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微生物、植物耦合的水体治理与盐碱化湿地修复综合技术
水生植物修复技术是一种成本少、耗能低、效果好的生物－生态新技术，即利用植物的吸收、吸附作用，富集导致水体富营养化的氮、磷，降解、富集其它有毒有害污染物，同时由于水生植物生长对藻类的抑制作用，使水体中藻类数量降低，提高水体透明度，达到化害为利、净化水质的目的，实现水域资源的可持续发展和利用。针对不同生态环境污染，从现场环境中筛选和构建具有高效污染修复的水生植物- 微生物群落体系，更具有针对性强、适应性强、效率高、成本低和对原有生态环境没有威胁等优点。
北京大学
2021-02-01
鱼类生长的内分泌学和分子生物学研究
主要创新性成果包括：发现鱼类GH分泌活动受多种神经内分泌因 子的调控，其中促性腺激素释放激素（GnRH）、促甲状腺素释放激素（TRH）、多巴胺及其激动剂等都 能刺激GH分泌，而生长抑素（SRIF）则抑制GH分泌；发现刺激GH分泌的神经内分泌因子等通过口服途 径能显著促进GH分泌和提高鱼体生长速率，且这些因子共同使用，其叠加作用产生的促生长效果更为显 著；构建了斜带石斑鱼等鱼类cDNA文库，克隆了生长激素（GH）及其受体，类胰岛素生长因子Ⅰ、Ⅱ （IGF-Ⅰ，IGF-Ⅱ）及其受体，脑垂体腺苷酸环化酶激活多肽（PACAP）、神经肽Y(NPY)、生长素释放 素（ghrelin）等生长相关功能基因；研制了基因重组GH，采用投喂方法证明它能为鱼消化道吸收而促进鱼 体生长。
中山大学
2021-04-10
微生物、植物耦合的水体治理与盐碱化湿地修复综合技术
项目简介水生植物修复技术是一种成本少、耗能低、效果好的生物－生态新技术，即利用植物的吸收、吸附作用，富集导致水体富营养化的氮、磷，降解、富集其它有毒有害污染物，同时由于水生植物生长对藻类的抑制作用，使水体中藻类数量降低，提高水体透明度，达到化害为利、净化水质的目的，实现水域资源的可持续发展和利用。针对不同生态环境污染，从现场环境中筛选和构建具有高效污染修复的水生植物- 微生物群落体系，更具有针对性强、适应性强、效率高、成本低和对原有生态环境没有威胁等优点。应用范围北京大学工学院从选育耐盐碱性植物新品种入手，研究并优化不同盐碱程度下植物组合、配伍模式，构建盐碱环境植被快速恢复技术。筛选高效耐盐功能菌，利用耐盐功能菌接种技术，进一步发挥微生物植物联合修复作用，加快盐碱环境改良进程。形成以生物为主，盐碱环境改良与污水治理同步进行，实现盐碱改良—污染治理—生态重建系统综合技术的集成的盐碱化湿地的修复与改良综合技术体系。项目阶段北京大学工学院以多年对微生物的研究积累，将微生物与水体植物相结合，已经完成难降解有机磷化合物微生物——植物耦合净化体系理论模型构建，建立了对有机磷农药和难降解有机物（壬基酚等）具有高效分解能力的微生物菌群（同时可以作为微生物菌剂应用在水环境以外的如土壤环境的修复中）筛选、培育，开发了从相应污染环境筛选具有有机物吸收或降解功能的水生植物的技术。微生物－植物耦合水体污染治理技术比原有单一的微生物净化方式提高70% 的效率。同样，用生物的方式治理土壤的盐碱化，可以增加土壤中的有机物，调节土壤中的水气温状况，改变土壤结构与特性，改善有益微生物生存繁衍的环境。通过生物措施改良的盐碱地脱盐持久、稳定，且有利于水土保持以及维持生态平衡。
北京大学
2021-04-11
发酵废液/废渣微生物电化学产氢的工艺与装备
2 015 年我国实施了史上最严的环境保护法，对企业污染排放做出严格规定， 对违法排污企业惩罚力度大大加强。食品和药品发酵企业的废水/废渣的资源化 利用是降低企业运行成本的有效途径。发酵废水/废渣由于其有机质含量高、可 生化处理性好和成分相对稳定的特点，非常适用于微生物电化学产氢气。 微生物电化学产氢所用到的装置称作微生物电解池。该装置被质子交换膜分 隔成一个阳极室和阴极室。在阳极室，生长在电极表面的微生物能够降解有机物 生成二氧化碳、质子和电子。质子和电子分别通过质子交换膜和外电路到达阴极， 两者在一定的外电压（>0.2 V）作用下在阴极生成氢气。整个装置可以实现污水 中有机物的去除，同时回收氢气。
西安交通大学
2021-04-10
我校在微生物生态和土壤碳循环领域的研究取得重要进展
我校生态研究中心王传宽教授研究组在生态学著名学术期刊Global Ecology and Biogeography（环境科学与生态学1区，IF = 6.045）和土壤科学著名学术期刊Soil Biology and Biochemistry（农林科学1区，IF = 4.857）上相继发表了题为“Effects of forest degradation on microbial communities and soil carbon cycling: A global meta-analysis”和“Trends in soil microbial communities during secondary succession”的系列研究成果，首次从两个不同微生物分类尺度探索了宏观生态学的演替干扰理论在微观土壤微生物生态学中的应用，全球数据整合分析发现：生态对策理论和演替干扰理论可以成功地解释生态系统进展演替和逆行演替中土壤微生物群落组成和结构的演变过程，不但推动了土壤微生物生态学研究的发展，而且对土壤固碳效应、生态系统模型等都有重要意义。
土壤微生物是陆地生态系统不可或缺的组分，是生物地球化学循环的重要调节者，在生态系统的稳定性、生产力和固碳效应的维持、生态系统服务功能的提供、生物多样性保护等方面发挥着不可替代的作用。然而，土壤微生物群落结构极其复杂，1克土壤就含有高达10亿个细菌和真菌细胞、由数万种分类单元组成，从而给微观生态学研究带来了巨大挑战。据论文的第一作者周正虎（博士生）和通讯作者王传宽教授介绍，该研究团队成功地将宏观生态学理论应用到微生物研究中，发现生态系统进展演替过程中K-对策微生物越来越占优势，而森林退化过程中（逆行演替）r-对策微生物越来越占优势。他们还发现K-对策占优势的微生物群落有利于土壤有机碳的固存，r-对策占优势的微生物群落则会将更多的土壤碳排放到大气中。这些成果不仅将激发微生物生态学的理论研究，而且将推进土壤微生物介导的碳循环过程的机理研究。
东北林业大学
2021-02-01
基于微生物群落功能调控的酿造食品品质优化技术
本团队长期从事传统酿造食品的应用基础研究和产业实践，与国内的众多大型酿造企业，如镇江恒顺、泸州老窖、山西老陈醋、张家界大德酿造、安徽胡玉美等保持着长期的产学研合作。近十多年来，针对白酒、黄酒、酱油（酱）、泡菜等传统酿造食品，在系统研究酿造微生物功能的基础上，理性设计功能调控手段，达到传承工艺特色，稳定发酵生产，提升产品品质的目的。
江南大学
2021-05-11
一种与肝癌相关的非编码RNA生物标志物及其应用
肝癌（Hepatocellular carcinoma, HCC）是全球第五大常见的消化道恶性肿瘤，也是全球第三大致死性癌症。我国肝癌病发率位居全球首位，肝癌已成为严重威胁我国人民健康和生命的疾病。由于肝癌的早期诊断缺乏可靠的生物标志物，肝癌患者通常在肝癌晚期才被诊断，其5年生存率仅为15%。目前肝癌诊断主要依赖于影像学检查或者血液活检中的甲胎蛋白（AFP）标志物等手段。但这些传统方法对于癌变早期存在敏感性低、特异性低等局限性，例如，血液活检中的甲胎蛋白特异性差，且往往到癌症晚期才能检测到其含量升高，可能延误最佳的治疗时机。因此亟需找到一种可用于肝癌诊断及预后的可靠的新型液体活检标志物。 液体活检为一门新型的检测技术，越来越受到关注。目前可以作为无创检测的生物标志物大多数是蛋白质分子和DNA分子，但这些标志物在灵敏度、误诊率和经济成本高等方面的缺陷导致它们很难被普及。RNA分子在细胞中拥有多个拷贝并且存在多种转录调控形态，可以更加准确地反映细胞状态和癌症动态发展过程，而且其检测成本也很低。 过去体液中的RNA标志物研究主要集中在miRNA等小RNA的研究，相对于细胞中大量的长RNA，miRNA的数量要少一个到两个数量级，因此提供的信息也有限。本项目另辟蹊径，通过对大量肝癌患者（HCC）、慢性乙型肝炎患者(CHB)和健康个体(HD)进行血浆中非编码RNA表达谱的高通量测序检测和分析，发现了一种非编码RNA，srpRNA (RN7SL1)，的功能结构域可以稳定存在于血液中，并在区分肝癌患者和阴性对照组时具有良好的敏感度和特异性（约90%）。并且，通过在独立验证集上的实时荧光定量检验（RT-qPCR），该srpRNA (RN7SL1)的功能结构域被证明在 肝癌的诊断及预后方面都具有可靠的临床表现。
清华大学
2021-02-01
在高温热泉极端环境烷烃代谢的微生物进化与起源
滇藏热泉生态系统中蕴含着丰富的微生物资源，包含大量的系统发育位置未知且功能奇特的神秘、新颖的微生物类群。课题组结合宏基因组学测序技术和生物信息学手段从中重构出14个具有甲烷/烷烃代谢能力的微生物基因组（图1），其系统发育多样性极高且独特，广泛分布于韦斯特古菌门、哪吒古菌门(Nezharchaeota)等TACK超级门中。值得一提的是，该课题组首次于奇古菌门(Thaumarchaeota)中发现其具有产甲烷功能。此前，奇古菌门以其好氧氨氧化能力而为众人所熟知，而课题组首次对其厌氧状态下产甲烷能力的发现表明我们目前对此门认知的局限性，神秘的自然界或将远远超出我们的认知。此外，组学技术的发展或将指引我们对其进化历史进行更全面的认知。课题组对这些未知生命的代谢特征进行了揭示，并发现除却传统的氢营养型产甲烷菌外，还有多种氢依赖的甲基营养性产甲烷菌，他们可吸收热泉生态系统中多种甲基底物以完成甲烷的产生（图2）。通过进化基因组分析，课题组还对古菌祖先的进化起源进行了推测，研究发现对于具有产甲烷能力的微生物类群，其甲烷代谢关键基因mcrABG相对较为保守，并无明显的水平基因转移时间发生；而对于烷烃氧化的微生物类群，水平基因转移对其多样性塑造有着深远影响。基于甲烷代谢基因的保守性，课题组对其祖先序列进行了序列重构，从而来推测祖先序列的最适生长温度，结果表明具有mcrABG标记基因的微生物类群或起源于高温生境（图3）。另外，由于 TACK和ASGARD超级门中，以及广古菌门中大部分支系均具有甲烷/烷烃代谢能力，且相应微生物相比其它同支系微生物有着更为悠久的进化历史，因此，课题组猜测地球早期生命中，古菌的祖先或具有甲烷和烷烃代谢能力。
中山大学
2021-04-13
抗细菌生物膜活性的YycG组氨酸激酶抑制剂新型药物
● 项目简介：细菌生物膜是细菌互相粘连形成的模样物，对大多数抗生素耐药，其耐药性比浮游菌可高达100倍。近年来细菌生物膜疾病日益严重、治疗难度极大，目前尚无抗细菌生物膜药物上市。YycG/YycF双组分信号转导系统对细菌的生长和生物膜形成具有重要的调控作用，可以作为理想的药物靶标筛选抗生物膜先导化合物。对先导化合物优化改造，评价其药效，研究候选药物的药代动力学特征并对其安全性进行初步评价，探讨其成药性，可能产生创新性强、具有自主知识产权的候选新药。● 应用前景：通过生物信息学分析，在表皮葡萄球菌全基因组中共发现了16对双组分信号转导系统。选择其中一组YycG/YycF 系统中的组氨酸激酶YycG的保守功能域HATPase_c作为候选抗菌药物靶点，通过高通量虚拟筛选获得了具有抑制生物膜作用的小分子化合物，能够可特异性地作用于葡萄球菌属等革兰阳性球菌，对革兰阴性菌无抑菌作用，且对哺乳类细胞毒性作用低。对表皮葡萄球菌已形成生物膜中的细菌具有杀伤作用，同时也可使细菌生物膜的结构发生改变，很好的抑制了生物膜的形成。以其中两个小分子化合物作为先导化合物，进行结构优化改造，已经获得30个结构新颖的衍生物。通过表皮葡萄球菌生物膜杀伤实验证明，其中5个化合物的MIC，MBC和抑制生物膜浓度均不同程度的优于先导化合物。化合物H5-10的MIC，MBC和抑制生物膜浓度分别达到1.5，3.1，25μM。目前该项目的技术水平居于国内领先、国际先进水平。本项目已申请并获得授权2项国家发明专利。
南京工业大学
2021-04-13
三光子磷光铱(III)配合物的合理设计并用于生物成像研究
发展了一种理论计算与实验测试相结合的三光子荧光染料有效筛选方法，设计、合成了一类具有三光子磷光的新型铱(III) 配合物，并成功将其用于生物荧光成像研究。在研究中，他们发现不改变配合物母体结构，仅通过引入一些特殊的官能团修饰，能有效地将配合物的三光子跃迁几率和量子产率提升近四倍，极大地改善了铱(III)配合物的三光子光物理性质。 利用三光子显微共聚焦/磷光寿命成像技术，铱(III)配合物3PAIr2只需低的染色浓度（50 nM）、短的孵育时间（5分钟）和低的激发功率（980 nm飞秒激光功率为0.5 mW），就可以有效地实现细胞水平的快速线粒体磷光成像。利用大鼠脑部海马体切片生物模型，完成了3PAIr2在组织切片层面的深度测试，发现其以980 nm激光激发的三光子磷光成像可以达到约500 微米的穿透深度，这个距离是以750 nm激光激发的双光子磷光成像深度的两倍。同时在通过双亲性聚合物DSPE-PEG2000包裹后，利用3PAIr2-DSPE-PEG2000进一步尝试小鼠开颅情况下的脑血管生物荧光成像，得到了450 微米的小鼠脑血管成像深度和三维高分辨率脑血管重构图。这是首次使用铱(III)配合物作为三光子磷光染料实现了对完整颅骨下脑血管的高穿透和高分辨观测。不仅为三光子荧光染料的合理设计提供了一条简便、行之有效的途径，还获得了一类具有优异生物成像能力的金属配合物磷光染料。
中山大学
2021-04-13