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关键词： 农业技术   现代农业经济   生物技术  

摘要： 为了把饭碗牢牢地掌握在人民的手中，必须重视现代农业经济发展，并通过农业技术加快我国农业经济发展的速度，提升农业经济在我国总体经济结构中的占比。随着我国改革开放力度持续加大，其对农业经济发展提出了新的要求，相关机构需要对农业技术在现代农业经济发展中的重要性有清醒的认识，以便从基本国情入手，不断提高农业产品质量，将农业技术更好地融入现代农业经济发展体系。基于此，文章简述了农业技术在现代农业经济发展中的作用，介绍了农业技术在现代农业经济中的具体应用，提出了农业技术推动农业经济发展的策略。

关键词： Science \u0026 technology   life sciences abbp  

ISBN: (数字)9780443188671 ISBN: (纸本)9780443188664

摘要： Microbial Genomics: Clinical, Pharmaceutical and Industrial Applications focuses on the various applications of microbial genomics in clinical, pharmaceutical, and industrial fields. The book consists of four parts devoted to bacterial, viral, and fungal genomics, as well as their applications in clinical, pharmaceutical, and industrial fields. Chapters are written by experts in their respective disciplines and are tightly organized with an introduction to detailed descriptions, available software implementation, applications, advanced topics, summaries, analytic questions, exercises, and suggested readings. Throughout this book, the latest genomics and biotechnological developments and discoveries as well as open problems and future challenges on microbial genomics are highlighted. Readers will be introduced to state-of-the-art developments and trends of microbial genomics, its clinical, pharmaceutical, and industrial applications.

关键词： 阴离子交换膜燃料电池   氢气氧化反应   钌基催化剂   杂原子掺杂   金属氧化物复合  

摘要： 近年来由于反应环境相对温和、阴极可以使用非贵金属催化剂等特点,阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）进入了人们的视野并得到广泛研究,并被认为是成本高昂的质子交换膜燃料电池（PEMFC）的有力替代者。但是碱性条件下AEMFC阳极侧氢气氧化反应（HOR）缓慢的动力学使得催化剂成本急剧增加,阻碍了AEMFC的商业化进程。因此开发低成本、高活性的阳极HOR催化剂是推动AEMFC发展的必要举措。本论文围绕Ru基催化剂,通过杂原子掺杂和金属氧化物复合两种策略开发了一系列高活性的HOR催化剂。本论文主要的两方面工作内容如下: （1）通过三乙二醇还原法制备了Ru/C催化剂,探究了温度和反应时间对催化剂活性的影响,找到了200℃反应5 h的最佳反应条件。在此基础上,合成了一系列B和N掺杂的Ru基催化剂,发现杂原子掺杂量与催化剂HOR活性呈现“火山型”关系。其中B-Ru-5/C和N-Ru-2/C具有最高的性能,超越和达到了商业Pt/C水平,其中比交换电流密度分别达到0.7 m A cm Ru-2和0.5 m A cm Ru-2,在50 m V处的质量活性分别达到4.1 A mg Ru-1和2.8 A mg Ru-1,在50 m V处的面积活性达到1.7 m A cm Ru-2和1.3m A cm Ru-2。研究发现杂原子掺杂不仅可以减小Ru纳米颗粒的尺寸,暴露更多的活性位点,还可以通过优化Ru的氢结合能和羟基结合能使其达到适中值,从而促进HOR反应的进行。使用B-Ru-5/C和N-Ru-2/C作为阳极催化剂构筑AEMFC器件,峰值功率密度分别达到1.60 W cm-2和1.50W cm-2,0.65 V下输出的电流密度分别达到1.21 A cm-2和0.91 A cm-2,分别超越和接近了采用商业Pt/C作为阳极催化剂的AEMFC。这表明杂原子掺杂可以有效提升Ru基催化剂的活性,有望降低阳极催化剂成本。 （2）通过浸渍退火法制备了铌氧化物复合的Ru基催化剂,探究了温度对铌氧化物存在形式和催化剂活性的影响。其中Ru/Nb2O5-C-600℃催化剂具有最高的HOR活性,其比交换电流密度为2.4 m A cm Ru-2,在50m V处的面积活性和质量活性为13.0 m A cm Ru-2和12.5 A mg Ru-1,分别达到了目前性能最佳的商业Pt Ru/C的1.6、3.2、3.5倍。研究发现高结晶度正交晶系Nb2O5有利于Ru的锚定和高度分散,同时可以优化Ru的氢结合能至更为合适的强度,这导致Ru/Nb2O5-C-600℃具有优异的HOR活性。采用Ru/Nb2O5-C-600℃作为阳极催化剂构筑AEMFC器件,在Ru载量仅为0.05 mg Ru cm-2的情况下,电池峰值功率密度达到1.40 W cm-2,0.65 V下输出的电流密度达到1.57 A cm-2,超过了使用商业Pt Ru/C为阳极催化剂的AEMFC。将金属氧化物范围扩大到第五副族元素,通过浸渍退火法制备了钒氧化物和钽氧化物复合的Ru基催化剂,均展现出良好的HOR活性。这表明氧化物复合是开发高性能HOR催化剂切实有效的新策略,有望推动AEMFC进一步发展。

关键词： Yarrowia lipolytica cmq6-8   固定化脂肪酶   生物催化   VAP  

摘要： 研究背景与目的: 维生素A棕榈酸酯（Vitamin A palmitate,VAP）广泛应用于化妆品、功能保健品和皮肤病性治疗药物等产品中,同时也是人体正常代谢所不可缺少的一种物质,VAP能维持和促进人体生长、发育、生殖和细胞膜的稳定性,对视觉的形成有明显的促进作用,具有良好的开发潜力和应用前景。目前化学合成和生物合成是生产VAP的两种方式。与化学合成相比,生物合成中利用脂肪酶催化的酯化反应对环境更加友好。解脂耶氏酵母Yarrowia lipolytica不仅适于疏水环境,而且安全、无毒。因此,本研究聚焦于棉布纤维固定化Yarrowia lipolytica cmq6-8脂肪酶的研究,为Yarrowia lipolytica cmq6-8脂肪酶在工业化中的应用奠定基础。 方法: 1.利用实验室保存的菌株Yarrowia lipolytica cmq6-8的脂肪酶,催化合成VAP,表征其产物结构。 2.优化产酶的发酵条件,明确最佳碳源、碳源、接种量、摇床转速、发酵温度、培养基初始p H和发酵时间。 3.分别利用单因素实验以及响应面实验设计,确定脂肪酶固定化的最适条件。 4.明确有机溶剂种类、底物摩尔比、体系含水量、反应摇床转速、反应温度、反应时间和底物维生素A浓度,建立固定化脂肪酶生物合成VAP的最佳催化条件。 结果: 1.比较4种VAP生物催化合成途径,菌体细胞催化的底物转化率为5.95%;游离酶催化的底物转化率为13.02%,添加底物助溶剂后游离酶催化的底物转化率为4.75%;大孔树脂吸附酶催化无VAP生成;棉布纤维固定化酶催化法的底物转化率为41.14%。因此,最终选择棉布纤维固定化酶催化法进行后续研究。产物经FT-IR、1H NMR、13C NMR表征其结构,并与标准品对比后得到确证。 2.单因素试验获得Yarrowia lipolytica cmq6-8产酶的最适条件为:碳源10 g/L葡萄糖,氮源10 g/L玉米浆和硫酸铵,接种量10%,转速200 rpm,温度25℃,初始p H 6.5,培养时间48 h。此时,获得的最高酶活为8.40 U/m L和底物转化率为76.36%。 3.在单因素试验的基础上,通过Plackett-Burman试验,明确出3个显著影响因素:载体面积为1.8×1.8 cm2、载体活化温度为26℃和酶结合的p H为6.70,此时最大底物转化率响应值为87.24%,与实验获得的底物转化率86.93%相符。 4.单因素实验建立的固定化酶催化维生素A和棕榈酸合成VAP的最佳催化工艺为:有机溶剂为石油醚,维生素A与棕榈酸底物摩尔比为1:2,无水硫酸镁含量3%,200 rpm,40℃,反应72 h,底物维生素A的浓度为0.03125 g/L。此时底物转化率为98.90%。 结论: 固定化Yarrowia lipolytica cmq6-8脂肪酶可催化维生素A和棕榈酸的酯化反应,合成VAP。产酶条件优化后,Yarrowia lipolytica cmq6-8脂肪酶的酶活力较之前提高了1.86倍,底物转化率提高了2.40倍。本研究为Yarrowia lipolytica cmq6-8脂肪酶生物合成VAP的工业化应用提供了理论及实验依据。

关键词： 沸石   氩气   氧气   吸附   离子交换  

摘要： 近年来高纯氧气在诸多领域(如电子、冶金、化工、医疗、焊接、军事、航空航天、切割、金属加工等)的应用受到人们的关注,故高纯氧气的制备至关重要。变压吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA)空分制氧工艺因具有操作灵活方便、投资少、性能好等优点,成为工业上制备高纯氧气的主要方法,其关键是对氧气和氩气的吸附分离,而核心是高效吸附剂的开发。分子筛,广义上指孔径尺寸与分子尺寸相当、具有分子筛分能力的一类多孔材料,包括沸石、多孔碳材、金属有机框架材料等,被广泛应用在吸附分离、催化、离子交换等领域。本论文在总结了氧气和氩气吸附分离研究背景的基础上,进行了沸石类分子筛吸附剂的研制和开发,通过对商业沸石和自行合成沸石进行后处理改性制备了系列吸附剂材料并应用于氩气和氧气的吸附性能测试,筛选出高性能氩气/氧气吸附分离材料(银离子交换ZSM-5、ETS-10和FER),这主要归因于银离子对上述沸石孔道结构及局部微环境等的有效调变增强了其与氩气的相互作用进而提高了对氩气的吸附容量,从而提高了对氩/氧气的吸附分离选择性。本工作制备的沸石分子筛类吸附剂具有制备过程简单,成本低,易于实现大规模生产,氩气和氧气吸附分离性能优异,稳定性好等优点。具体研究工作主要分以下几方面。 (1)对多种商业沸石分子筛(ZSM-5、4A、13X、MSX、Na LSX、Li LSX、KNa LSX、等)进行各种金属离子交换(M=Li、Fe、Ag、Ni、Ca、Cd、Ce等)制得系列吸附剂材料,并应用于氧气和氩气的吸附性能测试。经过筛选发现,相比于A沸石(LTA结构)和各种组成的X沸石(FAU结构),ZSM-5沸石(MFI结构)具有最高的氩气吸附容量和氧气吸附容量,并且银离子交换的ZSM-5沸石(Ag-ZSM-5)具有最高的氩/氧吸附分离选择性。通过系统考察Ag-ZSM-5的制备条件(包括银离子交换时间、银离子交换浓度、银离子交换次数、银离子交换温度、沸石Si/Al比等)发现,当银离子浓度为0.4mol/L,沸石和溶液的质量比为1:20,80℃下交换1.5 h制得的Ag-ZSM-5沸石经高温焙烧(425℃/12 hrs),银离子交换度为51%,其对氩气的吸附容量可达8.0735 cc/g,对氧气的吸附容量可达6.3339 cc/g,氩/氧吸附分离选择性最优,吸附分离系数可达1.27。 (2)采用无模板剂法,通过静态水热合成路线制备出ETS-10沸石,并对其进行银离子交换改性,考察了银离子交换次数、银离子交换温度、银离子交换浓度、银离子交换时间等因素对Ag-ETS-10吸附氩气和氧气性能的影响。研究结果发现,当银离子浓度为0.4 mol/L,沸石和溶液的质量比为1:20,80℃下交换1.5 h(交换三次)制得的AgETS-10沸石经高温焙烧(425℃/12 hrs),银离子交换度为85%,其对氩气的吸附容量为4.0315 cc/g,对氧气的吸附容量为3.3044 cc/g,氩/氧吸附分离选择性最优,吸附分离系数可达1.21。 (3)以乙二醇为模板剂,通过转动水热法合成出片层FER沸石,并对其进行银离子交换改性,考察了银离子交换次数、银离子交换温度、银离子交换浓度、银离子交换时间等因素对Ag-FER吸附氩气和氧气性能的影响。研究结果发现,当银离子浓度为0.4mol/L,沸石和溶液的质量比为1:20,80℃下交换1.5 h制得的Ag-FER沸石经高温焙烧(425℃/12 hrs),银离子交换度为90%,其对氩气的吸附容量可达6.0606 cc/g,对氧气的吸附容量可达4.9583 cc/g,氩/氧吸附分离选择性最优,吸附分离系数可达1.20。

关键词： 蛇葡萄族   质体基因组   生物地理   网状进化   不完全谱系分选  

摘要： 葡萄科蛇葡萄族(Ampelopsideae)是一个由4个属组成的比较小的类群,包括羽叶蛇葡萄属(Nekemias Raf.)、蛇葡萄属(Ampelopsis Michx.)、Clematicissus Planch.以及Rhoicissus Planch.。蛇葡萄族多数种存在于东亚,并且在非洲、南美洲、北美洲与欧洲也均有分布,是一个横跨全球各大陆间断分布的类群。之前对蛇葡萄族的系统发育研究发现,族内三个主要分支之间采用不同基因构建的系统发育树之间的存在明显的冲突,所以亟需理清它们的系统关系,特别是可能存在的网状进化。同时对于蛇葡萄族起源地的分析需要被重新考虑。因此本研究从全球范围选取代表类群,并且利用高通量基因组测序数据开展质体基因组研究、系统发育基因组学及相关的基因渗透和杂交检测分析。 首先对蛇葡萄族以及近源类群共36个物种的质体基因组分析探讨蛇葡萄族质体基因组的进化。蛇葡萄族植物在质体基因组以及大单拷贝区(LSC)和反向重复区(IR)的大小上表现出变异性,并且与其系统发育关系相关联。在蛇葡萄族质体基因组中还发现对于重复序列的类型和数目以及密码子的特征在不同分支之间显示出变异,表明它们可能经历了不同的进化轨迹并适应了不同的生态位。基因选择压力分析表明psa I基因可能是适应性进化的正选择基因。 对蛇葡萄族及其近缘类群共54个样本通过Hyb-Seq测序得到1024个单拷贝核基因组数据和叶绿体全基组因数据,开展蛇葡萄族系统框架重建以及其分支间网状进化的分析。蛇葡萄族核质基因组数据分别确定了蛇葡萄族三大分支以及深层次的系统发育关系。核基因支持蛇葡萄属作为蛇葡萄族的第一分化支,同时羽叶蛇葡萄属与南半球分支互为姐妹关系。质体基因组支持羽叶蛇葡萄属作为第一分化支,蛇葡萄属与南半球类群互为姐妹。 核基因组数据支持蛇葡萄族的北美起源,南半球分支在始新世时期经过长距离传播至非洲以及澳大利亚州,蛇葡萄属以及羽叶蛇葡萄属可能是在渐新世时期沿着特提斯海退却后的通道扩散进入亚洲。通过对蛇葡萄族的核质系统发育分析的统计,结合对基因树之间冲突的分析,发现蛇葡萄族类群并不存在明显的基因交流和不完全谱系分选。快速分化和辐射进化所导致的分子序列差异小可能是造成系统误差和进化冲突的主要原因。 综上所述,本研究发现蛇葡萄族质体基因组的进化特点,同时重建了本族稳定的系统演化框架,重新探究了蛇葡萄族的地理起源与分化历史,并且发现族内存在少量的杂交渐渗和ILS,族内的系统进化冲突可能是由于快速分化所导致的。本研究对揭示蛇葡萄族的起源与演化关系具有重要的意义。

关键词： 烟草棒孢霉叶斑病病   基因组学   多主棒孢霉   毒力测定   微生物群落结构   代谢表型  

摘要： 烟草是一种重要的叶用经济作物,烟草棒孢霉叶斑病近年来在广西、贵州、重庆、江西等烟区发生严重,其病原菌多主棒孢霉（Corynespora cassiicola）变异性强、间歇性爆发流行,环境适宜时易爆发成灾,造成不可挽回的损失。然而关于烟草棒孢霉叶斑病的相关研究仍然较少,从病原学和叶际微生态等多角度了解烟草棒孢霉叶斑病是病害防控的基础。 为此,本文采用分子生物学手段通过核糖体内转录间隔区（Internal Transcribed Spacer,ITS）和翻译延伸因子（translation elongation factor 1 alpha,EF1-α）等引物进行了病原菌的多基因联合鉴定;采用菌丝生长速率法和血球计数板计数法,分别测定不同温度和不同培养基下多主棒孢霉的生长速率和产孢情况;采用Biolog代谢表型技术测定了其在PM1-10等950种不同生长条件下的代谢表型;采用Illumina PE150和Pacbio测序技术,对烟草多主棒孢霉DWZ菌株进行了测序与分析;采用离体叶片法研究了不同成熟度（成熟、适熟、未熟）叶片的抗病性,同时评价10个烤烟品种（系）(云烟87、云烟85、云烟97、贵烟5号、贵烟8号、红花大金元、韭菜坪2号、毕纳1号、GZ36、K326)的抗病性;采用高通量测序和Biolog ECO代谢表型技术研究了棒孢霉叶斑病发生期的叶际微生态和代谢功能;采用菌丝生长速率法测定了10种杀菌剂的抑菌活性;评价了17种杀菌剂组合对烟草棒孢霉叶斑病的田间防效。研究结果对烟草棒孢霉叶斑病的防治提供了理论基础和技术支撑。现将主要结果总结如下: 1.烟草棒孢霉叶斑病病原菌的分离鉴定及生物学特性 共分离到菌株3株,经多基因鉴定病原菌为多主棒孢霉。3株多主棒孢霉菌株DWZ、WZ-16和WZ-45的最佳生长温度范围均为15-30℃,且在30℃时生长速率最快;3株多主棒孢霉菌株产孢的最适温度均为20-30℃,最佳产孢温度为25℃,在10和35℃时不产孢;3株多主棒孢霉菌株分生孢子在10-35℃时均可萌发,其中最适萌发温度为25℃;3株多主棒孢霉菌株不同培养下均能生长,其中在甘油培养基、燕麦固体培养基菌丝生长速度较快。 代谢表型结果表明,烟草多主棒孢霉可代谢89.47%的供式碳源,100%的供式氮源,97.14%的供式硫源,100%的供式磷源;存在94种不同的生物合成途径;多主棒孢霉在丙三羧酸、葡糖醛酸、3-甲基葡萄糖、β-甲基-D-葡萄糖醛酸、α-甲基-D-甘露糖、D-塔格糖、癸酸、亚甲基丁二酸、草酸等碳源底物和1-Thio-β-D-Glucose等硫源底物中代谢受到明显抑制;多主棒孢霉表现出广泛的渗透压和p H适应范围;在p H为3.5-10之间均保持较强的代谢活性,最适p H为5.5。 2.烟草棒孢霉叶斑病病原菌致病力与品种抗病性 多主棒孢霉对三种成熟度烟叶（成熟、适熟、未熟）的致病力均存在显著性差异,对成熟烟叶致病性最强、其次为适熟烟叶,未熟烟叶最弱。10个烟草品种对棒孢霉叶斑病表现出不同的抗性,其中GZ36抗性最强（7 d时病斑直径为16.25 mm）,其次为云烟85、K326、云烟97、红花大金元、云烟87、贵烟8号、韭菜坪2号和贵烟5号,7 d时病斑病斑直径范围为24.06 mm-40.5 mm,最弱的为毕纳1号（7 d时病斑直径为44.56 mm）。 3.烟草棒孢霉叶斑病病原菌全基因组学 本研究成功组装烟草棒孢霉叶斑病病原菌多主棒孢霉DWZ的全基因组。共获得623,983条reads,其中N50为9912 bp,获得的基因组大小为45185409 bp,共组装了34个contigs,CG含量为51.23%。病原菌多主棒孢霉共注释蛋白编码基因13061个,蛋白质编码基因占整个基因组的45.06%。NR、Swiss-Prot、KOG、TCDB、GO、PHI、DFVF、P450、Secretory Protein、CAZy和Pfam数据库注释到的基因分别为12382、3473、2128、541、8229、1500、475、323、1202、694和8229个。 4.烟草棒孢霉叶斑病叶际微生物群落结构 Illumina和Pacbio扩增子测序分析了烟草棒孢霉叶斑病叶际微生物菌群结构。Illumina与Pacbio测序测得真菌叶际优势菌门均为子囊菌门和担子菌门,细菌叶际优势菌门均为变形菌门和厚壁菌门;Illumina测序中共有的真菌属为棒孢属、Sampaiozyma、链格孢属、掷孢酵母属、枝孢霉属、Vishniacozyma、附球菌属和壳针孢属,而Pacbio测序中共有的真菌属为棒孢属、Sampaiozyma、链格孢属、掷孢酵母属和未分类的真菌;在细菌群落结构属水平上,Illumina测序中共有的细菌属为Desu