外源磁场强化嗜盐古菌Haloferax mediterranei代谢有机废水生产PHA及其生物磁效应机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51878010
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    崔有为
  • 依托单位：
    北京工业大学
  • 学科分类：
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Polyhydroxyalkanoates (PHA) is the biodegradation polymers materials, which is considered as potential substitutes for petrochemical-derived plastics. However, the main obstacle to wide application of PHAs is its high production cost. As the possible method, seeking the novel PHA producer with high productivity and utilizing the wastes as carbon for PHA production can reduce the production cost in a sustainable way. H. mediterranei is the best PHA producer because of its advantages of the easy PHA recovery, utilizing various wasted and recycled carbon, and special copolymers synthesis. The main obstacle to limit its large-scale application is the low PHA productivity while using the wastewater as the fermentation substrate. Therefore, it is necessary to take actions to enhance the activity and the storage of external carbon into PHA. For this purpose, this research will explore the enhancing approaches to increase PHA productivity by external magnetic field. The magnetic biological effects including of DNA coding and enzyme function will be explored to insight in the mechanism of external magnetic induction. This study is of significance to reduce PHA production cost by utilizing the halophilic achaea.
聚羟基脂肪酸酯（PHA）是一类可生物降解的多聚物，被认为是替代塑料的未来材料。为了降低PHA的生产成本，开发新型高产的生物资源并利用有机废水生产PHA是以可持续性方式解决这一问题的有效方法。嗜盐古菌Haloferax mediterranei是一类新型PHA积累微生物，其在代谢途径多样性、特殊PHA共聚物生产和产物回收等方面具有显著的优势。但是，其利用废水合成PHA产率低成为工业应用的瓶颈。本研究探索外源磁场强化H.mediterranei 合成PHA的生物机制与技术方法，以磁强化技术解决PHA产率低的问题。项目结合代谢工程研究磁诱导PHA合成及其磁效应等基础理论问题，建立以磁强化提高H.mediterranei合成PHA产率和增加PHA中长链单体组分含量的技术体系。研究在降低PHA成本及开发利用嗜盐古菌等方面具有重要意义。

结项摘要

聚羟基脂肪酸酯（PHA）被认为是替代石油基塑料、解决白色垃圾污染的未来材料。为了降低PHA生产成本促进大规模应用，一种可持续的解决方案是利用有机废水生产PHA。本项目研究嗜盐古菌Haloferax mediterranei利用废水合成PHA，探索外源磁场强化合成PHA的生物学机制与技术方法，以磁强化解决废水合成PHA中普遍存在的产率低难题。项目结合代谢工程研究了磁诱导PHA合成及其磁效应等基础理论问题，建立了提高PHA产率的磁强化技术体系。研究发现在110mT磁场下H.mediterranei合成PHA具有磁窗口效应。磁场作用增强细胞膜的通透性，促进了有机底物的吸收和钾离子的胞内迁移；改变了主要碳代谢途径的碳通量，激发更多的碳流向PHA合成；活化了超氧化物歧化酶的金属辅因子从而显著促进其活性，缓解了H.mediterranei在极端环境下细胞的氧化损伤。转录组、蛋白组和代谢组学研究发现丙酮酸代谢路径的pdhA2转录上调，PHA合成路径中的Paaj和AccA转录上调，TCA循环中的gltA转录下调，从而导致丙酮酸脱氢酶、3-酮酰基辅酶A硫解酶以及ABC转运蛋白酶的表达差异，最终提升了与核酸代谢、氨基酸合成和ABC转运途径相关的代谢水平。磁场作用形式影响磁效应，脉冲磁场会对细胞膜造成损伤从而抑制细胞对底物的摄入利用，而恒定磁场对H.mediterranei生产PHA具有稳定的强化作用。磁场强度在关键工艺条件（盐度、pH、温度、C/N）会产生不用的磁效用。基于研究，建立了有机废水磁调控强化PHA生产的策略，并应用于糖蜜废水和甘油废水，提升PHA产率达到7.95%。本研究揭示了H.mediterranei合成PHA对外源磁场的应答机制，并建立了磁诱导H.mediterranei提高PHA产量的技术体系，为PHA工业规模化生产提供了重要的技术方案。

项目成果

期刊论文数量（14）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（8）
A novel Pseudomonas aeruginosa strain performs simultaneous heterotrophic nitrification-aerobic denitrification and aerobic phosphate removal
一种新型铜绿假单胞菌菌株同时进行异养硝化-好氧反硝化和好氧除磷
  • DOI：
    10.1016/j.watres.2022.118823
  • 发表时间：
    2022-07-09
  • 期刊：
    WATER RESEARCH
  • 影响因子：
    12.8
  • 作者：
    Huang, Mei-Qi;Cui, You -Wei;Chen, Si
  • 通讯作者：
    Chen, Si
Fast granulation of halophilic activated sludge treating low-strength organic saline wastewater via addition of divalent cations
添加二价阳离子的嗜盐活性污泥快速颗粒化处理低浓度有机盐废水
  • DOI：
    10.1016/j.chemosphere.2020.128396
  • 发表时间：
    2021-02-01
  • 期刊：
    CHEMOSPHERE
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Cui, You-Wei;Huang, Ji-Lin;Alam, Fakhri
  • 通讯作者：
    Alam, Fakhri
The metabolic pathways of polyhydroxyalkanoates and exopolysaccharides synthesized by Haloferax mediterranei in response to elevated salinity
Haloferax mediterranei 响应高盐度合成的聚羟基脂肪酸酯和胞外多糖的代谢途径
  • DOI：
    10.1016/j.jprot.2020.104065
  • 发表时间：
    2021-02-10
  • 期刊：
    JOURNAL OF PROTEOMICS
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Pacholak, Amanda;Gao, Ze-Liang;Cui, You-Wei
  • 通讯作者：
    Cui, You-Wei
好氧丰盛/缺氧饥饿模式驯化微生物积累内源聚合物并实现内源反硝化
  • DOI：
    10.11936/bjutxb2019040008
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    北京工业大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    崔有为;王好韩;金常林
  • 通讯作者：
    金常林
Continuous flow reactors for cultivating aerobic granular sludge: configuration innovation, principle and research prospect
培养好氧颗粒污泥的连续流反应器：配置创新、原理及研究展望
  • DOI：
    10.1002/jctb.6791
  • 发表时间：
    2021-05
  • 期刊：
    Journal of Chemical Technology and Biotechnology
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Jin‐Lei Yan;You‐Wei Cui;Ji‐Lin Huang
  • 通讯作者：
    Ji‐Lin Huang

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

碳源对O/A-F/F模式积累内源聚合物及反硝化的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    环境科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    崔有为;金常林;王好韩;李晶
  • 通讯作者：
    李晶
SBR工艺除磷过程控制与种群监测策略
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    北京工业大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    崔有为;丁洁然;张立东;王蕊
  • 通讯作者：
    王蕊
pH对嗜盐混合菌发酵挥发性有机酸混合物合成PHA的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    化工学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    崔有为;张宏宇
  • 通讯作者：
    张宏宇
模糊控制强化生物除磷SBR系统的
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    高技术通讯，15(7), 95-100，2005, (EI)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    崔有为;王淑莹*;朱岩,李桂星
  • 通讯作者：
    朱岩,李桂星
嗜盐污泥反硝化亚硝酸盐的性能及其影响因素
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    化工学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    崔有为;丁洁然;卢鹏飞;彭永臻
  • 通讯作者：
    彭永臻

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

崔有为的其他基金

嗜盐好氧颗粒污泥中丝状真菌爆发性生长导致的颗粒失稳机制及其调控策略
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2021
  • 资助金额：
    58 万元
  • 项目类别：
    面上项目
嗜盐好氧颗粒污泥中丝状真菌爆发性生长导致的颗粒失稳机制及其调控策略
  • 批准号：
    52170064
  • 批准年份：
    2021
  • 资助金额：
    58.00 万元
  • 项目类别：
    面上项目
Haloferax mediterranei代谢有机废水合成PHA和EPS的竞争机制及其强化PHA的定向调控
  • 批准号：
    51478011
  • 批准年份：
    2014
  • 资助金额：
    85.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
嗜盐混合菌群处理高盐有机废水过程中PHA积累机制及其种群生态研究
  • 批准号：
    51178004
  • 批准年份：
    2011
  • 资助金额：
    61.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
高盐废水短程脱氮的工艺控制策略及其微生物生态机理研究
  • 批准号：
    50908002
  • 批准年份：
    2009
  • 资助金额：
    20.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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]
关闭
close
客服二维码