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关键词： 环境污染治理   生物技术   环境监测   生物修复  

摘要： 文章针对环境污染治理问题，以生物技术为研究对象，探讨了其在水体污染治理、土壤污染治理、大气污染治理中的应用，以及在环境监测和生态修复中的应用，并列举其中较新技术的研究进展。研究结果表明，生物技术在环境污染治理中具有重要作用，但仍存在一些问题和挑战。因此，我们需要进一步深入研究生物技术，不断改进和创新，以提高环境污染治理的效率。

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关键词： 小麦   花药培养   愈伤组织   抗性淀粉  

摘要： 传统杂交育种周期长、效率低,利用生物技术进行小麦育种可快速实现性状改良。利用小麦花药培养技术获得单倍体植株,经过染色体加倍,可在短期内实现优良基因型的纯合,缩短育种年限,但小麦花药培养效率受到基因型等众多因素影响。花药愈伤组织是小麦生物技术育种过程中的常用材料,其再生能力的高低影响小麦遗传转化和单倍体育种效率。TaSBEIIb基因的表达调控小麦支链淀粉合成,通过遗传转化对该基因进行编辑,可以影响淀粉生物合成、改变小麦淀粉组成。 本研究以杂交小麦F1代为材料,比较了低温预处理时间、诱导培养基和分化培养基对小麦花药培养效率的影响,以期对小麦花药培养体系进行优化;以课题组选育的小麦新品系为材料,通过其花药培养过程中愈伤组织诱导效率和分化效率的比较,筛选出再生能力强的高频基因型,为利用花药愈伤组织进行遗传转化和单倍体育种提供材料基础;对前期课题组经农杆菌转化获得的TaSBEIIb基因敲除小麦植株进行鉴定,并对突变体籽粒的蛋白质含量、淀粉组成等进行测定,筛选出抗性淀粉含量增加新种质,为生物技术育种提供材料支撑。主要研究结果如下: 1、小麦幼穗经过不同低温预处理时间对小麦花药愈伤组织诱导及分化的影响结果显示,低温预处理7天的小麦其愈伤组织诱导率(9.55%)和绿苗率(10.48%)最高,是较为理想的低温预处理时长。 2、不同诱导培养基对12种F1代杂交小麦的花药愈伤组织诱导及分化的影响结果显示,在NPB-99和CHB两种诱导培养基上的平均愈伤组织诱导率分别为10.55%和13.30%,愈伤组织分化的平均绿苗率分别为10.70%和10.29%,均处于较高水平,都是较为合适的诱导培养基。 3、不同分化培养基对11种F1代杂交小麦的花药愈伤组织分化的影响结果显示,在GEM分化培养基上的平均绿苗率(12.49%)比在190-2Cu分化培养基上(9.70%)高,在GEM分化培养基上的平均白化苗率(4.81%)比在190-2Cu分化培养基上(5.23%)低,且63.64%的材料在GEM培养基上的绿苗率更高,GEM培养基是更合适的分化培养基。 4、在花药愈伤组织高频再生基因型筛选中,28个小麦新品系的花药愈伤组织诱导率和分化率差异显著。其中W195-5、W195-10和W195-13这3种基因型的愈伤组织诱导率分别为17.36%、28.19%、21.30%,绿苗率分别为 15.02%、15.33%、19.82%,表现出较高的花药愈伤组织诱导和分化水平,再生能力较强,可作为利用花药愈伤组织开展遗传转化研究的优良材料。 5、对65个TaSBEIIb基因编辑植株进行PCR扩增和测序分析,鉴定出在不同位点上发生碱基缺失、插入和替换的9个突变体植株和7种突变类型,对突变体和相同遗传背景的受体材料进行籽粒蛋白质、湿面筋含量测定及淀粉组成分析,结果显示,9-27-2、9-27-4和9-27-6这3种材料的蛋白质含量分别为16.7%、16.0%、16.8%,湿面筋含量分别为35.45%、34.92%、34.04%,抗性淀粉含量分别为2.39%、1.84%、1.71%,均较受体材料显著上升,可作为抗性淀粉优异种质用于后续育种研究。 本研究选用小麦F1代杂交组合进行花药培养体系优化,结果表明低温预处理7天、以NPB-99和CHB为愈伤组织诱导培养基、以GEM为愈伤组织分化培养基时小麦花药愈伤组织诱导率和绿苗分化率较高;从28个小麦新品系中筛选到花药愈伤组织诱导及分化率较高的3个基因型材料;从65个TaSBEIIb基因编辑植株中筛选鉴定到3个蛋白质、湿面筋和抗性淀粉含量显著增加的优异新种质。以上结果为小麦生物技术育种工作提供了技术和材料支撑。

关键词： 共价有机框架材料   分子动力学   密度泛函理论   吸附   离子交换  

摘要： 当今社会,能源短缺和环境污染问题已经成为制约人类社会可持续发展的关键问题。作为一种低碳、高效的清洁能源,核能的开发和利用能够有效地缓解当前全球的能源危机,因此受到了世界各国的广泛关注。在环境领域中,具有极高毒性和生物富集性的持久性有机污染物与放射性核素所带来的环境污染对人类健康和生态环境安全造成了严重的威胁。近年来,新材料的研发和使用在应对能源短缺和环境污染方面发挥着重要作用。共价有机框架(COFs)材料由于具有结构稳定性高、可设计性强、孔径可调、电荷密度可控制以及易于官能团修饰改性等一系列优良的特性,在能源和环境领域的应用中取得了许多令人满意的结果并展现出了广阔的应用前景。受限于实验条件,COFs合成的难度和成本一般都比较高。但随着理论模拟技术的快速发展和计算机性能的大幅度提高,采用理论计算的方法能够对COFs材料进行靶向设计,通过合理的建模和结构优化能够预测COFs材料的性质,对新型COFs材料的实验研究具有非常重要的理论指导意义。鉴于此,本论文从分子设计和结构调控出发,构建了三类功能化COFs材料(分别为:噻唑基COFs、亚胺基COFs和咔咯基COFs),采用密度泛函理论(DFT)计算在分子水平上表征COFs材料的结构和能量信息,揭示其吸附过程的内在机制;并结合分子动力学(MD)模拟深入探究COFs材料的堆砌形式和孔径分布以及实验条件等内外因素对其吸附动力学过程的影响,评估了这些功能化COFs材料在能源和环境领域中的应用潜力,研究的主要内容及结论如下: 铀作为核反应堆的主要原料,它的充足供应对保障核电产业的可持续发展至关重要。从海水中高效地提取铀是缓解陆地铀矿资源短缺问题的有效途径,我们设计并构建了四种噻唑基COFs材料(分别命名为:TbBd,TpBd,TpDb和TpBdsaPa)用于海水提铀。采用MD模拟的方法系统评估了这些COFs材料在模拟海水中的铀钒选择性及其抗生物污染性能。结果表明:含有阴阳离子官能团的TpBdsaPa具有最好的铀钒选择性,其骨架中带负电和带正电的官能团分别是铀酰和钒酸根离子最有利的吸附位点。COFs的孔径筛分作用以及铀酰离子与COFs之间的静电相互作用是影响噻唑基COFs选择性吸附铀酰的重要因素。随后,通过溶菌酶蛋白和海藻酸钠在这四种噻唑基COFs材料上吸附动力学行为的研究发现:COFs材料的水化作用强弱是影响其抗生物污染性能的关键因素。TpBdsaPa的水化作用最强,其表面水化层中的水分子分布最为规整。这些水分子能够与TpBdsaPa之间形成大量的氢键,从而在其表面形成了致密的水化层,能够有效地抵抗海洋微生物和有机污染物的附着。 核能的开发和利用给人类带来新动力的同时,也伴随着一定的风险与挑战。高效、安全地处置放射性废水中的高锝酸根(TcO4-)对核能的安全使用至关重要。针对放射性废水的高酸性和强辐射场的极端环境,我们设计并构建了三种亚胺基阳离子型COFs材料(分别命名为DBBT、DBTFP和PITFP)用于选择性去除放射性废水中的TcO4-。结合DFT计算和MD模拟系统研究了 COFs的堆积形式、官能团和孔径等结构特性以及TcO4-浓度、共存竞争离子等溶液环境对TcO4-离子交换过程的影响。结果表明:DBBT对TcO4-的选择性去除效率优于DBTFP和PITFP。相比于DBBT的交错(AB)堆砌构型,其重叠(AA)堆砌构型具有尺寸更大、分布更均匀的孔道,有利于TcO4-快速的吸附动力学。TcO4-吸附过程的主要驱动力是其与COFs之间的静电相互作用。DBTFP中羰基官能团的引入降低了骨架的正电荷密度,不利于TcO4-的吸附。PITFP中正电荷密度的提高虽然加快了 TcO4-的吸附速率,但是其较小的孔径明显不利于TcO4-的离子交换过程。此外,溶液中TcO4-浓度的增加能够显著提高TcO4-在离子交换过程中的吸附速率。ClO4-和NO3-离子是TcO4-吸附过程中主要的竞争离子,它们能够在一定程度上降低COFs对TcO4-的选择性。 除放射性核素外,持久性有机污染物的高效去除也是环境污染物治理中亟需解决的关键问题。我们根据实验上报道的具有π共轭骨架结构的咔咯基COF(TPAPC)材料,结合MD模拟和DFT计算系统地探究了 TPAPC作为吸附剂材料去除持久性有机污染物的应用潜力及其内在相互作用机制。结果表明:污染物分子经过在水溶液中的不规则运动、TPAPC表面的亚稳吸附和通过孔隙进入到TPAPC内部这三个阶段的运动后,最终能够稳定地吸附在TPAPC的层间。在吸附过程中,污染物分子与TPAPC之间的范德华相互作用占主导。相比于TPAPC骨架中的TA基团,污染物分子更倾向于吸附在其咔咯基团附近。随后,通过计算各个污染物分子的吸附自由能发现,多氯联苯分子的吸附自由能为-2.15～-5.62 kc

关键词： 阴离子交换膜   聚联苯奎宁基阴离子聚合物   交联   改性   电解水  

摘要： 氢气被认为是质量能量密度最高的能源载体,目前95%以上的氢气由化石燃料通过水蒸气重整制造,造成大量温室气体排放。利用可再生清洁能源通过电解水获得绿氢,可实现零碳排放。小型化、轻量化的制氢装置占地面积小,可以灵活布局,越来越受到人们的重视。诸多水电解制氢技术中,结构设计更加紧凑、能源转换效率更高的质子交换膜电解水（PEMWE）和阴离子交换膜电解水（AEMWE）可和波动性可再生能源直接耦合,正在快速发展中。其中,PEMWE已初步实现了商业化,但存在需要使用贵金属催化剂和含氟质子交换膜的问题。阴离子交换膜（AEM）与PEM同属于聚合物电解质膜,其结构是可不含氟、更为廉价的碳氢化合物。AEMWE还拥有反应动力学快、腐蚀问题少的优点,其关键部件如催化剂、双极板等的成本也低于PEMWE。目前,AEM的发展方向包括提高碱性稳定性,改善机械性能,提高电化学性能等,相信其在绿氢制备上会占据越来越重要的地位。 本文通过超强酸催化Friendel-Craft反应合成了一系列聚联苯奎宁基阴离子聚合物,经过交联和共混制备了系列AEM,具体工作内容如下: 1.针对目前AEM碱性稳定性低的问题,采用具有超强耐碱性的N-甲基奎宁阳离子链接在高稳定聚联苯高分子骨架上制备了聚联苯奎宁基阴离子聚合物。相比于我们之前使用的聚三联苯奎宁基阴离子聚合物,联苯比三联苯具有更小的分子量,因此,聚联苯奎宁基阴离子聚合物（PTBQ）比聚三联苯奎宁基阴离子聚合物（PPTQ）具有更大的离子交换容量（IEC）,从而为AEM带来更高的离子电导率。为了提高机械强度和尺寸稳定性,在反应过程中,引入1,3,5-三苯基苯作为交联剂,合成了支化的聚（三苯基苯-共联苯奎宁）基阴离子（b-PTBQ）聚合物,探究不同交联程度对凝胶化、机械强度、吸水溶胀等性能的影响。所得到的系列AEM具有高碱性稳定性和离子电导率,但存在较大吸水溶胀导致的膜尺寸稳定性不佳的问题。 2.基于PPTQ的AEM具有高尺寸稳定性和机械性能。为了兼顾PTBQ高离子电导率,将b-PTBQ和PPTQ物理共混改性,制备了系列复合AEM,研究了不同交联程度和不同比例共混对复合膜性能的影响,探讨机械性能和电化学性能的平衡性问题。得到的系列复合膜均匀致密,亲水通道明显;在没有牺牲电导率的情况下,降低了吸水溶胀,增强了机械强度。最后将复合膜与泡沫镍组装成电解槽,进行了电解水测试,使用泡沫镍在2 V电压下获得了最高1.5 A cm-2的优异电流密度以及电解水稳定性,表明了通过复合方法制备良好性能的AEM的潜力。

关键词： 离子交换   柱层析   右旋糖酐40   发酵液   酶解   电导率  

摘要： 右旋糖酐发酵液酶解制备的右旋糖酐40经过离子交换柱层析分离纯化后，相关产品指标达到国际最高标准。右旋糖酐发酵液酶解制备的右旋糖酐40，产率可达31.70 g/L，产品的重均分子量（Mw）为36125、10%大分子Mw为106805、10%小分子Mw为7272，达到欧洲标准；阳-阴-阳-阴不连续离子交换柱层析右旋糖酐40产品的炽灼残渣、重金属和氮含量分别为0.01%、0.000643%和0.004%，炽灼残渣和氮含量达到国际最高标准，重金属含量达国家标准，电导率降至70μS/cm以下；阳-阴-阳-阴-阳-阴不连续离子交换柱层析右旋糖酐40的炽灼残渣、重金属和氮含量分别为0.01%、0.0001%和0.005%，均达到国际最高标准，电导率降至10μs/cm以下；3次阳-阴连续离子交换柱层析右旋糖酐40的炽灼残渣、重金属和氮含量分别为0.01%、0.0001%和0.004%，均达到国际最高标准，重均分子量和分子量分布达到欧洲标准，收率超过85%，电导率降至5μS/cm以下。

摘要： “上海国际生物技术与医药研讨会”（BIO-FORUM）由上海市生物医药科技发展中心主办，得到国家科技部、国家药品监督管理局、上海市科委等有关委办的大力支持，历经25年发展，已成为国内外生物医药领域最具规模和品牌效应的国际性研讨会之一。为加强国内外研发交流与合作，

关键词： 生物技术   纺织工业   纤维改性   废水处理  

摘要： 随着生物技术的快速发展，其在纺织工业中的应用也日益广泛，并取得了良好的效果。本文先简单介绍了生物技术，然后分析了生物技术在纺织工业中的应用价值，最后探讨了生物技术在纺织工业中的具体应用，以期对推动纺织工业的绿色健康发展作出贡献。