Institutional Repository of Chengdu Institute of Biology, CAS
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Bacterial community succession and metabolite changes during doubanjiang-meju fermentation, a Chinese traditional fermented broad bean (Vicia faba L.) paste
No full textDoubanjiang-meju, a major ingredient of Chinese fermented food for several centuries, is produced using broad bean, wheat flour and salt. In this study, we investigated prokaryotic community succession and metabolite changes using high-throughput sequencing and H-1-NMR methods. After 35 days, bacterial communities, except Lactobacillus and Acinetobacter, were relatively stable until the end of fermentation, and consisted predominantly of the genera Tetragenococcus, Lactobacillus, Staphylococcus, Acinetobacter, Pseudomonas and Streptococcus. Glucose, arabinose, fructose and mannitol were identified as major sugars, lactate and acetate as major organic acids, and amino acids as the major nitrogen compounds present in doubanjiang-meju. Correlation analysis revealed important links between bacterial populations and metabolites, e.g., Pseudomonas was significantly correlated with 10 nitrogenous metabolites, while Streptococcus was significantly correlated with six carbonic metabolite and eight nitrogenous metabolites. These results not only revealed bacterial succession and dynamic changes in metabolites as well as pH and color, but also elucidated their relationships during the doubanjiang-meju fermentation. (C) 2016 Published by Elsevier Ltd
High flavonoid accompanied with high starch accumulation triggered by nutrient starvation in bioenergy crop duckweed (Landoltia punctata)
No full textBackground: As the fastest growing plant, duckweed can thrive on anthropogenic wastewater. The purple-backed duckweed, Landoltia punctata, is rich in starch and flavonoids. However, the molecular biological basis of high flavonoid and low lignin content remains largely unknown, as does the best method to combine nutrients removed from sewage and the utilization value improvement of duckweed biomass. Results: A combined omics study was performed to investigate the biosynthesis of flavonoid and the metabolic flux changes in L. punctata grown in different culture medium. Phenylalanine metabolism related transcripts were identified and carefully analyzed. Expression quantification results showed that most of the flavonoid biosynthetic transcripts were relatively highly expressed, while most lignin-related transcripts were poorly expressed or failed to be detected by iTRAQ based proteomic analyses. This explains why duckweed has a much lower lignin percentage and higher flavonoid content than most other plants. Growing in distilled water, expression of most flavonoid-related transcripts were increased, while most were decreased in uniconazole treated L. punctata (1/6 x Hoagland + 800 mg center dot L-1 uniconazole). When L. punctata was cultivated in full nutrient medium (1/6 x Hoagland), more than half of these transcripts were increased, however others were suppressed. Metabolome results showed that a total of 20 flavonoid compounds were separated by HPLC in L. punctata grown in uniconazole and full nutrient medium. The quantities of all 20 compounds were decreased by uniconazole, while 11 were increased and 6 decreased when grown in full nutrient medium. Nutrient starvation resulted in an obvious purple accumulation on the underside of each frond. Conclusions: The high flavonoid and low lignin content of L. punctata appears to be predominantly caused by the flavonoid-directed metabolic flux. Nutrient starvation is the best option to obtain high starch and flavonoid accumulation simultaneously in a short time for biofuels fermentation and natural products isolation
Q(10) values vary with different kinetic properties of C mineralization
No full textTemperature response quotient (Q(10)) is a critical parameter for evaluating global additional carbon (C) release with climate change. However, its value is usually derived from time span or instantaneous rate or cumulative amount of C flux, giving a very one-sided account of thermal sensitivity of C cycling. Through a 117-day laboratory incubation study, we estimated Q(10) values simultaneously with the labile (a(0)) and recalcitrant C proportions and their rate constants, and then tested for any variances of these kinetic properties in different vegetation stands, soil horizons, aeration statuses, and thermal settings (i.e., diurnally-varying, constant low and constant high temperatures). A regularly varying temperature regime increased the exploitation of labile C resources (i.e., high a0) and required longer time spans (i.e., low rate constants). The constant high temperature induced the exhaustive depletion of the labile C pool and motivated a very rapid and short-term C mineralization process. The constant low temperature treatment was characterized by the lowest a(0) but by medium rate constants because low temperature slowed the C mineralization processes but retained high level of the original C processing diversity. Therefore, a(0), and the rate constants showed discrepancies in their temperature sensitivities as revealed by pairwise comparisons of temperature regimes. Such discrepancies were also supported by pairwise comparisons of aeration statuses, forest stands and soil horizons. The Q(10) bias between C mineralization a(0) and rate constants in this laboratory experiment is attributed to the inherently distinct properties of these two parameters, as a(0) and its Q(10) are closely correlated with the sizes of the easily available C pool, while rate constants and their Q(10), variances explain the temporal scale of the same C mineralization process. Our findings suggest a combined application of a(0) and rate constants for exploring the temperature sensitivity of C mineralization in future studies
circRNA与疾病研究进展
No full text环状RNA(circular RNA,circRNA)不同于传统的线性RNA,是一类共价闭合环状的非编码RNA,广泛存在于生物体中,具有稳定、广泛的组织特异性表达。其特殊的分子结构使其具有充当miRNA"海绵"、调节转录或剪接、与RNA结合蛋白相互作用等功能,还可作为疾病诊断的生物标志。本文从circRNA的形成、分类、功能及其与疾病、与环境和表观遗传学的关系等方面进行综述,可为circRNA在疾病研究、诊断和治疗中的应用提供参考
纵条纹炭角菌子实体的化学成分研究
No full text目的:研究纵条纹炭角菌子实体的化学成分。方法:采用硅胶柱层析、Sephadex LH-20柱色谱及半制备型HPLC等色谱方法进行分离纯化,根据波谱数据鉴定化合物的结构。采用MTT法对化合物1~3、7进行体外肿瘤细胞毒活性测试。结果:从纵条纹炭角菌子实体的95%乙醇提取物中分离得到10个化合物,分别鉴定为:细胞松弛素D(1)、19,20-环氧细胞松弛素Q(2)、细胞松弛素Q(3)、19,20-环氧细胞松弛素D(4)、19,20-环氧细胞松弛素C(5)、反式对羟基肉桂酸乙酯(6)、吲哚-3-甲醛(7)、次黄嘌呤核苷(8)、尿嘧啶(9)、尿嘧啶核苷(10)。体外肿瘤细胞毒活性实验结果显示化合物7(40μmol/L)对HCT116、B16、U937肿瘤细胞的相对抑制率分别为57.12%、53.39%、57.85%。结论:所有化合物均首次从该菌中分离得到,其中,化合物7具有中等的肿瘤细胞毒活性
洋河大曲中螺甾醇健康功能因子研究
No full text白酒是我国最重要的传统发酵食品之一,在世界范围内享有很高的声誉。曲药被称为酒之骨,决定了白酒的风格和品质,对白酒酿造起着举足轻重的作用。目前,主要采用顶空-固相微萃取与气质联用的方法研究大曲中低沸点香味物质,对大曲中高沸点难挥发成分研究鲜有报道。本研究以洋河酒厂提供的大曲为材料,利用95%vol乙醇进行提取,结合正相硅胶、反相硅胶、Sephadex LH-20等多种色谱技术,从大曲中分离得到6个螺甾醇类化合物,应用核磁共振、质谱等波谱技术分别将其鉴定为sarsasapogenin(1)、7α-hydroxysarsasapogenin(2)、yamogenin(3)、diosgenin(4)、neotigogenin(5)和tigogenin(6)。本研究首次从洋河大曲中发现了具有广泛生理活性的螺甾醇类小分子,为揭示中国白酒的健康功能因子奠定了基础
四甲基吡嗪形成相关功能微生物在二锅头酒生产中的应用
No full text从高温大曲和红星二锅头酒醅中分离筛选到四株蛋白酶活性较高的菌株,应用于红星二锅头酒生产中后,试验酒中四甲基吡嗪含量达到10mg/L以上
反硝化耦联沼气生物脱硫及微生物群落结构解析
No full text沼气中的硫化氢是一种具有腐蚀性的有毒气体，因此在使用沼气前必须进行人工脱硫处理。化能自养型微生物在厌氧条件下，利用硝酸盐作为电子受体去除沼气中的H2S。本试验研究了以废水中的硝酸盐或亚硝酸作为电子受体，在不同沼气进气速率下沼气中H2S去除率及微生物结构解析，得出以下主要研究结果： （1）以硝酸盐模拟废水作为试验进水时，在接种污泥的反应器A、B和C中，沼气进气速率为0.5 L/min时，H2S去除率可达90%以上；在沼气进气速率为2 L/min、3 L/min和4 L/min时，H2S去除率在20%~35%之间。随着沼气进气速率的加快，气体停留时间缩短，H2S去除率逐渐下降。在未接种污泥的反应器D中，前6天H2S去除率逐渐升高至85%，6天后去除率逐渐下降至4.7%。厌氧污泥中的微生物生化作用对H2S的去除率有显著影响。在接种污泥的反应器A、B和C中，硫酸盐，硫单质，NO3--N和NO2--N的浓度变化变化趋势基本相同。反应器A、B和C中生成硫酸盐和硫单质浓度大于反应器D。反应器A、B和C中的NO3--N浓度显著低于反应器D，说明反应器A、B和C中可能发生了反硝化过程。同时反应器A、B和C有NO2--N浓度的增加，而反应器D中NO2--N浓度一直维持在较低浓度，也间接说明了在反应器A、B和C中发生的反硝化过程，而反应器D没有发生反硝化或反硝化作用小。厌氧污泥中微生物群落的优势门是Proteobacteria，优势属是Thiobacillus和Sulfurimonas。Sulfurimonas在微生物群落中的相对丰度的变化与H2S去除率的变化呈显著正相关，Sulfurimonas可能是本反应器系统中的主要脱氮脱硫菌。（2）以亚硝酸盐模拟废水作为试验进水时，在接种污泥的反应器A、B和C中，沼气进气速率为0.5 L/min时，H2S去除率在40%~60%之间，其中H2S去除率变化趋势一致。沼气进气速率为2 L/min和4 L/min时，反应器A、B和C中H2S去除率在10%~25%之间。随着沼气进气速率的加快，气体停留时间缩短，H2S去除率逐渐下降。在未接种污泥的反应器D中，前4天H2S去除率逐渐升高，4天后去除率逐渐下降，在第15天降至4%。在反应器D中，主要依靠水的物理吸收和化学氧化去除H2S。厌氧污泥中的微生物生化作用对H2S的去除率有显著影响。反应器A、B和C中硫酸盐浓度不断降低，并分别降至394.2，289.4和168.3 mg/L；而其中的硫单质浓度随着反应的不断进行快速增加至184.9，101.8和155.2 mg/L。在反应器D中硫酸盐和硫单质浓度一直很低。反应器A、B、C和D中NO3--N浓度不断降低，反应器D中的NO3--N浓度降低速率低于反应器A、B和C。反应器A、B、C和D中的NO2--N浓度均不断升高，而反应器D的NO2--N浓度升高速率高于反应器A、B和C。在试验运行过程中，反应器A、B和C中减少的NO3--N和NO2--N高于反应器D，而反应器D中NO3--N和NO2--N浓度的降低只是由于进出水导致，即在反应器A、B和C中脱除H2S的过程中有反硝化作用发生。在试验过程中，亚硝酸盐的浓度过高会抑制微生物的生长，故微生物的多样性降低。厌氧污泥中微生物群落的优势门是Proteobacteria，优势属是Thiobacillus。Thiobacillus对沼气中的H2S的去除起到至关重要的作用。（3）以硝化的沼液作为试验进水时，沼气进气速率为0.5 L/min和0.2 L/min时，接种污泥的反应器A、B和C中H2S去除率先升高后保持稳定在90%以上。随着沼气进气速率的加快，气体停留时间缩短，H2S去除率降低至60%。未接种污泥反应器D中H2S去除率在前11天逐渐升高至61.8%，之后逐渐降低并在第40天降至15.2%。厌氧污泥中的微生物生化作用对H2S的去除率有显著影响。反应器A、B和C中硫酸盐浓度经历波动后不断降低，并分别降至降至950.8、705.3和302.5 mg/L。反应器D中几乎没有硫酸盐的生成。反应器A中硫单质浓度在沼气进气速率为0.2和0.5 L/min时很低，随着反应的不断进行，迅速升高至450.7 mg/L；反应器B和C中硫单质浓度在第2天开始不断升高，最终稳定在478 mg/L和815.3 mg/L。在反应器D中硫单质浓度先很低后逐渐升高至25 mg/L。反应器A、B、C和D中NO3--N浓度不断升高，而NO2--N浓度不断升高后降低，而反应器D中NO3--N和NO2--N的浓度升高速率均高于反应器A、B和C。反应器A、B和C中发生了反硝化过程， 而反应器D没有发生反硝化或反硝化作用小。厌氧污泥中微生物群落的优势门是Proteobacteria，优势属是Thiobacillus和Sulfurimonas。Sulfurimonas在微生物群落中的相对丰度的变化与H2S去除率的变化呈显著正相关，Sulfurimonas是本反应系统中的主要脱氮脱硫菌。（4）从硝酸盐耦联沼气脱除H2S的废水中分离筛选出2株（菌株A1和A2）脱氮脱硫菌株：菌株A1和A2在S2-和NO3--N对浓度分别为200 mg/L和100 mg/L时，其S2-化物的去除率分别在第36 h和40 h达到100%；而菌株A1和A2的脱氮效率在第40h时分别为57.3%和40%。经16S rRNA鉴定，菌株A1和A2分别与Paracoccus versutus和Paracoccus bengalensis的同源性达99%，菌株A1和A2均为副球菌属（Paracoccus sp.）
川西不同树种造林对土壤生态功能的影响
No full text退化生态系统的人工造林是恢复土壤生态功能的重要林业措施，然而不同特性树种替代次生灌丛造林后对土壤生态功能的影响仍然缺乏深入认识。本研究选择川西4种不同树种（连香树、落叶松、华山松、油松）替代落叶次生灌丛而建立的人工林为研究对象，以落叶次生灌丛为对照，分别测量土壤容重、孔隙度、持水率、有机质含量、氮磷密度、速效养分、土壤水稳定性团聚体及其相联结的有机碳组分，结合各样地凋落物及根系等信息，系统研究树种差异对土壤水源涵养、养分循环及土壤碳汇功能的影响及机制。主要结果如下：（1）相较于落叶次生灌丛，连香树和落叶松人工林土壤容重显著下降，孔隙度增加，土壤持水功能得以有效改善。而油松和华山松人工针叶纯林替代落叶次生灌丛后却未能有效改善土壤孔隙状况，其0-40cm土层的土壤最大持水量及毛管持水量显著低于连香树和落叶松人工林。主要原因在于常绿针叶（油松和华山松）人工林凋落物分解缓慢，导致以凋落物为载体的有机物及相关养分回归受阻，进而导致土壤孔隙度的下降而迫使其土壤水源涵养功能退化。此外，林地细根特性也是导致不同林地土壤持水性能差异的重要因素。（2）落叶林（连香树、落叶松）于2013年0-10cm土层的土壤有机质含量显著小于落叶灌丛外，其林下有机质含量与落叶灌丛无显著差异。此外，落叶灌丛在2015年的TP密度显著小于连香树，且与落叶松差异不显著。相反，常绿针叶林在替代灌丛造林后土壤养分含量下降明显，特别是油松林地的土壤有机质含量、TN、TP密度、可溶性有机质及速效养分均显著小于灌丛。凋落物及细根特性则是不同林地养分循环差异的主要因素。（3）用湿筛法将土壤样品分离成：>0.25mm、0.053-0.25mm及0.25mm）含量表现为：连香树>油松>落叶松>华山松>灌丛，且平均重量直径（MWD）值及平均几何直径（MGD）值均以连香树最高，说明连香树人工林土壤团聚体稳定性最好。（4）在总有机碳与各粒径有机碳组分的相关性分析中，大团聚体（>0.25mm）中的有机碳储量与总有机碳的相关性斜率值及R2均高于微团聚体（0.053-0.25mm）及粘粉粒（0.25mm）中的有机碳库来促进其土壤碳汇功能得以提升。 综上，在四川西部地区进行人工再造林，通过对不同树种特性恢复28年后主要土壤生态功能的监测表明，以落叶、阔叶（连香树、落叶松）树种为主的人工林对土壤生态功能的提升要优于常绿针叶林（华山松、油松）。因此，为恢复川西退化生态系统土壤生态功能，进行造林时应尽量避免营造高密度针叶纯林，对现有低效人工针叶纯林进行生态功能改造时，应尽量引入有助于土壤生态功能提升的落叶或阔叶树种
过渡金属催化的烯胺膦氧化反应及一种新型PARP-1抑制剂的研究
No full text有机磷化学作为化学学科的一个重要的分支，近年来受到化学家的广泛关注。特别地，β-羰基膦氧化合物在著名的HWE反应(Horner-Wadsworth-Emmons Reaction)里是一类经典的有机膦试剂，其构建方法受到了包括本课题组在内的各相关课题组广泛研究和关注。作为课题组在磷化学领域研究工作延续和深入的一部分，本论文首次实现了过渡金属催化条件下烯胺的膦氧双官能化反应，并且对反应机理做了深入的研究和论证。另一方面，本文提出了一类新型PARP-1抑制剂的设计、合成与构效关系研究，进行了初步的构效关系研究。现将本工作的主要内容介绍如下。论文第一部分（第一章）主要阐述了有机磷化合物发展情况、应用领域、研究进展和趋势，以及基于P(O)-H化合物的C-P化合物的构建综述。鉴于文献报道了大量基于P(O)-H化合物的C-P键的构建方法，本章节主要基于催化剂种类（铜催化、钯催化、镍催化、锰催化、银催化及非金属催化等其它催化条件）来分别介绍基于P(O)-H化合物的C-P键构建，并针对这些构建方法做了一些简要的评价。然而随着社会的发展，人们对生存环境质量要求的提高迫使化学工作者不断改进各种功能化学品的生产工艺，以达到减少乃至消除化工生产作业对环境造成的负面影响，针对这些要求和趋势，本研究从实际出发，尝试开发一类新型的相对于前人的合成方法、工艺更为绿色的有机C-P化合物合成方法。第二章，进入本研究的主题，铜催化氧气参与的烯胺氧磷化反应。不饱和有机物例如烯烃、炔烃的双官能化反应的发展和兴起为科学家拓展含磷有机化合物的构建方法提供了新的思路和方向。近年来，一系列比较重要的化合物如烯烃、炔烃等化合物作为底物与P(O)-H化合物在氧气条件下构建β-羰基膦氧化合物的方法相继被报道。其中作为一种重要的有机膦化合物，β-羰基膦氧化合物不仅可以作为经典的HWE反应的底物，用来合成各种烯烃化合物，还可以作为中间体用来合成环丙烷类，α，β-不饱和酮类，α-取代酮类，噻吩并吡啶杂环类等各种化合物。鉴于β-羰基膦氧化合物重要的应用价值，本章发展了一种新型的、温和的、高效的方法合成β-羰基膦氧化合物，在此条件下，催化量的铜参与的烯胺与P(O)-H化合物可以实现高效快速的构建β-羰基膦氧化合物。为了深入研究反应发生的可能机制，同位素示踪实验、LC-MS实验以及自由基捕获实验的研究均证明了反应经历了自由基历程。在论文的第三部分进一步研究了烯胺构建β-羰基磷酸酯的方法。二烷基亚磷酸酯作为一种更为廉价易得的磷化试剂，发展其与各种官能团作用生成β-羰基磷酸酯具有重要的意义，结合文献报道和我们课题组前期在这方面的工作，我们开发了一种共金属催化（铜/铁共催化）条件下氧气参与的烯胺构建β-羰基磷酸酯的方法，拓展了底物适用性。进一步的控制实验和LC-MS实验证实了我们提出的一种可能的自由基反应机理。 论文的第四章介绍了一种新型PARP-1抑制剂的设计与合成。聚腺苷二磷酸核糖聚合酶是真核生物细胞中存在的一种核酶，主要参与DNA修复过程并维持基因组的稳定性。PARP-1抑制剂可通过切断同源重组修复缺陷肿瘤细胞的碱基切除修复通路从而发挥靶向作用，如BRCA1/2缺陷的乳腺癌和卵巢癌等。基于我们前期的文献调研，结合已上市或正在临床研究的一系列药物结构分子，在深刻理解PARP-1抑制剂与相关药物的构效关系的基础上，我们设计并合成了一系列新的酞嗪酮类PARP抑制剂，通过对部分化合物的生物活性测试结果得到了初步的构效关系，为进一步设计和优化分子结构奠定了良好的基础