遗传差异及环境因子对芽孢杆菌反硝化性能与产气模式的影响

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31270162
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0106.微生物与环境互作
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The denitrifying Bacillus showed a broad application prospect for the nitrogen bioremediation of surface water, while its theoretical research was relatively weak,some phenomenon or problems appeared in the process of application could not be explained and resolved, and the efficient genetic engineering strains were also difficult to be constructed. This application was mainly aimed to research the denitrification mechanism, the distribution law of the denitrification-related genes and the role of N2O and N2 production in the Bacillus group by use a variety of modern biological engineering methods. The expected results would explain the aerobic denitrification mechanism of Bacillus from the molecular perspective, and find out the relationship between environmental factors and genetic differences and gaseous product of denitrification. In addition, we would also clone the complete coding sequences of several key denitrification-genes, and inspect the variation of denitrification features by high expressing or deleting these genes in Bacillus. This work would provide the meaningful theoretical supports for the rational use of the denitrifying Bacillus probiotics and the efficient genetic engineered strains construction.
反硝化芽孢杆菌在地表水氮素污染控制中展示了广阔的应用前景,但其机理研究相对薄弱,对在应用过程中出现的现象及问题无从解释和解决,也制约了高性能菌株的遗传改造。本申请以反硝化芽孢杆菌群体为研究对象,运用现代生物工程手段,针对芽孢杆菌的反硝化机理、反硝化酶系的分布特点及N2O及N2的释放规律等开展深入研究,试图从分子水平阐明有氧条件下芽孢杆菌的反硝化作用机制、解析环境因子及基因组成差异与芽孢杆菌反硝化性能及产物模式之间的关系。此外,对几个关键的反硝化酶编码基因进行全序列克隆,并研究这些基因丰度表达或缺失对芽孢杆菌反硝化特征的影响。预期成果有望为合理利用反硝化芽孢杆菌微生态制剂以及构建高效基因工程菌株提供坚实的理论依据。

结项摘要

项目执行期间,建立了包括442株反硝化芽孢杆菌的菌群,获得47株总氮脱除能力大于20%的芽孢杆菌,其中Bacillus firmus和Bacillus megaterium是自然界最主要的反硝化芽孢杆菌,同时还发现多株芽孢杆菌能够实现高浓度污水的同步脱除。实验首次克隆及异源表达了芽孢杆菌的nir K基因,并对其酶学性质进行了深入分析。在B. subtitlis GY-48中丰度表达了nirK基因,使得重组菌的亚硝酸盐最大积累量从100.4 mg/L降低到2.1 mg/L。筛选了1株能够在8%盐浓度下实现高效好氧脱氮的海杆菌NY-4,并考察了氧气梯度对其反硝化能力及反硝化相关基因的影响,随着氧气浓度从0%至100%,NY-4的总氮脱除率从66.19%下降至 36.36%;narG, nirS 及nosZ的基因表达量也分别下降了12.19、72.08 及 40.74倍。在海杆菌NY-4中丰度表达了nir S基因,使菌株的亚硝酸耐受能力从0.92 g/L提高到1.65 g/L,亚硝酸盐能力提高了1.8倍。本研究获得的多株细菌及构建的基因工程菌均具有潜在的应用前景,建立的酶活分析方法及遗传操作平台也为类似的研究工作提供了参考。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
M.hydrocarbonoclasticus NY4中N2OR的酶活测定及环境因素对酶活力的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    生物加工过程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王鹏胤;高远;高浩峰;胡南
  • 通讯作者:
    胡南
A trehalase from Zunongwangia sp. characterization and improving catalytic efficiency by directed evolution
来自 Zunongwangia sp. 的海藻糖酶。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    BMC Biotechnology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    胡南
  • 通讯作者:
    胡南
蛋鸡粪工业化堆肥过程中氨氧化菌群的群落演替简
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    生物加工过程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周婧;张霞;高浩峰;胡南
  • 通讯作者:
    胡南
Psychrotrophic Pseudomonas mandelii CBS-1 produces high levels of poly-beta-hydroxybutyrate.
耐冷曼德里假单胞菌 CBS-1 产生高水平的聚-β-羟基丁酸酯。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    SpringerPlus
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zi; Xiaoli;Zhang; Xia;Gao; Haofeng;Hu; Nan
  • 通讯作者:
    Nan
A novel serine hydroxymethyltransferase from Arthrobacter nicotianae: characterization and improving catalytic efficiency by rational design.
一种来自烟草节杆菌的新型丝氨酸羟甲基转移酶:通过合理设计进行表征和提高催化效率。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    BMC Biotechnology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Hu; Nan;Yuan; Shaohui;Li; Bin;Liu; Ziduo
  • 通讯作者:
    Ziduo

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遗传改造甘油假丝酵母——构建平台化工品3-羟基丙酸的生物合成路线
  • 批准号:
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    青年科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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