产生甲烷的产甲烷古菌等;除广古菌门Euryarchaeota外,科学家也陆续在热原体门***和TACK超门中发现了产甲烷古菌。因此产甲烷古菌应定义为以二氧化碳、乙酸、甲基类化合物、甲氧基化合物、烷基类化合物为底物,广泛分布于广古菌门Euryarchaeota、热原体门***和TACK超门中的一类厌氧代谢产甲烷的古核生物。

关键词：同甲烷产甲烷古菌营养类型代谢途径微生物分类

凯氏拟小球藻Z6利用葛渣水解液合成油脂的工艺优化研究

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江西农业大学学报 2024年第4期46卷 1012-1024页

作者：白格李敏朱彪丁欢欢邓志成李汉广江西农业大学生物科学与工程学院/应用微生物研究所江西南昌330045

【目的】筛选获得适合凯氏拟小球藻Z6(Parachlorella kessleri Z6)利用的木质纤维原料,通过单因素及响应面法优化该藻株培养条件,以期提高其油脂产量。【方法】通过探究葛渣、甘蔗渣、稻草秸秆及菌糠等4种水解液培养条件下凯氏拟小球藻Z... 详细信息

【目的】筛选获得适合凯氏拟小球藻Z6(Parachlorella kessleri Z6)利用的木质纤维原料,通过单因素及响应面法优化该藻株培养条件,以期提高其油脂产量。【方法】通过探究葛渣、甘蔗渣、稻草秸秆及菌糠等4种水解液培养条件下凯氏拟小球藻Z6生物量与油脂产量变化,获得最优木质纤维原料;通过单因素、PB以及中心组合试验获得凯氏拟小球藻Z6最优培养工艺,并通过GC-MS技术分析优化前后凯氏拟小球藻Z6脂肪酸成分。【结果】(1)以葛渣水解液为发酵原料时,凯氏拟小球藻Z6的生物量与油脂产量最高;(2)利用PB试验获得葛渣水解液、硝酸钠、磷酸氢二钾和柠檬酸等4种成分为显著影响因素;(3)通过CCD中心组合试验确定凯氏拟小球藻Z6的最佳培养条件为70%葛渣水解液、0.70 g/L硝酸钠、0.02 g/L磷酸氢二钾、0.075 g/L七水硫酸镁、0.04 g/L二水氯化钙、0.008 g/L柠檬酸,其余成分与BG11培养基一致;(4)在最优组合条件下,凯氏拟小球藻Z6的油脂产量可达到2.22 g/L,相较于初始葛渣水解液培养基和异养培养基分别提升了43.23%和12.69%。【结论】葛渣水解液可作为凯氏拟小球藻Z6的发酵原料,经响应面法优化后的藻株Z6总脂量有显著提高,研究结果可为其他木质纤维素原料利用以及提高微藻产油性能提供有益的参考。

关键词：凯氏拟小球藻Z6 木质纤维素响应面优化油脂产量

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低致敏水解乳清粉的制备及其致敏性评估

食品科学技术学报 2024年第5期42卷 168-178页

作者：谭宏凯邱毓陈思懿熊子奕潘丽娜张敏高宇彭小雨李欣陈红兵南昌大学食品科学与技术国家重点实验室江西南昌330047 南昌大学食品学院江西南昌330047 澳优乳业(中国)有限公司湖南长沙410127 南昌大学江西省食物过敏重点实验室江西南昌330047 南昌大学中德联合研究院江西南昌330047

以牛乳主要过敏原乳清蛋白为研究对象,采用碱性蛋白酶酶解工艺处理,探究其致敏性的变化,并与2类市售低致敏乳清粉比较。乳清蛋白经酶解处理后进行喷雾干燥,通过酶联免疫吸附、液相色谱串联质谱检测的方法,评估酶解产物致敏性及其残留表... 详细信息

以牛乳主要过敏原乳清蛋白为研究对象,采用碱性蛋白酶酶解工艺处理,探究其致敏性的变化,并与2类市售低致敏乳清粉比较。乳清蛋白经酶解处理后进行喷雾干燥,通过酶联免疫吸附、液相色谱串联质谱检测的方法,评估酶解产物致敏性及其残留表位信息,同时采用尤斯灌流、凝胶电泳、电子舌等方法评估其肠道转运率、分子量分布、水解度、感官特征等指标。结果表明:经碱性蛋白酶酶解工艺处理后,低致敏水解乳清粉分子量显著降低。质谱分析残留表位发现,低致敏水解乳清粉中的α-乳白蛋白各表位均被酶解,而β-乳球蛋白仍有数个表位残基未被破坏,其中AA17-33存在于不同程度水解的乳清粉样品中。通过牛乳过敏患者血清池检测,在相似的水解度下,低致敏水解乳清粉致敏性低于市售适度水解乳清粉;尤斯灌流结果显示,低致敏水解乳清粉的肠道转运率良好,与市售深度水解乳清粉相近,而苦味较市售深度水解乳清粉更弱、适口性更强。采用碱性蛋白酶酶解工艺处理乳清蛋白,可以显著降低产品致敏性,产品被转运吸收能力强,同时苦味较弱,具有良好的应用潜力和开发前景。

关键词：乳清粉乳清蛋白水解工艺表位残留致敏性评估

枯草芽孢杆菌RN8的抗菌活性成分分离及其作用机制

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中国生物工程杂志 2024年第7期44卷 12-28页

作者：沈晓熳杨炽光翁晨虹朱向东江西农业大学生物科学与工程学院南昌330045

目的:从采自云南省丽江郊野的土壤中筛选出具有抑菌活性的菌株,分离其活性成分进行抗菌作用机制初步研究以寻找抗菌活性物质。方法:使用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等6种细菌以及白色念珠菌等11种真菌作为指示菌,采用管碟法和菌丝生长速... 详细信息

目的:从采自云南省丽江郊野的土壤中筛选出具有抑菌活性的菌株,分离其活性成分进行抗菌作用机制初步研究以寻找抗菌活性物质。方法:使用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等6种细菌以及白色念珠菌等11种真菌作为指示菌,采用管碟法和菌丝生长速率法对拮抗菌进行筛选,通过生理生化测试和16S rDNA序列分析鉴定菌种;对发酵液中分离出的活性化合物使用液相色谱-质谱/质谱技术进行结构分析;采用氯化三苯四氮唑法检测RN8菌株发酵液不同稀释倍数处理大肠杆菌和白色念珠菌后的细胞脱氢酶活力,利用分光光度法测定蛋白质、DNA和钾离子泄漏率;将环四肽RN作用于白色念珠菌进行代谢组研究。结果:RN8菌株发酵液对17种测试指示菌具有拮抗效果,鉴定为枯草芽孢杆菌;RN鉴定为环肽类化合物,当其质量浓度为12.5μg/mL时,抑制率达73.41%,EC50为4.69μg/mL;KEGG数据库和路径拓扑分析显示,五个主要代谢途径有显著影响,包括嘧啶代谢,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成,苯丙氨酸代谢,烟酸和烟酰胺代谢,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成,这些过程涉及2′-脱氧胞苷等37种代谢物。结论:枯草芽孢杆菌RN8是广谱拮抗性菌株,其抑菌活性成分造成白色念珠菌细胞外膜的损伤,破坏细胞膜整体结构,导致细胞内物质泄漏,显著影响主要代谢途径,从而起到抗菌作用。

关键词：枯草芽孢杆菌抑菌活性代谢产物作用机制

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南方红豆杉悬浮细胞超低温保存体系的建立

江西农业大学学报 2024年第1期46卷 118-127页

作者：俞嘉卿邱涵余文捡钱宇星黄林魏赛金江西农业大学生物科学与工程学院江西南昌330045 江西农业大学应用微生物研究所江西南昌330045

【目的】紫杉醇具有广谱抗癌作用,但其在红豆杉中含量极低,已无法满足日益增长的临床需求。目前,红豆杉悬浮细胞培养技术被认为是解决紫杉醇稀缺的有效途径之一,然而细胞经过连续不断传代后容易发生遗传性变异,导致细胞生长状态不佳,合... 详细信息

【目的】紫杉醇具有广谱抗癌作用,但其在红豆杉中含量极低,已无法满足日益增长的临床需求。目前,红豆杉悬浮细胞培养技术被认为是解决紫杉醇稀缺的有效途径之一,然而细胞经过连续不断传代后容易发生遗传性变异,导致细胞生长状态不佳,合成紫杉醇的能力下降。研究提出一个优化的超低温保存南方红豆杉悬浮细胞的方法以解决这一难题。【方法】以南方红豆杉悬浮细胞为材料,采用单因素试验,研究预培养温度、预培养时间、预处理剂、脱水时间、冷冻保护剂及解冻温度对细胞存活的影响,并在此基础上以细胞存活率为优化目标对超低温保存条件进行响应面优化。【结果】根据单因素试验筛选出3个显著影响因素,分别为蔗糖浓度、脱水时间、解冻温度;通过响应面优化获得细胞最佳保存条件为:南方红豆杉悬浮细胞首先在B5培养基中预培养12 d,预培养温度为5℃,然后室温下用6.6%蔗糖预处理30 min,去除预处理剂,加入20%乙二醇+35%甘油+10%DMSO+10%山梨醇作为冷冻保护剂,在0℃条件下脱水处理31 min,0℃冰浴30 min,-20℃放置2 h,最后放入-80℃冰箱中保存14 d。冷冻后的悬浮细胞在41℃水浴60 s迅速解冻,接着用含1.2 mol/L蔗糖的B5培养基洗涤去除保护剂,最后在B5培养基上对悬浮细胞进行恢复性培养。经过上述冻存处理的南方红豆杉悬浮细胞存活率可达68.19%。【结论】建立了南方红豆杉悬浮细胞的超低温保存体系,并对其进行了优化,取得了一定的冻存效果,这为南方红豆杉及其他药用植物细胞的长期维持提供了技术参考。

关键词：南方红豆杉悬浮细胞超低温保存