基于细胞行为的生物学图式形成的离散模型研究

生物学图式及其形成规律一直是生命科学特别是发育生物学的重要课题；同时也是组织工程中实现体外组织构建的核心科学问题之一。长期以来，对生物图式形成的模型研究的根本不足之处是以数理方法为基础的动力学模型研究和生物学背景的结合不够。因此，本文试图遵循生物图式本身的形成过程，寻求一条与生物学相适配的途径，即以哺乳动物组织发育／活组织工程化构建为目标，以细胞行为为基点，以力学一化学藕合作用为介导，以元胞自动机方法为基础，建立生物学图式形成的一个细胞一环境整体离散模型。应用这一整体离散模型，在不同的控制参数下，对盘基网柄菌的聚集图式和杆菌的生长图式进行了系统的分析，对血管发生（vasculogenesis）的自组装图式进行了初步的新的探索，得到了与实验研究定性上一致的结果。提出了“诱导开关”概念，对盘基网柄菌（Dictyostelium discoideu），杆菌（Bacillus）和血管内皮祖细胞（Endothelial Precursor cells，EPC）三种模式生物，分别以cAMP的信号波前，营养微粒，VEGF的浓度梯度等为诱导开关量。在对盘基网柄菌细胞接收到cAMP后分泌和定向迁移形成的聚集图式的模拟中，系统地考察了影响聚集图式的各种控制参数；一个重要的结果表明细胞初始响应间期对形成的聚集模式有十分显著的影响；引入聚集速度、回转半径、盒质量分布系数等概念对盘基网柄菌的聚集图式进行了一些定量描述的探索。在对杆菌因代谢、增殖、凋亡／衰亡而形成的生长图式的模拟中，系统地定量地分析了在初始营养浓度、营养／代谢物扩散快慢、代谢抑制三者藕合作用下的生长图式；引入定向流动边界，考察了杆菌向营养入口方向的优势生长。在对血管内皮祖细胞经vEGF分子浓度梯度场的诱导进行定向迁移，分化为血管内皮细胞，并自组装形成网状的原初毛细血管丛的模拟中，建立了一个微血管发生自组装图式的新的离散模型，为以后加入力与内皮细胞的相互作用以及血管再生等构建了一个前期模型框架；初步考察了细胞的浓度，细胞分泌vEGF分子的周期，vEGF分子的扩散时间尺度等对血管发生图式的影响因素。

棉花抗虫基因工程研究

本文通过根农杆菌（Agrobacterium tumfaciens）介导法分别将Signal和KDEL修饰的豇豆胰蛋白酶抑制剂（Cowpea trypsin inhibitor, CpTI）基因、豌豆外源凝集素（Pea lectin, P-Lec）和大豆Kunitz型胰蛋白酶抑制剂（Soybean Kunitz typsin inhibitor, SKTI）双价抗虫基因、雪花莲外源凝集素（Galanthus nivals agglutinin, GNA）基因以及高效复合启动子OM控制的苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis, B.t.）杀虫毒蛋白基因导入了陆地棉（Gossypium hirsutum L.）栽培品种新陆早1号、新陆中2号、晋棉7号、冀合321、辽9和晋棉12号，并获得了大批转基因再生植株。 实验中对影响棉花转化和再生的一些条件进行了研究，从根农杆菌培养、棉花无菌苗的制备、转化操作和共培养等方面对转化条件进行了探讨;从激素配化、植物表达载体、外植体类型、基因型等方面对抗性愈伤组织的诱导进行了摸索;从激素、从碳源、培养容器、pH值、抗褐化剂及固化剂的选择等方面对影响植株再生的条件进行了优化。 本文开创性地采用嫁接代替移栽，从而极大地提高了转化植株定植成活率，缩短了缓苗时间并增加了转化植株当代的繁殖系数。 在建立了一套较为高效的陆地棉转化及再生系统基础上，本文还进行了其它转化方式和转化体系的初步探讨。利用棉花幼嫩种子无菌苗下胚轴作为外植体，通过改变愈伤组织诱导培养基配方面提高胚性愈伤组织的诱导频率，进而得到更多的体细胞胚状和再生植株，缩短再生周期;尝试用胚性愈伤组织作为外植体的根农杆菌介导法转化，确定了一些与转化有关的条件;建立了一套棉花茎尖培养程序，为运用基因枪法轰击棉花茎尖分生组织或用根农杆菌直接转化茎尖分生组织，以克服根农杆菌转化棉花时体胚发生的基因型局限开辟了一条新途径。 本文还建立了一种快速鉴定转化植株后代的方法。这一简便方法还有助于进行转基因棉纯合系的筛选以及外源基因的遗传稳定性研究。 转基因植株经Npt-II ELISA、PCR、PCR Southern 检测证明外源抗虫基因CpTI、SKTI、P-lec、GNA以及B.t.基因已存在于转化植株基因组内。修饰的CpTI转基因植株抗棉铃虫（Heliothis armigera Hubner）试验结果表明，其杀虫效果显著优于前期未修饰的CpTI转化植株。P－lec和SKTI双价转基因植株抗棉铃虫试验结果表明，转基因植株对棉铃虫幼虫具有较强的杀虫活力。 目前，已获得转以上抗虫基因棉花T1代植株。为今后进一步将植物基因工程技术应用于棉花遗传改良打下了基础。

果实采后病害生物防治及其机理研究

　　分离和筛选了5种能有效防治采后果实病害的拮抗菌。其中，季也蒙假丝酵母(Candida guiliermondii(Cast) Langeroret Guerra)从引种拮抗菌中筛选获得，枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）B-912从土壤中分离筛选获得，膜醭毕赤酵母（Pichia membranefaciens hansen）从桃果实伤口上分离获得，隐球酵母(Cryptococcus albidus (Saito) Skinner)和丝孢酵母（Trichosporon sp.）从桃果实表面分离获得。本文主要研究了这些拮抗菌对桃、油桃、苹果、梨和柑桔等我国主要水果采后病害的防治效果，并对其可能的抑菌机理进行了初步研究。结果如下： 1. Sx108 CFU/mL的C．guiliermondii和P．membranefaciens悬浮液可完全抑制病菌孢子浓度为5x104个/mL时桃和油桃果实软腐病(Rhizopus stolonifer(Ehrenb.ex Fr.) Vuill.)在25℃，15℃和3℃下的发生。lx108 CFU/mL的C．albidus和Trichosporon sp.悬浮液可完全抑制孢子浓度分别为lx105个/mL和5x104个/mL时苹果灰霉病(Botrytis cinerea)和青霉病（Penicillum expansum）在23℃-25℃和1℃下的发生。C．albidus和Trichosporon sp.对梨灰、青霉病也有一定抑制效果。B-912对柑桔果实青霉病(Penicillium italicum)、绿霉病(Penicillium digitatum)和核果类果实褐腐病(Monilinia fructicola)也有极好的抑制效果。生物防治效果与拮抗菌的浓度成正比，与病菌孢子浓度成反比。 2．拮抗酵母菌在室温和冷藏条件下都能迅速在果实伤口定殖，接种酵母菌48 h后，数量可增加20倍以上。拮抗菌和病菌孢子的接种时间与生物防治效果有关，先接种拈抗菌的抑菌效果显著地好于同时或后于病菌接种的效果。 3．温度对拮抗酵母菌的抑菌活力没有明显影响，无论是在室温还是在冷藏条件下，拮抗酵母菌都有同样的抑菌效果。但拮抗细菌B-912的抑菌效果与温度有一定关系。较高的温度有利于细菌拮抗作用的发挥。 4．拮抗菌能与常规的果实采后处理措施如钙处理、化学杀菌剂、冷藏和气调贮藏相结合。酵母菌与2% CaC12配合能明显地增强其抑菌能力;拮抗菌与低浓度的杀菌剂如扑海因混合使用，可达到高浓度杀菌剂的抑病效果;C．albidus和Trichosporon sp.对果实采后气调贮藏环境有良好的适应性，它们在气调下对采后苹果、梨的灰霉病和青霉病的抑制效果比冷藏条件下的好。 5．细菌B-912的抑菌机理与其产生抗菌素有关，B-912的滤液在in vitro上能有效地抑制病菌孢子的萌发，在invivo上也能明显地抑制果实采后病害的发生。拮抗酵母菌的抑菌机理则较复杂，但主要与病菌竞争营养有关，同时，C．guilliermondii和P．membranefaciens对软腐菌的抑制还通过产生水解酶如β-1，3一葡聚糖酶和几丁酶与病原菌直接作用，并参与诱导寄主产生抗性等

拮抗菌和化学物质的抑病机理及果实抗病相关基因的克隆

真菌病害是造成采后新鲜水果损失的一个主要原因。生物拮抗菌能有效地防治果实采后腐烂，降低杀菌剂的用量，从而增加了食品安全性和降低了潜在的环境危害。然而，与化学杀菌剂相比，单独使用生物拮抗菌对果实采后病害的控制效果有时不如化学杀菌剂明显。因此，为了提高拮抗菌的生防效力，有效控制果实的采后病害，本文主要研究了拮抗菌与化学物质使用的防病机理，并从冬枣果实中克隆β-1，3-葡聚糖酶基因并对其特性进行了初步分析。研究结果表明： 1. 酵母菌Cryptococcus laurentii和枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis能够有效的防治冬枣果实采后青霉病和黑霉病的发生，而且C. laurentii对病害的防治效果比B. subtilis好。拮抗菌的抑病效果与使用浓度成正比。在接种C. laurentii的伤口上再接种病原菌可以显著刺激酵母菌的生长。然而，在接种B. subtilis的伤口上接种病原菌则不增加拮抗细菌的群体数量。 2. 不同酵母拮抗菌对四种杀菌剂（Deccozil，Sportak，Iprodine和Stroby）的敏感程度不同。其中，R. glutinis对Deccozil，Iprodione和Stroby最敏感。将低剂量的杀菌剂与酵母菌配合能显著增强酵母菌对采后病菌的抑制作用。C. laurentii与100 µl/L的Stroby配合能完全抑制青霉和黑霉病菌的孢子萌发。2%（w/v）的碳酸氢钠（SBC）与C. laurentii或T. pullulans配合使用显著抑制采后病菌(Penicillium expansum或Alternaria alternata)的孢子萌发和芽管伸长。SBC显著增强拮抗菌对梨果实采后青霉病和黑霉病的防治能力。C. laurentii对采后病害的防治效果好于T. pullulans的防治效果。 3. C. laurentii和B. subtilis对冬枣果实抗病性的诱导与接种距离和接种时间密切相关。距接种拮抗菌近的部位，抗性诱导就越强。酵母菌诱导果实的这种抗病性与诱导果实几丁质酶，β-1，3-葡聚糖酶， PAL，POD和PPO活性有关。 4. 采前喷施2 mM的水杨酸（SA）和0.2 mM的茉莉酸甲酯（MeJA）显著降低甜樱桃果实采后褐腐病的病斑直径， 并能诱导甜樱桃果实β-1，3-葡聚糖酶， PAL， POD和PPO活性以及乙烯含量的增加。采前处理对果实抗病性的诱导效果要好于采后处理。采前和采后SA或MeJA处理，贮藏于25C的甜樱桃果实β-1，3-葡聚糖酶和PAL活性显著高于贮藏于0C的甜樱桃果实的酶活性。2 mM的SA显著抑制了Monilinia fructicola的孢子萌发和菌丝扩展;而0.2 mM的MeJA则对M. fructicola几乎没有抑制作用。在贮藏早期，MeJA对果实β-1，3-葡聚糖酶和PAL活性的诱导作用要强于SA的诱导作用。 5. 1 × 108CFU/ml的C. laurentii，以及5 × 107CFU/ml的C. laurentii与0.2 mM的MeJA 配合使用均可诱导桃果实的抗性，并显著降低果实青霉病和褐腐病的病斑直径。0.2 mM的MeJA能促进C. laurentii生长，抑制P. expansum的菌丝扩展， 但对M. fructicola基本没有抑制作用。在25和0C，MeJA和C. laurentii单独或配合使用都诱导了桃果实几丁质酶，β-1，3-葡聚糖酶，PAL和POD活性的升高。这些抗病相关酶活性的升高可能与病斑扩展的程度是直接相关的。 6. 通过设计简并引物，采用降落PCR，扩增出β-1，3-葡聚糖酶基因的同源片段，分别克隆到两个彼此间同源性很低的β-1，3-葡聚糖酶的cDNA全长（Glu-1和Glu-2）。RT-PCR结果表明，Glu-1基因的表达受酵母拮抗菌C. laurentii处理所诱导，这一结果与酵母拮抗菌诱导果实β-1，3-葡聚糖酶活性的增加相呼应;而Glu-2基因的表达则不受C. laurentii处理所诱导。

油菜内源和外源蛋白的表达及环境因素的影响

植物与昆虫的互作关系是个长期进化的过程，虫害给农业生产带来巨大损失。本研究以甘蓝型油菜（Brassica napus）为例，研究了不同环境条件和遗传背景下外源基因的表达与效用，同时利用蛋白质组技术，研究了虫害损伤模拟条件下植物可能存在的内源抗性机制。甘蓝型油菜中转入了人工合成的Bt（Bacillus thuringiensis）杀虫基因，能使植物产生抗虫蛋白抵御虫害。我们在湖北湖南两个实验点进行了大田实验，按植株生长发育的4个不同时期从转基因植株的叶片上采样，研究抗虫蛋白在植物体内的表达动态。植株顶部第三片展开叶的Bt毒蛋白浓度在结荚期前随植物生长而不断增加，而在结荚期出现或增或减的现象。采样叶片的可溶性总蛋白浓度含量一直呈增加的趋势，直到结荚以后出现含量的明显降低。同时，收集了转基因油菜与湘油15号在田间自然杂交形成的杂交后代种子用于栽培，用GFP仪检测杂交后代的绿色荧光蛋白（green fluorescent protein），并用聚合酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR）检测并确认带有转基因的杂交植株。为了检测带有转基因的杂交后代油菜中Bt毒蛋白的杀虫效率，用对Bt毒蛋白敏感的试虫品系——初孵棉铃虫幼虫（Helicoverpa armigera）进行杀虫活性检测实验。结果表明，携带Bt基因的杂交湘油及其转基因亲本对试虫的体重增长量均产生了负面影响，可以推断在调查取样的植株生长发育阶段，转基因杂交后代与其转基因亲本植株的杀虫效率没有显著差异。转基因植物及其杂交后代中抗虫蛋白的持续表达及田间带有转基因的自播植物的出现会使害虫产生耐受抗性的潜在可能性增加。 相对于人为增加的抗虫基因，植物在长期对抗昆虫的过程中也进化形成了自我防御机制，能够产生特异的抗性蛋白来应对昆虫的取食。本研究用机械损伤模拟害虫取食，对比了油菜受到物理损伤前后可溶性总蛋白的含量变化并试图通过蛋白质组学技术来检测可能发生变化的蛋白质。Bradford定量测定发现，同一植株同一叶片损伤前后可溶性总蛋白含量差异显著，损伤后蛋白表达量显著增高。蛋白质组双向凝胶电泳及其差异分析显示，损伤前后有8个蛋白质点发生明显的上调或下调。选择其中2个差异蛋白点经过MALDI-TOF质谱鉴定，它们分别是Rubisco小亚基前体以及果糖－1，6－二磷酸醛缩酶和粪卟啉－3－氧化酶的混合物，这些蛋白质在其他植物的抗逆研究中也有报道，它们可能在油菜叶片应答机械损伤过程中对维持植物的生理功能也有重要作用。

枯草芽孢杆菌生物学特性及其与稻瘟病菌互作的蛋白质组学研究

枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是革兰氏阳性细菌研究的模式菌株，为重要的生防菌剂。本论文以枯草芽孢杆菌ATCC6051作对照，首次对新型菌株KB-1111和KB-1122进行了生物学特性、生防潜力以及与水稻稻瘟病致病菌互作的蛋白质组学研究。 形态学观察表明，菌株KB-1111和KB-1122在细胞形态、芽孢的大小、运动性、菌落褶皱和色素的生成等方面与菌株ATCC6051相似，具有枯草芽孢杆菌的典型特征。生理生化测定以及对多种碳源的利用结果显示，三个菌株大部分指标检测结果相同，只在几个方面等存在差异。 体外平板对峙抑菌试验说明，枯草芽孢杆菌ATCC6051、KB-1111和KB-1122对8种作物、果蔬代表性病害致病真菌具有明显的拮抗效果。其中，菌株KB-1122的广谱抗真菌活性优于KB-1111，而KB-1111又强于对照菌株ATCC6051，尤其是对稻瘟病（M. grisea P131）和蔬菜菌核病（S. sclerotiorum）显现出强烈的抑制作用，具备生防拮抗菌的优秀性能。 比较蛋白质组学分析结果表明，液体悬浮培养枯草芽孢杆菌KB-1111、KB-1122二维蛋白质组表达谱至少有11个胞内蛋白和10个胞外蛋白出现丰度差异。其中，菌株KB-1122中胁迫或逆境反应相关ATP酶、顺乌头酸水合酶和alpha-淀粉酶前体在细胞内蛋白质组，以及分泌型蛋白―内切葡聚糖酶在胞外蛋白质组中的高丰度表达可能与菌株KB-1122的优势拮抗能力相关。 将对数生长期的枯草芽孢杆菌KB-1122与菌丝丰富期的稻瘟病菌P131悬浮混合共培养发现，在24小时的共培养过程中，稻瘟病菌P131菌丝体及芽管经历了致变、破裂、细胞质溢出直至菌丝体崩溃等一系列变化，枯草芽孢杆菌KB-1122表现出强烈的拮抗效应。差异显示蛋白质组学研究表明，共培养菌体蛋白质组至少有39个蛋白点丰度发生显著变化，其中33个蛋白点得到成功鉴定，包括12个上调蛋白和21个下调蛋白。根据鉴定结果分析，这些上调的蛋白质全部来源于枯草芽孢杆菌，而下调的蛋白全部属于稻瘟病菌。共培养过程中的培养液蛋白质组至少有20个蛋白点丰度发生显著变化，其中18个蛋白点得到成功鉴定。根据以上分析结果初步认为，3-磷酸甘油醛脱氢酶、丝氨酸蛋白激酶和内切葡聚糖酶在枯草芽孢杆菌KB-1122与稻瘟病菌P131相互作用的过程中可能是B. subtilis KB-1122发挥抗真菌活性的关键性蛋白。

A novel family of antimicrobial peptides from the skin of Amolops loloensis

While conducting experiments to investigate antimicrobial peptides of amphibians living in the Yunnan-Sichuan region of southwest China, a new family of antimicrobial peptides was identified from skin secretions of the rufous-spotted torrent frog, Amolops loloensis. Members of the new peptide family named amolopins are composed of 18 amino acids with a unique sequence, for example, NILSSIVNGINRALSFFG. By BLAST search, amolopins did no show similarity to any known peptides. Among the tested microorganisms, native and synthetic peptides only showed antimicrobial activities against Staphylococcus aureus ATCC2592 and Bacillus pumilus, no effects on other microorganisms. The CD spectroscopy showed that it adopted a structure of random combined with beta-sheet in water, Tris-HCl or Tris-HCl-SDS. Several cDNAs encoding amolopins were cloned from the skin cDNA library of A. loloensis. The precursors of amolopin are composed of 62 amino acid residues including predicted signal peptides, acidic propieces, and mature antimicrobial peptides. The preproregion of amolopin precursor comprises a hydrophobic signal peptide of 22 residues followed by an 18 residue acidic propiece which terminates by a typical prohormone processing signal Lys-Arg. The preproregions of precursors are very similar to other amphibian antimicrobial peptide precursors but the mature amolopins are different from other antimicrobial peptide families. The remarkable similarity of preproregions of precursors that give rise to very different antimicrobial peptides in distantly related frog species suggests that the corresponding genes form a multigene family originating from a common ancestor. (C) 2008 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

A serine proteinase inhibitor from frog eggs with bacteriostatic activity

By Sephadex G-50 gel filtration, Resource Q anionic exchange and C4 reversed phase liquid high performance liquid chromatography, a proteinase inhibitor protein (Ranaserpin) was identified and purified from the eggs of the odour frog, Rana grahami. The protein displayed a single band adjacent to the molecular weight marker of 14.4 kDa analyzed by SDS-PAGE. The inhibitor protein homogeneity and its molecular weight were confirmed again by MALDI-TOF mass spectrometry analysis. The MALDI-TOF mass spectrum analysis gave this inhibitor protein an m/z of 14422.26 that was matched well with the result from SDS-PAGE. This protein is a serine proteinase inhibitor targeting multiple proteinases including trypsin, elastase, and subtilisin. Ranaserpin inhibited the proteolytic activities of trypsin, elastase, and subtilisin. It has an inhibitory constant (K-i) of 6.2 x 10(-8) M, 2.7 x 10(-7) M and 2.2 x 10(-8) M for trypsin, elastase, and subtilisin, respectively. This serine proteinase inhibitor exhibited bacteriostatic effect on Gram-positive bacteria Bacillus subtilis (ATCC 6633). It was suggested that ranaserpin might act as a defensive role in resistance to invasion of pests or pathogens. This is the first report of serine proteinase inhibitor and its direct defensive role from amphibian eggs. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

武汉东湖几丁质分解菌生态研究

对武汉东湖水柱和沉积物中几丁质分解菌的种类组成、数量分布及动态的研究结果表明:几丁质分解菌中.放线菌居于优势,在水柱中约为总数的50—72.3％;在沉积物中约为63—88.5％。经鉴定的102株放线菌中,链霉菌属(Steptomyces)占总数的70.6％;链孢囊菌属(Streptosporangium)、小单孢菌属(Micromonospora)、小多孢菌属(Micropolyspora)分别为8.8％、9.8％和10.8％。细菌中主要是芽孢杆菌属(Bacillus),占鉴定菌株数的42％,其次为沙雷氏

Predicted glycosyl transferase genes located outside the HEP island are required for formation of heterocyst envelope polysaccharide in Anabaena sp strain PCC 7120

During maturation, heterocysts form an envelope layer of polysaccharide, called heterocyst envelope polysaccharide (HEP), whose synthesis depends on a cluster of genes, the HEP island, and on an additional, distant gene, hepB, or a gene immediately downstream from hepB. We show that HEP formation depends upon the predicted glycosyl transferase genes all4160 at a third locus and alr3699, which is adjacent to hepB and is cotranscribed with it. Mutations in the histidine kinase genes hepN and hepK appear to silence the promoter of hepB and incompletely down-regulate all4160.

Cloning and characterization of the gene for UDPGlc dehydrogenase from the cyanobacterium, Microcystis aeruginosa FACHB 905

Using degenerate primers based on conserved regions of the UDP-glucose dehydrogenase (UDPGDH) gene, an initial 476-bp DNA fragment was amplified from the water-bloom forming cyanobacterium, Microcystis aeruginosa FACHB 905. TAIL-PCR and ligation-mediated PCR were used to amplify the flanking regions to isolate an about 2.5-kb genomic DNA fragment. Sequence analysis revealed an ORF encoding a putative 462 amino acid protein, designated Mud for Microcystis UDPGDH. The Mud amino acid sequence is closely related to UDPGDH sequences from cyanobacterium Synechocystis PCC6803 (73% identity, 81% similarity), and bacterium Bacillus subtilis (51% identity and 67% similarity). The cloned mud gene was expressed in Escherichia coli using the pGEX-4T-1 fusion expression vector system to generate a GST-Mud fusion protein that exhibited UDPGDH activity. The cytosolic fraction of M aeruginosa FACHB 905 was subjected to Western analysis with an anti-Mud antibody, which revealed a single band of approximately 49 kD, consistent with the deduced molecular mass of the enzyme. The Mud protein could thus be characterized as a UDP-glucose dehydrogenase, which was a key enzyme for polysaccharide synthesis and has, for the first time, been studied in algae.

Establishment and characterization of dual-species biofilms formed between a 3,5-dinitrobenzoic-degrading strain and bacteria with high biofilm-forming capabilities

In this study, the possibility of establishing a dual-species biofilm from a bacterium with a high biofilm-forming capability and a 3,5-dinitrobenzoic acid (3,5-DNBA)-degrading bacterium, Comamonas testosteroni A3, was investigated. Our results showed that the combinations of strain A3 with each of five strains with a high biofilm-forming capability (Pseudomonas sp. M8, Pseudomonas putida M9, Bacillus cereus M19, Pseudomonas plecoglossicida M21 and Aeromonas hydrophila M22) presented different levels of enhancement regarding biofilm-forming capability. Among these culture combinations, the 24-h dual-species biofilms established by C. testosteroni A3 with P. putida M9 and A. hydrophila M22 showed the strongest resistance to 3,5-DNBA shock loading, as demonstrated by six successive replacements with DMM2 synthetic wastewater. The degradation rates of 3,5-DNBA by these two culture combinations reached 63.3-91.6% and 70.7-89.4%, respectively, within 6 h of every replacement. Using the gfp-tagged strain M22 and confocal laser scanning microscopy, the immobilization of A3 cells in the dual-species biofilm was confirmed. We thus demonstrated that, during wastewater treatment processes, it is possible to immobilize degrader bacteria with bacteria with a high biofilm-forming capability and to enable them to develop into the mixed microbial flora. This may be a simple and economical method that represents a novel strategy for effective bioaugmentation.

麝鼠香化学成分与糖脂结构的质谱研究

天然产物和生物样品由于可获得的样品量少，并且它们常常是以多种结构相近的组份混合存在，因此对其结构的分析一直是具有挑战性的。先进质谱技术的不断问世，极大地促进了对天然产物和生物样品的直接分析。本论文采用气相色谱/质谱联用技术对天然麝香和麝鼠香的苯提取物进行了定性和定量分析。同时，利用基质辅助激光解吸飞行时间质谱和电喷雾多级串联质谱对从菌种中分离得到的糖脂混合物进行了结构鉴定和质谱研究。实验结果表明，质谱作为一种快速而有效的分析方法，是分析天然产物和生物样品的不可缺少的手段之一。1. 天然麝香和麝鼠香苯提取物的气相色谱/质谱分析 根据保留时间和电子轰击质谱图，鉴定了麝鼠香苯提取物中的33个组份，其中多数组分属于新发现的成分。在麝鼠香苯提取物中，大环酮/醇为主要组成，并且它们都以奇数环酮/醇的形式存在。通过与天然麝香的麝香酮比较可知，麝鼠香中不含有麝香酮。麝鼠香中与麝香酮具有相同分子量的化合物是其同分异构体，环十六烷酮，并不是多数文献所报道的麝香酮。由此可知，麝鼠香中的香气成分不是麝香酮，而是含量较高的环十五酮和环十七酮。利用单离子监控技术并结合标准麝香酮外标的方法对麝鼠香中的主要环酮化合物进行了定量分析。结果表明，各组份的含量相对稳定，不随泌香期香量的改变而变化。其中麝鼠香中的两个主香气成分环十五烷酮和环十七烯酮的含量为0.4%。2. 微生物体中糖脂混合物的生物质谱研究 利用激光解吸飞行时间质谱和电喷雾多级串联质谱对从名为Bacillus pumilus菌种中分离得到的糖脂混合物进行了直接分析。激光解吸质谱确定了其中两个主要糖脂的分子质量。糖脂在激光质谱中加合钠和钾离子的形式存在说明糖脂与碱金属离子具有较强的亲合性。电喷雾全扫描质谱结果表明此糖脂混合物是由脂肪酸链组成不同的糖脂化合物构成。通过分析和比较未知组份和已知组份的断裂途径，证实了未知组份的推测结构。糖脂加合不同碱金属离子的多级串联结果比较显示碎片离子的强度和离子的断裂途径是与碱金属的种类紧密相关的。糖脂加合钠离子的断裂途径提供了糖脂的基本骨架信息。糖脂加合锂离子得到各种有关糖基的碎裂。尽管糖脂加合钾离子不能够如同加合钠离子和加合锂离子那样产生较多的碎片离子，但是它的二级质谱可以确定糖脂的脂化位点。利用电喷雾多级串联功能，对在电喷雾质谱过程中出现的两个特殊碎片离子的断裂机理进行了探讨，同时推测了碱金属离子与糖脂化合物的作用位置。