Enhanced a novel β-agarase production in recombinant Escherichia coli BL21(DE3) through induction mode optimization and glycerol feeding strategy

Agarases are hydrolytic enzymes that act on the hydrolysis of agar and have a broad range of applications in food,cosmetics and pharmaceutical industries. In this study, a glycerol feeding strategy based on induction mode optimization for high cell density and β-agarase production was established, which could effectively control acetate yield. First, exponential feeding strategy of glycerol with different overall specific growth rates(μ) was applied in the pre-induction phase. The results showed that the low μ(μ=0.2) was suggested to be the optimal for cell growth and β-agarase production. Second, the effects of induction temperature and the inducer concentration on cell growth and β-agarase production were investigated in the post-induction phase. When induced by isopropyl-β-d-thiogalactoside(IPTG), the strategy of 0.8 mmol/L IPTG induction at 20℃ was found to be optimal for β-agarase production. When cultivation was induced by continuous lactose feeding strategy of 1.0 g/(L·h), the β-agarase activity reached 112.5 U/mL, which represented the highest β-agarase production to date.Furthermore, the β-agarase was capable of degrading G. lemaneiformis powder directly to produce neoagarooligosaccharide, and the hydrolysates were neoagarotetraose(NA4) and neoagarohexaose(NA6). The overall research may be useful for the industrial production and application of β-agarase.     

Smectite formation in metalliferous sediments near the East Pacific Rise at 13°N

A 43 cm long E271 sediment core collected near the East Pacific Rise(EPR) at 13°N were studied to investigate the origin of smectite for understanding better the geochemical behavior of hydrothermal material after deposition.E271 sediments are typical metalliferous sediments. After removal of organic matter, carbonate, biogenic opal,and Fe-Mn oxide by a series of chemical procedures, clay minerals(2 μm) were investigated by X-ray diffraction,chemical analysis and Si isotope analysis. Due to the influence of seafloor hydrothermal activity and close to continent, the sources of clay minerals are complex. Illite, chlorite and kaolinite are suggested to be transported from either North or Central America by rivers or winds, but smectite is authigenic. It is enriched in iron, and its contents are highest in clay minerals. Data show that smectite is most likely formed by the reaction of hydrothermal Fe-oxyhydroxide with silica and seawater in metalliferous sediments. The Si that participates in this reaction may be derived from siliceous microfossils(diatoms or radiolarians), hydrothermal fluids, or detrital mineral phases. And their δ30 Si values are higher than those of authigenic smectites, which implies that a Si isotope fractionation occurs during the formation because of the selective absorption of light Si isotopes onto Feoxyhydroxides. Sm/Fe mass ratios(a proxy for overall REE/Fe ratio) in E271 clay minerals are lower than those in metalliferous sediments, as well as distal hydrothermal plume particles and terrigenous clay minerals. This result suggests that some REE are lost during the smectite formation, perhaps because their large ionic radii of REE scavenged by Fe-oxyhydroxides preclude substitution in either tetrahedral or octahedral lattice sites of this mineral structure, which decreases the value of metalliferous sediments as a potential resource for REE.     

东太平洋海隆13°N表层含金属沉积物物质组成与元素赋存状态

为了解不同类型含金属沉积物在物质组成和元素赋存状态的差异,对东太平洋海隆13°N洋中脊两侧表层含金属沉积物(站号:E271和E53)进行了矿物学、地球化学分析,顺序提取实验,并与前人对轴部表层沉积物(站号:17A-EPR-TVG1)的研究结果作了对比分析。研究结果表明, E271和E53是远端含金属沉积物,由非浮力热液羽状流中颗粒物沉降所形成的;17A-EPR-TVG1沉积物是近喷口含金属沉积物,由黑烟囱或者热液硫化物丘状体崩塌、堆积,或者由热液羽状流中Fe-Mn氧化物和硫化物快速沉淀而形成的,近喷口沉积物比远端沉积物更富集Fe、Cu和Zn等元素。元素在两种含金属沉积物中的赋存状态基本相同,除了Fe,Cu,Zn,Mo和稀土元素(REE)等元素在远端沉积物中主要存在于Fe-Mn氧化物相,在近喷口沉积物中主要在残留相中。远端沉积物中REE页岩标准化配分模式与海水相似,表明REE主要来自海水,而近喷口沉积物中REE配分模式与热液流体相似,说明REE以高温热液流体来源为主。相关研究结果加深了对热液沉积作用研究的认识。     

顾及地类转换差异的城市空间扩展元胞自动机模型及应用研究

元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。     

顾及多分析尺度的地形部位面向对象分类方法

地形部位是地表形态的基本单元,其分类和提取在地貌发育、数字土壤制图、景观生态制图等领域有着重要的应用。康鑫等提出的多尺度Geomorphons地形部位分类法（简称多尺度Geomorphons法）利用高程相对差异信息和地形部位多尺度特征,可避免受地形属性计算及单一分析尺度约束而误分类,然而其存在分类破碎及分析尺度域难以确定的问题。基于此,本文以多尺度Geomorphons法为基础,提出了其适宜分析尺度域确定方法,建立了以初始地形部位数据层组合的对象多尺度分割和分类方法,进而构建了顾及多分析尺度的地形部位面向对象分类方法。以陕北黄土高原区域5 m分辨率DEM为实验数据,对面向对象分类方法进行了验证与评价。实验结果表明：①均值变点法可有效解决分析尺度域难以确定的问题,实验样区适宜分析尺度域为[5×5, 33×33]栅格单元;②以0,255为二值化的地形部位数据层组合适用于多尺度分割,尺度、形状及紧致度参数组合影响分割结果,且对于实验样区存在最优分割参数;③与多尺度Geomorphons法相比,本文方法得到的地形部位分类结果完整性较好,在地表形态对应和地理认知等方面更具合理性。     

海洋青鳉鱼专用型基因芯片的设计及其在生态毒理学上的应用研究

以生物芯片技术为核心,结合生态毒理学与功能基因组学的方法,制备了海洋青鳉鱼专用型生物芯片,包含180个与细胞分裂、解毒反应、缺氧反应、氧化应激反应、凋亡、生长和发育、性别决定和性腺分化以及生殖激素分泌等功能相关的基因.我们提取了雌性海洋青鳉鱼成体在正常培养和缺氧处理12周后的肝脏和卵巢组织总RNA,利用自制的基因芯片进行了基因表达谱分析,结果显示海洋青鳉鱼在缺氧压力环境下,肝脏和卵巢组织的差异性表达基因分别检测出9个和6个,表明应用此类自制良好的芯片可有效获得海洋青鳉鱼的组织特异性基因表达图谱,也将加强对海洋缺氧状态、氧化应激等反应的分子生物学机制的理解.本研究对于识别异常环境状态下的基因表达模式和组织特异性标志物,进一步开展监测海洋生态毒理因素的研究奠定良好的基础.     

海水微生物絮凝剂产生菌HY-20筛选及絮凝活性研究

从海边污泥中分离得到一株高效絮凝剂产生菌HY-20,经鉴定为假单孢菌。通过碳、氮源及初始pH等培养条件试验研究,获得了该菌株生产絮凝剂的最佳培养条件:最适碳源为葡萄糖,最适氮源为脲+酵母膏;初始pH值为7～8,温度为30℃,摇床转速130 rad/min,培养时间为72 h,絮凝率可达95%;絮凝剂有效絮凝成分主要存在于分泌物中。     

一种新型张力保护自动收放脐带缆绞车装置

介绍一种新型张力保护自动收放的脐带缆绞车装置的组成及特点。该装置克服了传统脐带缆绞车全人工操作模式所存在的效率低和安全性差等问题,实现了脐带缆绞车的自动收放和排缆,准确控制脐带缆张力,有效保护脐带缆的安全,大幅提高了潜水器等水下作业设备的工作效率和作业安全性。     

珠江口八大口门径、潮作用动力过程研究

根据2006—2007年期间在珠江口八大口门进行的丰水期大、中、小潮3个航次、平水期和枯水期各1个航次的全潮同步水文观测资料,分析了八大口门的潮流特性、涨落潮通量等特征,并建立了逐时潮差与流量的相关关系。在丰水期小潮期间,八大口门受强热带风暴"碧利斯"带来的强降雨的影响,潮流特性、断面流量等水文特征出现较大的变化,逐时潮差与流量的相关关系与其他航次相比表现出不同的规律。在无强径流影响下,逐时潮差与流量的相关关系用线性方程拟合,相关性较好;但在强径流影响下,则采用二次多项式拟合较为合适,且拟合曲线的左右侧表现出涨、落潮过程的区别。     

贵州从江及毗邻地区岩浆岩形成时代探讨

贵州从江及其毗邻地区的岩浆岩较发育,其岩类较多,有基性岩、超基性侵入岩、酸性侵入岩及基性火山岩。笔者通过收集最新的区域地质调查和同位素年龄测定结果等,对其形成时代进行了探讨,认为岩浆岩活动的高峰期为Ca.825Ma左右,即新元古代早期。