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摘要： 公司简介:武汉三利生物技术有限公司创建于2000年,2016年新建符合欧盟标准的牛血清生产车间,批产量240万毫升左右,年产量可达120吨,年销售额3000-5000万,市场占有率60%以上。于2004年通过了ISO9001和ISO14001的认证,具有《牛血清生产企业达标合格证书》。多次被评为“先进单位”、“守合同重信用企业”、“诚信企业”、“安全生产先进单位”。其中牛血清生产工艺申请了专利。

关键词： 阴离子交换膜   聚乙烯基苄氯   机械性能   离子电导率   化学稳定性  

摘要： 阴离子交换膜（AEMs）是一类由固定在聚合物上的阳离子和自由移动的阴离子组成的聚合物电解质,在燃料电池中起着传导氢氧根离子以及隔绝氢气和氧气的作用。理想的AEMs需要具备高OH-电导率、良好的机械性能和优异的耐碱稳定性。由于聚乙烯基苄氯（PVB）不含极性基团且自身携带苄氯基团,将其作为AEMs骨架具有刚性强、化学稳定高、容易季铵化以及阳离子接枝位点多的优点。然而,PVB柔韧性差不易成膜,且AEMs的溶胀率和离子电导率之间存在“trade-off”关系,要制备满足燃料电池应用的PVB基AEMs充满挑战。为了获得综合性能优异的AEMs,本论文采用引入柔性交联剂、构筑微观相分离、建立强氢键交联网络、以及接枝双阳离子侧链等策略,并对材料综合性能进行研究,主要的研究进展如下: （1）向季铵化聚乙烯基苄氯（QAPVB）中引入长链交联剂Jeffamine合成交联型的c（Je）-QAPVB（c表示交联）,从而提高AEMs的柔韧性能。同时,为了解决由于Jeffamine强亲水性导致离子浓度降低以及湿膜机械性能变差的问题,向上述c（Je）-QAPVB结构中引入疏水侧链接枝的a Cy-QAPVB（a表示聚集,y表示侧链C原子的数目）,合成交联聚集型c（Je）a Cy-QAPVB。通过调控交联剂和a Cy-QAPVB含量,以及疏水侧链长度和接枝度,可以得到性能优异的c（Je）a C12-QAPVB-40(IEC=1.57 mmol g-1)。在80℃的条件下,c（Je）a C12-QAPVB-40离子电导率高达110.4 m S cm-1,而溶胀率（SD）仅为17.8%,在25℃的全湿状态下抗拉强度（TS）达到7.40 MPa,断裂伸长率（EB）为199.8%。此外,在80℃的1 M Na OH中浸泡720小时后,质量仅降解7.9%,离子交换容量（IEC）仅降解11.5%、离子电导率（IC）仅损失14.1%。对c（Je）a C12-QAPVB-40进行单电池性能测试,在700.2 m A cm-2的电流密度下实现了354.4 m W cm-2的峰值功率密度。c（Je）-QAPVB-12.5作为对比例,在80℃的IC为47.3 m S cm-1,SD为27.6%,在25℃的全湿状态下抗拉强度为3.78 MPa,断裂伸长率为146.7%。此外,在80℃的1 M Na OH中浸泡720小时后,离子交换容量降解21.0%、离子电导损失率为33.0%。无法完成燃料电池装配。 （2）将在低温条件下采用“碱-尿素”溶剂溶解的壳聚糖（CS）溶液与QAPVB溶液共混,制得QAPVB@CS阴离子交换膜。由于CS的强氢键作用,以及亲水特性,所得AEMs兼具极低溶胀率和较高含水率的特性。以QAPVB@CS(IEC=2.42 mmol g-1)为例,80℃时,SD为2.64%,WU为310.6%,IC为44.3m S cm-1。为了进一步提高AEMs离子电导率,采用双阳离子（DHTC）代替单阳离子（TMA）,制得DQPVB@CS阴离子交换膜。由于双阳离子侧链含有羟基,可以和CS发生分子间氢键作用,与QAPVB@CS相比,除了低溶胀率和高含水率特性,以及具备更高的离子含量和离子电导率的优点之外,DQPVB@CS的机械性能进一步提升。DQPVB@CS(IEC=3.58 mmol g-1)在80℃时的SD为9.5%,WU为510.5%,IC为116.5 m S cm-1。在25℃全湿状态下抗拉强度为7.1 MPa,断裂伸长率为10.3%。将该膜在80℃的1 M Na OH中浸泡360小时后,质量降解26.1%,离子交换容量降解30.4%、离子电导损失率为24.9%。将此膜用于阴离子交换膜燃料电池,在1650 m A cm-2的电流密度下实现了729.6 m W cm-2的峰值功率密度。作为对比,QAPVB@CS在25℃的全湿状态下抗拉强度达到5.7MPa,断裂伸长率为36.9%。由于离子电导率较低,QAPVB@CS的峰值功率密度仅为128.1 m W cm-2(241 m A cm-2)。

摘要： TotalSeqTM抗体助力单细胞多组学研究***抗体是什么?TotalSeqTM抗体是在抗体上偶联了一段寡核苷酸序列,偶联后的抗体可以用于单细胞蛋白质和RNA的同时检测,相关的技术称为CITE-Seq或REAP-Seq。TotalSeqTM抗体可以无缝对接到现有的单细胞转录组测序工作流程中,包括基于poly（dT）-poly（A）捕获的平台及10x Genomics的转录组测序和免疫谱分析[V（D）J测序]平台。

关键词： 己二酸   级联反应   生物催化   工程化  

摘要： 己二酸（adipic acid,AA）是C6脂肪链两个末端分别含有一个羧基的二元酸,是一类重要的大宗基础化学品,被国际能源机构评价为最重要的二元羧酸。己二酸应用非常广泛,主要作为单体与己二胺一起合成尼龙6,6。其生产主要依赖高污染、高能耗的浓硝酸氧化法,会带来全球气候变暖、臭氧空洞等诸多环境问题。随着全球环境问题的日益凸显,人们对于开发使用更加环保、可持续的方法合成化学品的需求更加迫切。本课题基于生物催化的方法,以大肠杆菌为宿主构建了人工级联催化途径,结合代谢工程、酶工程的思路进行多策略组合。以己二酸绿色生物合成为导向,通过自下而上的方法根据设计好的合成途径进行逆向细胞构建。最终,成功构建了大肠杆菌工程化菌株,实现了从廉价易得的环己烷到己二酸的绿色高效合成。主要研究内容如下: （1）催化ε-己内酯到己二酸的工程化大肠杆菌构建。从ε-己内酯到己二酸的催化过程在文中被称为模块三,包括内酯水解酶Lactonase催化ε-己内酯开环水解为6-羟基己酸,以及6-羟基己酸在脱氢酶Chn D和Chn E的两步连续氧化后得到己二酸的过程。首先,使用基因编辑的方法在大肠杆菌基因组的不同位点整合用于异源表达Lactonase、Chn D和Chn E的编码基因,得到了8种可以催化ε-己内酯到己二酸的工程化大肠杆菌作为底盘细胞。然后以静息细胞为催化剂对这些底盘细胞的催化能力进行评估,发现每一个菌株催化ε-己内酯生成己二酸的产率都达到了80%,其中催化效果最好的是M3-20和M3-21,可以完全转化底物ε-己内酯,己二酸产量约14.6 g/L。 （2）催化环己醇或KA油生成己二酸的工程化大肠杆菌构建。环己醇到己二酸的转化是通过集成模块二（环己醇到ε-己内酯）和模块三（ε-己内酯到己二酸）实现的。首先对模块二中的催化元件进行筛选,确定了使用NAD+依赖的Chn A和NADP+依赖的Lb ADH催化环己醇生成环己酮,使用N端融合了Flag标签的BVMO单加氧酶催化环己酮生成ε-己内酯。随后,对模块二三进行组装,构建了用于共同表达Chn A和BVMO的载体,转入催化模块三的底盘细胞中,得到多种基于Chn A的工程菌株;构建了用于共同表达Lb ADH和BVMO的载体并转入催化模块三的底盘细胞中,得到多种基于Lb ADH的工程菌株。接着,以静息细胞为催化剂评估这些工程菌株对环己醇到己二酸的催化能力,结果显示基于Lb ADH的菌株催化能力普遍较强,其中效果最好的是M23-21-L。然后,在细胞整体上对M23-21-L进行优化,将整合在基因组上的Chn D的启动子替换为Ptrc得到工程菌株M23-21T-L,进一步减少了中间产物的积累提高了己二酸的产量。最终,M23-21T-L催化环己醇到己二酸产量为94 m M即13.7 g/L,经过5 L反应器中发酵放大产量达到103 g/L。此外,以化工原料KA油为底物,在5 L反应器发酵放大,己二酸产量达到108 g/L,是现有报道中己二酸生物法合成的最高水平。 （3）催化环己烷生成己二酸的工程化大肠杆菌构建。环己烷到己二酸的转化是模块一（环己烷羟基化生成环己醇）与模块二三（环己醇到己二酸）的集成。首先对模块一的催化元件进行筛选,最终确定使用P450 CHX以及氧化还原伴侣Cam A、Cam B共同催化环己烷生成环己醇。随后,对模块一二三进行组装,构建了可以共同表达模块一和分别基于Chn A或Lb ADH的模块二的质粒载体,随后转入模块三的底盘细胞M3-21T中,得到了可以催化环己烷生成己二酸的工程菌株。然后,在细胞水平对辅酶系统进行调控与优化,并且以静息细胞为催化剂评估不同工程菌株对环己烷到己二酸的催化能力。经过比较发现基于Chn A的工程菌株催化环己烷的能力普遍较强,敲除基因sth A、过表达乙酰辅酶A合成酶ACS后得到的菌株M123-32-A催化效果最好。最终,M123-32-A催化环己烷到己二酸的产量达到83 m M即12.1 g/L,在5 L反应器发酵放大后,己二酸产量达到22 g/L,是目前以环己烷为底物通过生物法合成己二酸的最高水平。 （4）在实现己二酸高效合成的基础上,使用构建好的工程化菌株作催化剂拓展底物谱。可以实现C5-C8环烷醇或环烷烃到相应二元羧酸的合成。以环烷醇为底物时,工程化菌株M23-21T-L可以转化不同底物分别得到约13.8 g/L（104m M）戊二酸,6.6 g/L（40 m M）庚二酸,6.3 g/L（30 m M）辛二酸;以环烷烃为底物时,工程化菌株M123-32-A可以转化不同底物得到约3.2 g/L（24 m M）戊二酸,9.9 g/L（62 m M）庚二酸,7.0 g/L（40 m M）辛二酸。 （5）对光催化与酶催化结合的方法进行探索与尝试。以半导体共价有机框架结构

关键词： 硫自养反硝化   总溶解固体   盐度   抗生素胁迫   宏基因组学  

摘要： 硫自养反硝化工艺具有无需外加碳源、操作运行简单、处理效率高等优势,在市政污水、工业废水等水处理中,均展现出优异的脱氮能力,具有极为广阔的应用前景。但该工艺的脱氮性能易受水力负荷、盐度以及抗生素浓度影响,因此本研究拟采用硫自养反硝化工艺对市政污水、电镀废水和海水养殖废水进行脱氮处理,旨在探讨在不同胁迫条件下硫自养反硝化微生物的脱氮性能及响应机制,为提升工艺脱氮能力的策略制定提供理论依据。 本研究通过缩短HRT、提高进水NO3--N浓度,考察了硫自养反硝化工艺的脱氮极限,同时解析了胞外聚合物（Extracellular polymer substances,EPS）、酰基高丝氨酸内酯（Acyl-homoserine lactones,AHLs）以及微生物代谢机制的变化特征。在此基础上,探讨了该工艺对高盐废水的处理能力。对实际电镀废水和模拟高总溶解固体（Total dissolved solids,TDS）废水的长期实验,阐明了TDS单一胁迫和Ca2+、TDS复合胁迫对工艺脱氮性能的影响,同时考察了各阶段微生物群落结构、氮硫代谢途径及相关功能基因的响应特征。通过对投加磺胺甲恶唑（Sulfamethoxazole,SMX）和诺氟沙星（Norfloxacin,NOR）的模拟海水养殖废水进行长期实验,探究了单一及复合抗生素胁迫对硫自养反硝化系统的短期和长期影响,期望揭示在抗生素胁迫下EPS、AHLs、微生物群落结构以及功能基因的协同变化规律。为硫自养反硝化微生物在高盐环境下的微观调控提供理论支撑,进而为硫自养反硝化工艺在特种废水处理中的应用提供新思路。主要结论如下: （1）在探究工艺的极限脱氮能力方面,相较缩短HRT,提高进水NO3--N浓度对系统内微生物的冲击较小,微生物会分泌大量EPS和氨基酸以应对外界环境压力,EPS总量从G4阶段的254.71 mg/g SS上升至G7阶段的449.13 mg/g SS。缩短HRT有利于菌群多样性和均匀度的增加,系统倾向于多样化功能发展;而提高NO3--N浓度则会大幅削弱系统的多样性。缩短HRT组和提高NO3--N浓度组微生物系统中均存在以脱氮和分泌AHLs为主要功能的biomarker且差异显著,提高NO3--N浓度组中的biomarker功能更多样化,包括分泌色氨酸（Tryptophane,Trp）、蛋白（Protein,PN）及促进细胞凋亡等功能,多途径强化系统的脱氮性能。代谢通路预测结果表明,缩短HRT可以促进功能微生物快速传代以应对冲击。代谢途径分析表明系统内主要的氮代谢通路是反硝化,硫代谢通路则由亚硫酸盐转化、PAPS转化和APS转化三部分组成。对参与反硝化过程的功能基因分析发现,虽然缩短HRT和提高进水NO3--N含量会改变各菌属中反硝化基因的丰度,但基因之间可以相互替代以维持系统稳定。 （2）基于高TDS条件下硫自养反硝化工艺的脱氮性能,发现硫自养反硝化微生物对高TDS具有良好的耐受性,进水TDS大于4000 mg/L时,系统仍能维持90.65%的脱氮率。高TDS可促进强化污泥的疏水性、聚集性和机械强度,刺激C6-HSL、3OC6-HSL和3OC8-HSL的分泌,强化微生物聚集。低浓度Ca2+会显著增加PN和多糖（Polysaccharide,PS）的含量,强化絮体形成与稳定,而高浓度Ca2+则会抑制微生物活性,导致PN分泌量减少。微生物多样性结果表明,低浓度的Ca2+和TDS含量有利于提高菌群丰富度,Ca2+会促进Ferritrophicum增殖以推动自养反硝化过程。代谢通路预测结果表明Ca2+应激加强了系统的物质代谢能力,TDS应激则增强了系统对环境变化的感应和调节适应能力,从而有利于脱氮。宏基因组学分析揭示,系统内TDS含量过高会限制一氧化氮还原酶（EC 1.***.2.5）的丰度,而实际电镀废水则会促进Nos Z基因丰度增加;系统主要的硫酸代谢途径为亚硫酸盐-PAPS-APS-硫酸盐,Ca2+和TDS升高会限制EC 2.***.7.4的丰度,影响APS和硫酸盐的转化。 （3）通过对高盐条件下硫自养反硝化工艺的脱氮性能和抗生素降解能力的研究发现,硫自养反硝化微生物对SMX和NOR的耐受性较强,且对抗生素的去除效果较好,复合投加1.00 mg/L SMX和0.40 mg/L NOR后,系统仍可维持90%以上的脱氮率,且出水中SMX和NOR的检出浓度均仅有0.06 mg/L。投加抗生素会刺激微生物分泌更多的PN以抵抗胁迫,但是抗生素的持续作用会导致污泥解体和PS含量减少。单独投加SMX可促进污泥絮凝,而长期复合投加SMX和NOR则会导致生物膜表面松散,机械强度减弱。微生物群落结构分析结果表明复合投加SMX和NOR会降低Proteobacteria和Thiobacillus的相对丰度

关键词： ZnIn2S4   各向异性异质结   离子交换   油胺修饰   可控合成   载流子分离和运输   光催化制氢  

摘要： 氢气作为一种清洁的可再生能源载体,其可持续生产受到了广泛关注。在各种制氢方法中,将太阳能转化为清洁H2燃料的光催化水分解被认为是最有前途的方法。太阳光谱中紫外线仅占4%,而可见光则占43%。因此,开发高效的可见光水分解光催化剂具有重要意义。在三元金属硫化物中,ZnIn2S4具有可见光响应的带隙（2.06-2.65 e V）和将H2O还原为H2的合适导带位置,使其成为广泛研究的光催化剂。然而,光生载流子的快速复合导致单组分ZnIn2S4的光催化活性低。构建半导体异质结促进光生载流子的分离和输运是提高光催化反应效率的有效策略。基于层状ZnIn2S4光催化剂的各向异性电导率,应沿ZnIn2S4纳米片的水平方向构建高效异质结,即J型异质结。本文以各向异性ZnIn2S4为基底,定向合成了J型ZnIn2S4@Mg In2S4异质结和开放结构的J型ZnIn2S4/In（OH）3异质结。 （一）通过油胺包覆的离子交换法合成了J型ZnIn2S4@Mg In2S4（J-ZnIn2S4@Mg In2S4）异质结复合催化剂。ZnIn2S4催化剂为由ZnIn2S4纳米片组成的花状微球,线性配体油胺在纳米片（001）表面紧密吸附,在纳米片（010）和（100）面稀疏吸附,从而使Mg2+离交换可以定向在高电导率的水平方向发生而形成J型异质结。该J型异质结促进了光生载流子的分离与传输,提升了光催化活性,载Pt量为1 wt%时,J-ZnIn2S4@Mg In2S4的活性约为单一ZnIn2S4的2.1倍。 （二）通过氨水后处理法合成了开放（open）结构的J型ZnIn2S4/In（OH）3异质结(OJ-ZnIn2S4/In（OH）3)催化剂。通过X射线衍射、紫外-可见漫反射、扫描电子显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜等手段对其进行表征。相较于分离效率高但空穴传输通道受阻的封闭（closed）结构异质结(CJ-ZnIn2S4/In（OH）3),开放结构异质结OJ-ZnIn2S4/In（OH）3具有载流子分离效果且载流子传输通道保持通畅,大大提升了催化剂的光催化析氢效率。制备的OJ-ZnIn2S4/In（OH）3在可见光照射下具有高光催化活性,析氢速率为400μmol h-1,为单一ZnIn2S4的2.67倍,在400nm处析氢表观量子效率（AQY）高达41%。然而,CJ-ZnIn2S4/In（OH）3的活性接近于原始ZnIn2S4的活性。

摘要： 1刊登范围本刊主要刊登植物、动物和微生物基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等组学,分子医学、现代生物技术等应用生物学研究的未发表的创新性研究成果,以及上述领域的综述论文。2栏目设置本刊设置固定栏目和随机栏目。固定栏目常设研究论文,发表最新的原始研究成果。随机栏目根据稿源设述评及其他栏目。

关键词： 桑属   叶绿体基因组   系统发育基因组学   谱系不完全分选   杂交/基因渐渗  

摘要： 桑树是桑科(Moraceae)桑属(Morus L.)植物的统称,起源于喜马拉雅山南麓,现广泛野生和栽培于亚、欧、非以及北美和南美洲。我国桑树资源丰富,栽培历史悠久,其在人类生活中满足了人们“衣食住行医”等多种需求。进入21世纪后,桑树在国家脱贫攻坚、助力乡村振兴战略中发挥了巨大作用。优良的桑树新品种是快速发展桑产业的基础,然而由于驯化时间长,自交、杂交频繁以及自身繁育系统复杂,使得桑的种质资源丰富但物种关系混乱,已成为其有效育种技术提升的主要瓶颈,大大限制了桑产业的发展。本研究以桑属17个物种中的13个物种为研究对象,基于转录组、基因组浅层测序以及基因组重测序数据完成了叶绿体基因组组装以及单拷贝/低拷贝核基因捕获。基于以上数据首先对桑属植物叶绿体基因组进行了比较分析,随后运用系统发育基因组学方法成功解析了桑属植物的系统发育关系,最后探讨了基于不同数据集重建桑属系统发育关系不一致的原因。主要结果如下: (1)桑属及近缘种叶绿体基因组组装与比较分析 基于基因组浅层测序及全基因组重测序数据,成功组装并注释了桑属及近缘种共24个样品的叶绿体全基因组。结果显示所有叶绿体基因组具有大多数被子植物四分体结构,由一个大单拷贝区、一个小单拷贝区和两个反向重复区组成,基因组大小介于158,969bp～160,023 bp之间。基因组共编码相同的129个基因,其中84个为蛋白质编码基因,37个为tRNA基因,8个为rRNA基因。叶绿体基因组比较分析结果表明桑属所有物种叶绿体基因组在基因组大小、结构、基因含量以及核苷酸多态性上都具有较高的保守性。此外,所有桑属叶绿体基因组中共检测到64个不同的密码子,其中3个为终止密码子,余下的61个编码20种不同的氨基酸,编码最多的三种氨基酸分别是亮氨酸、丝氨酸和精氨酸。 (2)叶绿体基因组水平桑属系统发育关系重建 叶绿体基因组水平,27个叶绿体基因组共产生了一个长度为167,076 bp的串联矩阵,最大似然树(ML)与贝叶斯树(BI)得到了完全一致的拓扑结构,支持所有桑属物种为单系,分布于美洲的小叶桑与红桑形成单系后首先从整个桑属植物中分化出来,余下的亚洲桑属物种形成单系;在亚洲桑属物种中,川桑与黑桑依次从该支系中分化出来,余下的9个桑属物种形成两大分支,但相同物种的不同个体在系统发育树上没有形成单系。因而桑属物种系统发育关系在叶绿体基因组水平上并未得到成功解决。 (3)核基因水平桑属系统发育关系解析 核基因水平,利用HybPiper软件从被子植物mega353数据中筛选到了211个单拷贝/低拷贝核基因用于桑属系统关系重建。结果显示,基于以上数据构建的联合一致性基因树与物种树拓扑结构完全一致,川桑被确定为桑属植物的基部类群,小叶桑与红桑首先形成单系后与余下亚洲桑属物种形成姐妹类群;在除川桑之外的亚洲桑属物种中,黑桑最早分化出来,其它9个物种分为两大支系,在第一支系中长穗桑和奶桑的两个个体交互形成单系然后与荔波桑形成姐妹,在另一支系中华桑和蒙桑最先分化出来,鸡桑的两个个体形成单系,吉隆桑与印度桑的两个个体形成单系后与白桑形成姐妹类群;依据前人形态学上的描述,以及本研究中的分子证据,本研究将长穗桑作为奶桑的异名处理。 (4)桑属系统发育关系不一致成因 在桑属系统发育关系分析中,基于核基因和叶绿体基因组解析的物种关系出现了明显的不一致现象。在核基因系统发育树中,相同物种的不同个体在树上被支持为单系类群,在叶绿体基因组系统树中,桑属基部类群发生了变化,且相同物种的不同个体并未形成单系,进一步分析表明桑属物种关系核质不一致的原因主要是由杂交/渐渗导致的;Phyparts结果表明基于核基因构建的基因树与物种树之间存在较大冲突,应用QuIBL评估造成基因树与物种树之间冲突的主要因素,结果显示谱系不完全分选在冲突中起到了重要的作用,以上结果与桑属系统发育树短枝长是一致的,表明在进化过程中存在快速辐射现象。