实验测得的C2-C6二元羧酸溶液的冻结温度: 冰核核化过程中的重要指标

由于大气气溶胶影响着地球辐射总量的平衡与能量的估算, 有机化合物作为气溶胶和云凝结核(cloud condensation nuclei, CCN)的重要组成成分, 其重要性已经越来越引起科学家们的重视. 而低分子量二元羧酸(low molecular weight dicarboxylic acids, LMWDCA)作为大气(包括云和雾)中气溶胶的重要成分,其在大气中的传输与转化过程中的作用尤其是对冰核(ice nuclei, IN)核化过程的影响已经成为当前的一个重要的前沿科学研究领域. 本研究利用麦吉尔大学的冻结核记数仪分别测量了不同pH的水溶液(超纯净水与自来水)中单纯态的与混合态的低分子量二元羧酸(C2-C6)液滴的冻结温度. 结果显示, 低分子量二元羧酸(C2-C6)自来水溶液的冻结温度明显的高于其相应的超纯净水溶液. 不同混合态的二元羧酸(C2-C6)的纯净水和自来水溶液液滴的平均冻结温度范围分别是: (-24.1±2.8)~(-21.3±3.9)℃和(-10.2±2.2)~(-9.5±2.2)℃, 而所测对照水(超纯净水与自来水)溶液液滴的平均冻结温度则分别是(-22.6±3.5)和(-11.2±2.4)℃. C2-C6二元羧酸的加入对于水溶液液滴的冻结温度增高的促进作用并不显著.     

利用细菌冰核基因构建促冻杀虫基因工程菌

冰核细菌是自然界中冰核活性最强的异源冰核(-1~-5℃), 已成为一种重要的生物资源. 大量研究证明, 利用冰核细菌促冻杀虫在理论上已确凿无疑, 但难以应用野生型冰核细菌冻杀田间和仓储越冬害虫, 其因有二: 其一, 野生型冰核细菌不能在昆虫肠道内长期稳定增生定殖, 易被排泄体外而丧失冻杀效果; 其二, 这些冰核细菌在植物体上附生定殖能力强, 田间施用后易诱发霜冻害. 为解决这些阻碍促冻杀虫应用中的难题, 利用自行分离的细菌冰核基因iceA, 构建了携带该基因、能进行接合转移和Tn5转座作用的工程质粒mob-Tn5-iceA, 又利用该工程质粒将冰核基因iceA整合到阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)染色体DNA上, 成功地构建了在无选择压力下冰核基因仍稳定存在并有效表达冰核活性的促冻杀虫基因工程菌. 经应用实验证明, 解决了阻碍促冻杀虫应用中的难题, 为防治我国三北地区农林果树和仓储主要越冬害虫, 开辟了一条生防新途径.     

一种基于报告基因体系的拟南芥非寄主抗性突变体的筛选方法

植物生长的环境中存在着许许多多的病原微生物, 但任何一个物种都仅仅对有限数量的病原微生物表现出感病性, 而对大多数的病原微生物表现出抗性. 这种对绝大多数病原微生物的广谱抗性被称作非寄主抗性. 迄今为止, 对于非寄主抗性的机制和信号传导过程还知之甚少. 本文介绍了一种筛选拟南芥非寄主抗性突变体的简单方法. 在突变体的初筛过程中利用融合了萤火虫荧光素酶基因(LUC) 的RAP2.6启动子报告系统来代替冗长的细菌生长测定实验. 报告基因RAP2.6-LUC通常可以被毒性细菌Pseudomonas syringae pv tomato强烈诱导, 但不能被非寄主细菌病原物P. syringae pv phaseolicola所诱导. 用P. syringae pv phaseolicola接种RAP2.6-LUC的转基因植物后, 从中筛选具有较高LUC活性的植株. 通过这种筛选方法我们分离到了4个对非寄主细菌病原物P. syringae pv phaseolicola刺激表现出强烈报告基因活性的突变体. ebs1 (enhanced bacteria susceptibility), ebs2, ebs3和ebs4丧失了或者部分丧失了对P. syringae pv phaseolicola和/或对P. syringae pv tomato的抗性. 此外, ebs4还对低浓度的非亲和病原微生物P. syringae pv tomato (avrB)表现出了增强的超敏反应. 筛选结果表明这个方法适合于大批量筛选非寄主抗性的突变体.     

水生栖热菌Thermus aquaticus的一株溶源性菌株的初报

Thermus属细菌多生活在温泉中,革兰氏阴性,杆状,有时长成纤维状,一般生长温度范围约为45～80℃,是研究生物好热性以及生物高分子耐热机制、生物进化和对环境适应的良好材料.嗜热栖热菌T.thermophilus的烈性     

马兰冰芯细菌菌群结构变化与气候环境的关系

为了解冰芯细菌菌群结构与过去气候环境变化的关系, 我们利用直接PCR和DNA分子克隆技术从代表不同温度变化时期的3个马兰冰芯样品中, 克隆并构建了3个含有马兰冰芯细菌的16S rDNA基因的文库, 从中筛选出94个阳性克隆, 获得了11个克隆序列, 并与已报道的另8个DNA序列一起构建出它们的系统发育树. 结果表明, 马兰冰芯细菌菌群具有一定限度的基因多样性, 包括α, β, γ-Proteobacteria; CFB, 和其他细菌组等5个大的类群. 其中相当大一部分属于嗜冷细菌和新的细菌属, 可能代表了在马兰冰川极端环境中生存的细菌. 对这一部分细菌菌群在冰芯剖面上的数量分析结果表明, “典型的马兰冰川细菌”菌群数量与氧同位素记录的温度变化呈现负相关的对应关系, 与冰层中的污化层具有密切的关系. 说明, 大气温度变化对冰芯中微生物记录的作用主要是通过影响“典型的马兰冰川细菌”(嗜冷菌和耐冷菌)菌群数量的消长而起作用的. 同时, 冰川中的营养物质也是影响冰芯微生物记录的一个重要的限制因素. 此外, 马兰冰芯细菌优势类群的垂直分布表现出明显的层状分布特征, 反映了微生物对冰芯深度所代表的不同时期的气候环境变化的响应.     

复苏促进因子辅助单细胞分离筛选青藏高原低温联苯降解潜力菌

微生物资源的挖掘一直是研究关注的重点.在传统微生物分离培养中,因优势菌群竞争及培养条件限制等原因,存在庞大的不可培养微生物群体,单细胞分离培养可排除种间竞争的影响,添加复苏促进因子蛋白可提高低活性、慢生长微生物的分离效率.青藏高原拥有着巨大的微生物资源储备量,同时也因为脆弱的生态环境而受到原油、持久性有机污染物等的威胁,在高原长期的低温条件下,挖掘本土微生物资源对冷环境污染修复具有重要意义.本研究利用单细胞分离与复苏促进因子添加培养相结合的方法,从青藏高原不同海拔表层土壤样品中,分离培养低温联苯降解潜力菌,并探究分离菌株对复苏促进因子的响应情况.共获得24株可在低温条件下以联苯为唯一碳源生长的菌株,其中18株来自复苏促进因子添加组,分属于Microbacterium等9个属,多数筛选菌株对复苏促进因子的响应明显.本研究建立了一种新的功能菌分离筛选方法,具有高效率、低成本、易推广的特点,为“微生物暗物质”挖掘提供了一种新方案.     

固氮斯氏假单胞菌四碳二羧酸转移酶DctPQM的跨膜结构分析与功能研究

固氮斯氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)A1501四碳二羧酸转移酶系由dctPQM基因编码. 基因序列和结构分析表明, dctP, dctQ和dctM紧密连锁, 并在核苷酸和氨基酸水平上与自生固氮菌棕色固氮菌的四碳二羧酸结合蛋白基因dctP和转运蛋白基因dctQM高度同源. 经分析表明, DctP不含跨膜区, DctQ包含5个跨膜区, DctM包含12个跨膜区. 为验证四碳二羧酸转运系统对固氮能力的增强作用, 将含有完整dctPQM基因的DNA片段连接在自杀性转移质粒载体pSZ21的Tn5转座区域中, 获得重组质粒pSZY6. 采用三亲接合方法, 经Tn5转座作用将dctPQM基因随机插入到野生型菌株A1501的染色体上, 构建了重组菌株A-142. 经nptⅡ基因的PCR扩增实验证明, 该重组菌株确实携带了额外拷贝的dct结构基因. 该重组菌株以不同浓度的琥珀酸、延胡索酸和苹果酸(20, 10和5 mmol/ L)为惟一碳源生长时, 其固氮活性均明显高于野生型菌株A1501, 表明额外拷贝的四碳二羧酸转移酶系编码基因dctPQM能增强受体菌的固氮能力.     

固定化耐冷菌用于内循环复合生物反应器处理生活污水及其微生物学研究

为确保寒冷地区污水生物处理系统的有效运行, 分离出了6株高效冷适应微生物, 并鉴定分别隶属于动胶菌属、气单胞菌属、黄杆菌属、微球菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属. 混合耐冷菌在低温条件下COD去除效率比中温菌高出63.67%, 以软性聚氨酯泡沫为载体固定高活性耐冷菌, 用于内循环复合生物反应器(ICCBR). 以生活污水为研究对象, 通过12个月的试验室小试, 考察了ICCBR对生活污水的处理效能, 生态因子的影响, 污泥的理化特性, 及系统内的微生物生态. 结果表明: ICCBR系统在冬季4~10℃条件下的COD平均去除率为85.79%, 全年COD平均去除率为86.66%, 系统出水COD低于60 mg·L^-1, 达到污水一级B排放标准. 季节性的温度变化使得系统内的生物种类和数量发生变化, 原后生动物的数量从夏季的110000±30000微生物·mL^-1污泥减少到冬季的35000±20000微生物·mL^-1污泥, 生物膜重量也呈现出先增长后略有降低的趋势.     

用基因重组α-半乳糖苷酶进行B→O血型改造

α-半乳糖苷酶是进行B→O血型改造的工具酶. 采用RT-PCR方法, 从中国海南Catimor咖啡豆中克隆了全长1.1 kb的α-半乳糖苷酶cDNA, 并构建了其表达载体. 电穿孔法将载体导入毕赤酵母GS115细胞, 筛选出重组(-半乳糖苷酶菌株. 离子交换层析纯化出α-半乳糖苷酶, 酶比活性从15 U/mg 提高到28.14 U/mg. 进一步鉴定了酶的生物化学性质, 其Km = 0.275, Vmax = 0.014 mmol@L-1@min-1. 据此确定了B→O血型改造的条件: pH 5.5~5.6, 每毫升红细胞使用100 U α-半乳糖苷酶, 26℃, 4 h. 经动物输血实验初步证明, 酶解反应后的通用O型血(enzymatically converted group O red blood cells, ECORBC)是安全的.     

泡盛曲霉(Aspergillus awamori)葡萄糖淀粉酶基因克隆及在酒精酵母中的表达与分泌

泡盛曲霉(Aspergillus awamori)产生的葡萄糖淀粉酶是一种诱导的糖蛋白,它具α-1,4和α-1,6-D-glucan glucohydrolase活性,广泛用于需糖化淀粉的工艺.若将该酶基因导入啤酒酵母,构建能直接利用淀粉的酵母工程菌株,可省去淀粉液化和糖化的过程.国际上已有将泡盛曲霉的葡萄糖淀粉酶导入啤酒酵母的报道.该酶作用最适温度为60℃,对食用乙醇生产工艺较为有利.因此,我们用RT-PCR技术克隆了泡盛曲霉葡萄糖淀粉酶Ⅰ基因,将其置于酵母烯酸酶(Enolase)启动子(Promotor)和终止子(Terminator)之间,构建了表达载体,转化非营养缺陷型酒精酵母AS.2.1364,获得能将淀粉转化为葡萄糖并可发酵产生酒精的转基因酵母菌株.1 材料与方法(1)菌种及培养基 泡盛曲霉(Aspeergillus awamori)NMRL3112,葡萄糖淀粉酶Ⅰ基因供体,采用文献的培养基;酒精酵母(Sacchromyces cerevisiae)AS.2.1364为葡萄糖淀粉酶基因受体,采用YPD培养基;转化酵母采用YPDS培养基,含1%葡萄糖和1%可溶性淀粉.大肠杆菌TG1作为pAC1(由刘宏迪保存)及测序质粒pGEM-3zf( )的宿主菌,采用LB培养基,氨卞青霉素抗性.     

Experimental verification of critical ice nuclei

正With the support by the National Natural Science Foundation of China and the Chinese Academy of Sciences,the research team led by Prof.Wang JianJun (王健君)at the CAS Key Laboratory of Green Printing,Institute of Chemistry,Chinese Academy of Sciences,provided direct experimental evidence on the existence and temperature-dependent size of the critical ice nucleus,which was published in Nature     

Structure and growth of a hexagonal two-dimensional ice

正With the support by the National Natural Science Foundation of China,Ministry of Science and Technology of China,Chinese Academy of Sciences,and Collaborative Innovation Center of Quantum Matter,the teams led by Prof.Jiang Ying (江颖)at the International Center For Quantum Materials,Peking university,successfully grew a 2Dbilayer hexagonal ice(named"2Dice I")and imaged the 2Dice growth at the edges with atomic resolution.This work was published in Nature on January 2,2020.     

北极海冰消退及其主要驱动机制

极地海冰在全球气候变化中扮演着重要角色。在全球变暖背景下,北极海冰正在以过去千年来所未有的速率消退,预计到21世纪中叶或更早,北极海域将面临夏季无冰的状况。北极海冰减少不仅改变北极地区的生态和环境,还通过大尺度的海气环流影响中纬度地区,甚至是全球的天气和气候。文章简要介绍了北极海冰消退的特征和主要驱动机制,并对未来北 极海冰消退机理研究进行了展望。     

Ocean-driven thinning enhances iceberg calvingand retreat of Antarctic ice shelves

<正>With the support by the National Natural Science Foundation of China and the Ministry of Science and Technology of China,Prof.Cheng Xiao's team at the College of Global Change and Earth System Science,Beijing Normal University,reported increasing icebergs points to ocean-driven ice shelf thinning,which was published in PNAS(2015,112(11):3263—3268).Iceberg calving from all Antarctic ice shelves has never been directly measured,despite playing a crucial     

珠穆朗玛峰东绒布冰芯微粒来源示踪

首次通过Sr-Nd-Pb同位素示踪方法, 研究了珠穆朗玛峰(以下简称: 珠峰)东绒布冰芯中不溶性微粒的来源. 结果表明, 冰芯污化层样品中的微粒主要来源于局地粉尘源; 而非污化层样品的同位素组成和印度西北干旱区的结果接近. HYSPLIT模式的空气轨迹分析表明, 印度西北部发生尘暴时, 到达冰芯采样点的气流首先要经过该地区, 进一步验证了东绒布冰芯中微粒来源于印度西北部的可能性.     

Formation of NH_4 HSO_4 from hydrated NH_3 and SO_3:Implication to nucleation of PM_(2.5) fine particles

<正>With the support by the National Natural Science Foundation of China through the Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials,and Qian-ren fund from the University of Science and Technology of China,the research team led by Prof.Zeng Xiaocheng(曾晓成)at the University of Science and Technology of China and the University of Nebraska-Lincoln,cooperated with the research team led