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浮游植物在表層獲取光能固定CO2，形成顆粒有機(jī)碳（POC）往下沉降，在深海再礦化后生成銨（NH4+），從而為深海化能自養(yǎng)細(xì)菌/古菌提供了能量來(lái)源。因此，氨氧化古菌和亞硝氧化細(xì)菌所介導(dǎo)的兩步硝化過(guò)程是實(shí)現(xiàn)光能傳遞到深海被利用的重要途徑，是深海重要的供能過(guò)程，支撐了海洋“黑暗固碳”——不依賴(lài)于光合作用的化能自養(yǎng)固碳，為深海生物圈提供了“新”的有機(jī)質(zhì)，同時(shí)積累硝氮。由于亞硝氧化菌群研究的長(zhǎng)期滯后，氨氧化和亞硝氧化功能群在深海的協(xié)作關(guān)系始終不明了，因此國(guó)際上對(duì)深海硝化菌群支撐的碳（C）−氮（N）耦合機(jī)理（定性）的理解仍極為有限，對(duì)C−N計(jì)量學(xué)關(guān)系（定量）的準(zhǔn)確估算仍是空白。 該研究工作結(jié)合多組學(xué)分析、生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)原位速率及動(dòng)力學(xué)觀(guān)測(cè)和模擬，以及生態(tài)系統(tǒng)模型，闡釋了氨氧化古菌和亞硝氧化細(xì)菌顯著差異的代謝策略，及兩步氧化過(guò)程耦合、硝化與黑暗固碳耦合的生理生態(tài)學(xué)機(jī)制，建立了硝化菌群支撐的C−N、物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換的計(jì)量學(xué)關(guān)系，量化了深海硝化過(guò)程對(duì)深海生物圈及全球海洋碳循環(huán)的貢獻(xiàn)和影響。該工作為深海物質(zhì)與能量循環(huán)研究提供了新的參數(shù)，對(duì)深入認(rèn)識(shí)深海生物地球化學(xué)過(guò)程具有重要意義。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:浮游植物在表層獲取光能固定CO2，形成顆粒有機(jī)碳（POC）往下沉降，在深海再礦化后生成銨（NH4+），從而為深海化能自養(yǎng)細(xì)菌/古菌提供了能量來(lái)源。因此，氨氧化古菌和亞硝氧化細(xì)菌所介導(dǎo)的兩步硝化過(guò)程是實(shí)現(xiàn)光能傳遞到深海被利用的重要途徑，是深海重要的供能過(guò)程，支撐了海洋“黑暗固碳”——不依賴(lài)于光合作用的化能自養(yǎng)固碳，為深海生物圈提供了“新”的有機(jī)質(zhì)，同時(shí)積累硝氮。由于亞硝氧化菌群研究的長(zhǎng)期滯后，氨氧化和亞硝氧化功能群在深海的協(xié)作關(guān)系始終不明了，因此國(guó)際上對(duì)深海硝化菌群支撐的碳（C）?氮（N）耦合機(jī)理（定性）的理解仍極為有限，對(duì)C?N計(jì)量學(xué)關(guān)系（定量）的準(zhǔn)確估算仍是空白。 該研究工作結(jié)合多組學(xué)分析、生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)原位速率及動(dòng)力學(xué)觀(guān)測(cè)和模擬，以及生態(tài)系統(tǒng)模型，闡釋了氨氧化古菌和亞硝氧化細(xì)菌顯著差異的代謝策略，及兩步氧化過(guò)程耦合、硝化與黑暗固碳耦合的生理生態(tài)學(xué)機(jī)制，建立了硝化菌群支撐的C?N、物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換的計(jì)量學(xué)關(guān)系，量化了深海硝化過(guò)程對(duì)深海生物圈及全球海洋碳循環(huán)的貢獻(xiàn)和影響。該工作為深海物質(zhì)與能量循環(huán)研究提供了新的參數(shù)，對(duì)深入認(rèn)識(shí)深海生物地球化學(xué)過(guò)程具有重要意義。

本成果總體達(dá)到同類(lèi)研究的國(guó)際先進(jìn)水平，在獸醫(yī)微生物菌毒種資源規(guī)范性描述方 面處于國(guó)際領(lǐng)先水平，在獸醫(yī)微生物菌毒種資源的篩選和創(chuàng)新性應(yīng)用等方面處于國(guó)際先 進(jìn)水平。本成果于2009年獲得成果鑒定證書(shū)，獲得2010年度山東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。 本成果分離鑒定了具有平臺(tái)資源號(hào)的280株細(xì)菌。其中，大腸桿菌80株，金黃色葡 萄球菌30株，豬鏈球菌50株，雞傷寒沙門(mén)氏菌103株，特殊菌株17株。分離鑒定了186株 病毒，其中NDV 60株，豬繁殖與呼吸綜合征病毒50株，犬瘟熱病毒3株，豬傳染性胃腸 炎病毒10株，豬流感病毒3株，禽流感病毒20株，雞傳染性支氣管炎病毒20株，雞傳染 性法氏囊病毒20株。對(duì)分離、收集和整理以前所保藏的菌毒種等方式獲得的33種3444株 菌毒種進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化整理整合，完成了相應(yīng)菌毒種種資源數(shù)據(jù)信息（包括個(gè)性信息和共性 信息）的采集、錄入、上報(bào)，完成280幅圖像信息采集、整理、上報(bào)，完成101株菌（毒） 種資源16SrRNA或病毒資源部分核酸序列的測(cè)定、上報(bào)。并向國(guó)家獸醫(yī)微生物菌種保藏 管理中心國(guó)家獸醫(yī)微生物標(biāo)準(zhǔn)菌種保藏庫(kù)上交了1621株菌（毒）種，實(shí)現(xiàn)了獸醫(yī)微生物 菌毒種資源的信息及實(shí)物共享。起草了“布魯氏桿菌菌種資源描述規(guī)范”和“牛結(jié)核桿 菌資源檢測(cè)技術(shù)規(guī)程”，驗(yàn)證完善了“結(jié)核桿菌菌種資源檢測(cè)技術(shù)規(guī)程及試點(diǎn)應(yīng)用”等 9個(gè)獸醫(yī)微生物資源檢測(cè)技術(shù)規(guī)程。制定了“犬瘟熱診斷技術(shù)”的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)分離的 部分菌毒株進(jìn)行生物學(xué)特性研究，為相關(guān)單位的科學(xué)研究提供了優(yōu)良菌毒種。

威蘭膠是一種性能優(yōu)良的微生物多糖，性質(zhì)與黃原膠相似，同時(shí)存在同類(lèi)多糖不可比擬的優(yōu)勢(shì)：1、在更大的范圍內(nèi)具有熱穩(wěn)定性，可以耐受150℃的高溫；2、pH耐受范圍廣，在pH2.0-13.0的范圍內(nèi)性質(zhì)穩(wěn)定；3、耐鹽性好。威蘭膠的耐溫特性在深層采油中十分重要，目前油井深度已達(dá)3000米以上，對(duì)采油驅(qū)動(dòng)劑耐溫要求大于140℃，因此威蘭膠的耐溫優(yōu)勢(shì)以及它的一些獨(dú)特性能，使它有望成為一種性能更為優(yōu)良的驅(qū)油制劑。威蘭膠是一種不可多得的混凝土外加劑，可以增加水泥的可塑性，懸浮量，空氣含量，抗下陷能力以及抗失水性。威蘭膠是制備自密實(shí)混凝土和自流平混凝土不可缺少的添加劑。按每噸混凝土中添加0.01%的威蘭膠，則成本僅增加10塊錢(qián)左右。我國(guó)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用全部依賴(lài)進(jìn)口。本課題組擁有一株自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)菌株，并率先在國(guó)內(nèi)開(kāi)展了發(fā)酵法生產(chǎn)威蘭膠的研究。本項(xiàng)目的成功開(kāi)發(fā)將具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，對(duì)石油、混凝土等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展具有積極的意義。威蘭膠的生產(chǎn)基本可以利用黃原膠的生產(chǎn)資源，因此實(shí)驗(yàn)室中試成熟后，廠(chǎng)家無(wú)需太多的前期投入就可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

已有樣品/n微生物法生產(chǎn)天然香料α-松油醇技術(shù)。　　成果簡(jiǎn)介：α-松油醇(FEMA 3045)有穩(wěn)定的丁香花、鈴蘭花等花香香氣，是我國(guó)重要的出口香料品種，可用于調(diào)配檸檬、甜橙、桃子、柑橘等食用香精。α-松油醇天然存在于柑橘精油、松節(jié)油、桉葉油、迷迭香油等多種植物精油中，但在精油中的天然含量一般較低，因而實(shí)際使用的α-松油醇主要來(lái)源于化學(xué)合成。本成果突破現(xiàn)有技術(shù)以化學(xué)合成法生產(chǎn)α-松油醇的技術(shù)瓶頸，提供一種微生物法生產(chǎn)香料α-松油醇的方法，通過(guò)該法生產(chǎn)的香料屬于天然香料，克服了化學(xué)合成法存在的安全性問(wèn)

微生物菌制劑處理禽畜糞便，使禽畜糞便無(wú)臭味，進(jìn)一步把大分子有機(jī)物發(fā)酵降解為小分子有機(jī)物，使植物更容易吸收利用。在高溫發(fā)酵階段溫度可達(dá)60～70℃，經(jīng)過(guò)發(fā)酵處理的雞糞變?yōu)闊o(wú)病毒、無(wú)蟲(chóng)卵、無(wú)害蟲(chóng)的衛(wèi)生肥料。變臭糞為綠色食品生產(chǎn)的上等肥料，既改善環(huán)境又增加了有機(jī)肥資源。特別適合養(yǎng)雞戶(hù)多的縣，或者大的養(yǎng)雞廠(chǎng)，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益。微生物菌制劑凈化養(yǎng)殖水，也可以?xún)艋坝^(guān)用水，比如旅游地的湖泊、水庫(kù)、河流受到污染，或者城市公園的水富營(yíng)養(yǎng)化等都可以用本菌制劑治理，達(dá)到污水變清、保護(hù)水資源的

γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一種重要的天然聚合物，由于其具有良好的性質(zhì)已被廣泛應(yīng)用于食品，化妝品，醫(yī)藥，材料等領(lǐng)域。解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是一株谷氨酸非依賴(lài)型 γ-PGA 合成菌。為了提高其 γ-PGA 產(chǎn)量，項(xiàng)目組采用無(wú)痕基因編輯技術(shù)對(duì)菌株進(jìn)行了代謝工程改造。包括三部分：模塊化代謝通路改造；蔗糖代謝途徑改造；谷氨酸合成途徑改造。 B. amyloliquefaciens LL3 是項(xiàng)目組從發(fā)酵食品中分離得到，它能夠從蔗糖出發(fā)合成 γ-PGA。利用模塊化通路改造策略對(duì) γ-PGA 合成相關(guān)的八個(gè)代謝通路進(jìn)行改造包括：γ-PGA 降解相關(guān)途徑；細(xì)胞呼吸鏈；胞外蛋白及胞外蛋白酶合成途徑；細(xì)菌多糖合成途徑；次級(jí)小分子代謝產(chǎn)物合成途徑；細(xì)胞自誘導(dǎo)因子合成途徑；谷氨酸合成途徑以及 γ-PGA 合成途徑。最終整合獲得的最優(yōu)基因工程菌株 NK-anti-rocG（敲除了 epsA-O 操縱子（負(fù)責(zé)胞外多糖合成），sac 操縱子（負(fù)責(zé)果聚糖合成），lps（脂多糖合成相關(guān)），pta（乙酸合成相關(guān)），pgdS（γ-PGA 降解酶），cwlO（細(xì)胞壁水解酶），luxS（AI-2 合成）以及表達(dá)anti-rocG sRNA（抑制谷氨酸脫氫酶表達(dá)））γ-PGA 搖瓶發(fā)酵產(chǎn)量從 3.8g/L 提高到 11.04 g/L，較對(duì)照菌株提高了 2.91 倍。γ-PGA 產(chǎn)物純度也從 78.6%提高到 95.2%。5-L 罐補(bǔ)料分批發(fā)酵實(shí)驗(yàn)得到 NK-anti-rocG菌株產(chǎn)量可達(dá) 20.3 g/L。分子量 450,000 Dal，純度 95%以上。 項(xiàng)目特色： 1. 菌種（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是谷氨酸非依賴(lài)型 γ-聚谷氨酸合成菌株；發(fā)酵生產(chǎn)主要原料為蔗糖； 2. 補(bǔ)料分批發(fā)酵產(chǎn)量為：20.3 g/L。 3. 授權(quán)專(zhuān)利號(hào)為：ZL200810053900.7 市場(chǎng)應(yīng)用前景： γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一種重要的天然聚合物，由于其具有良好的性質(zhì)已被廣泛應(yīng)用于食品，化妝品，醫(yī)藥，材料等領(lǐng)域。本項(xiàng)目采用谷氨酸非依賴(lài)型 γ-聚谷氨酸合成菌做為發(fā)酵菌種，以蔗糖為原料發(fā)酵法生產(chǎn) γ-聚谷氨酸，可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介: 抗菌肽( Antibacterial peptides) 是由動(dòng)植物細(xì)胞內(nèi)特定基因編碼，經(jīng)外界條件誘導(dǎo)產(chǎn)生的一類(lèi)對(duì)細(xì)菌、真菌及病毒等微生物具有殺傷作用的多肽。抗菌肽不同于抗生素的作用機(jī)制。抗菌肽對(duì)細(xì)菌、真菌、病毒和腫瘤等均有作用，尤其對(duì)耐藥性細(xì)菌有殺滅作用，具有廣譜性。 本項(xiàng)目主要涉及4種不同來(lái)源抗菌肽工程菌株以及生產(chǎn)工藝。具體為：美洲擬鰈抗菌肽Pleurocidin、果蠅抗菌肽Metchnikowin、假黑盤(pán)菌抗菌肽-菌絲霉素Plectasin以及梭魚(yú)娃2-RPLX等4種抗菌肽發(fā)酵生產(chǎn)工程菌株及菌株高效發(fā)酵生產(chǎn)工藝。 技術(shù)指標(biāo)（創(chuàng)新要點(diǎn)等）： 1. 抗菌肽工程菌株的構(gòu)建 2. 抗菌肽的分離純化以及活性鑒定； 3. 抗菌肽發(fā)酵生產(chǎn)工藝參數(shù)及流程。 抗菌肽的生物活性主要有抑制或殺滅細(xì)菌作用、抗真菌作用、抗病毒活性、抗寄生蟲(chóng)作用、免疫調(diào)節(jié)作用以及抑制或殺傷腫瘤細(xì)胞作用。目前主要應(yīng)用領(lǐng)域包括但不限于作為抗生物替代品用于醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)、飼料工業(yè)、食品工業(yè)。知識(shí)產(chǎn)權(quán)類(lèi)型:生物醫(yī)藥新品種技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平成果獲得方式:獨(dú)立研究獲得政府支持情況:無(wú)

抗菌肽( Antibacterial peptides) 是由動(dòng)植物細(xì)胞內(nèi)特定基因編碼，經(jīng)外界條件誘導(dǎo)產(chǎn)生的一類(lèi)對(duì)細(xì)菌、真菌及病毒等微生物具有殺傷作用的多肽。抗菌肽不同于抗生素的作用機(jī)制。抗菌肽對(duì)細(xì)菌、真菌、病毒和腫瘤等均有作用，尤其對(duì)耐藥性細(xì)菌有殺滅作用，具有廣譜性。 本項(xiàng)目主要涉及4種不同來(lái)源抗菌肽工程菌株以及生產(chǎn)工藝。具體為：美洲擬鰈抗菌肽Pleurocidin、果蠅抗菌肽Metchnikowin、假黑盤(pán)菌抗菌肽-菌絲霉素Plectasin以及梭魚(yú)娃2-RPLX等4種抗菌肽發(fā)酵生產(chǎn)工程菌株及菌株高效發(fā)酵生產(chǎn)工藝。 技術(shù)指標(biāo)（創(chuàng)新要點(diǎn)等）： 1. 抗菌肽工程菌株的構(gòu)建 2. 抗菌肽的分離純化以及活性鑒定； 3. 抗菌肽發(fā)酵生產(chǎn)工藝參數(shù)及流程。 抗菌肽的生物活性主要有抑制或殺滅細(xì)菌作用、抗真菌作用、抗病毒活性、抗寄生蟲(chóng)作用、免疫調(diào)節(jié)作用以及抑制或殺傷腫瘤細(xì)胞作用。目前主要應(yīng)用領(lǐng)域包括但不限于作為抗生物替代品用于醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)、飼料工業(yè)、食品工業(yè)。

手性氨基酸作為最重要的原料和中間體，市場(chǎng)規(guī)模也越來(lái)越大。本項(xiàng)目研發(fā)的手性氨基酸包含 L-2-氨基丁酸、D-蘇氨酸、L-天冬酰胺、L-叔亮氨酸、L-色氨酸等。2-氨基丁酸是一種非天然的氨基酸，是一種重要的化工原料，被用作為多種手性藥物合成中的重要中間體，包括抗結(jié)核藥物乙胺丁醇、布瓦西坦和抗癲癇 藥物左乙拉西坦。D-蘇氨酸是天然氨基酸 L-蘇氨酸的光學(xué)異構(gòu)體，是一種非天然氨基酸。主要應(yīng)用于手性藥物、手性添加劑和手性助劑等領(lǐng)域，在制藥行業(yè)作為手性合成的手性源，主要用于生產(chǎn)新型光譜抗生素、D-蘇氨醇和多肽合成過(guò)程的蘇氨酸保護(hù)劑。L-天冬酰胺是常見(jiàn)的 20 種氨基酸之一，在食品、醫(yī)藥、化工合成、微生物培養(yǎng)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。L-天冬酰胺可以作為添加劑用于清涼飲料,同時(shí)在腫瘤治療及蛋白質(zhì)糖基化中扮演重要角色。L-天冬酰胺常用于氨基酸輸液，以及具有降壓、平喘、抗消化性潰瘍、胃功能障礙等功能，并可用于治療心肌梗死、心肌代謝障礙、心力衰竭、心臟傳導(dǎo)阻滯、疲勞癥等。此外，L-天冬酰胺也是微生物培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)重要的添加劑。L-叔亮氨酸是一種非蛋白原的手性氨基酸, 由于叔丁基的空間位阻大, 叔亮氨酸的衍生物可在不對(duì)稱(chēng)合成中作為誘導(dǎo)不對(duì)稱(chēng)的模板。隨著不對(duì)稱(chēng)合成的發(fā)展, 叔亮氨酸的應(yīng)用也非常廣泛。又由于占空間大的叔丁基鏈及其疏水性, 它在多肽的合成中能夠很好地控制分子構(gòu)象, 增加多肽的疏水性和受酶降解的穩(wěn)定性, 因此在藥物和生物應(yīng)用中正迅速地發(fā)展, 用于抗癌、抗艾滋病等藥物和生物抑制劑及肽等。