当期目次

2024年, 第41卷, 第3期　刊出日期：2024-06-18 上一期   

特约综述

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生物冶金技术的研究现状及发展趋势 杨宝军, 刘　洋, 刘红昌, 李咏梅, 甘　敏, 王　军, 廖　蕤, 章　可, 朱振宇, 邱冠周 2024 (3):  1.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.001 摘要 ( 85 )   PDF   低品位矿产资源的开发利用制约着全球绿色可持续发展，生物冶金技术是实现矿物加工和有色金属冶金领域绿色可持续发展的前沿性技术，同时在矿山重金属污染场地原位修复中发挥重要作用。综述了生物冶金技术的基本概念、微生物生理特征和作用机制，以及生物冶金在硫化铜矿浸出、难处理金矿氧化预处理、铀矿浸提、稀土提取等方面的应用和研究现状，提出未来应针对高效浸出微生物选育、生物浸出界面作用机制、高效节能装置和工程化技术等方面开展研究，并进一步拓展生物冶金技术研究及应用领域。 相关文章 | 计量指标

生物冶金专题

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黄色黏球菌/铜绿假单胞菌-离子型稀土矿相互作用比较研究 王梦园, 黄诗云, 刘红昌, 刘　洋, 李京娜, 聂珍媛, 夏金兰, 王　军 2024 (3):  11.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.011 摘要 ( 56 )   PDF   以稀土矿区环境中常见的黄色黏球菌和铜绿假单胞菌为对象，比较研究这两种细菌及其发酵液与离子型稀土矿相互作用过程中的溶液行为；利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和傅里叶红外光谱等手段分析作用前后细胞和矿物相的形态、结构、稀土元素分布和官能团变化。结果表明，黄色黏球菌、铜绿假单胞菌对稀土矿物作用过程具有一定差异性，在溶浸稀土矿过程中，铜绿假单胞菌直接作用体系相比发酵液间接作用体系溶浸稀土离子效果更好，而黄色黏球菌直接作用体系弱于发酵液间接作用体系。此外，稀土矿物的存在可以促进黄色黏球菌脂质和蛋白组分的分泌，抑制其多糖组分的分泌，而对铜绿假单胞菌，稀土矿物的存在对脂质和蛋白组分分泌影响较小，但促进了多糖组分的分泌。 相关文章 | 计量指标

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不同比例黄铁矿对嗜酸微生物-辉锑矿相互作用的影响研究 王艺蓉, 陈　璐, 刘红昌, 周雨行, 聂珍媛, 陈宇新, 陈　豪, 夏金兰 2024 (3):  21.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.021 摘要 ( 39 )   PDF   针对辉锑矿（Sb2S3）的嗜酸微生物溶解过程，研究不同比例黄铁矿（FeS2）对嗜酸微生物-辉锑矿相互作用的影响。结果表明，微生物群落门水平丰度最高的为变形菌门（Proteobacteria），是主要的锑耐受菌；属水平丰度最高的为嗜酸硫杆菌属（Acidithiobacillus），是酸性矿山环境的代表性优势属。SEM-EDS结果表明，微生物作用体系中，Sb2S3∶FeS2为1∶1和1∶2时，矿物残渣表面发现较多腐蚀坑及细微颗粒，且Sb2S3∶FeS2为1∶1时矿物界面反应更强。XRD和XPS结果表明，FeS2促进了嗜酸微生物对Sb2S3的氧化分解及硫的氧化。Tafel极化曲线和交流阻抗结果表明，Sb2S3∶FeS2为1∶1时微生物作用体系腐蚀电流密度最大，电荷转移阻抗最小。结果对理解锑矿区锑的迁移转化和环境归趋，进一步促进锑污染治理技术的发展具有重要意义。 相关文章 | 计量指标

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中度嗜热菌Leptospirillum ferrooxidans和Acidithiobacillus caldus对砷的耐受性研究 陈彦臻, 张广积, 郭嘉乐, 杨　超 2024 (3):  34.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.034 摘要 ( 46 )   PDF   以难处理金矿生物预氧化过程中使用的L. ferrooxidans（Leptospirillum ferrooxidans, 氧化亚铁钩端螺旋菌）和A. caldus（Acidithiobacillus caldus, 喜温嗜酸硫杆菌）这2种中度嗜热菌为主要研究对象，通过摇瓶实验研究不同价态的砷\[As（Ⅲ）和As（Ⅴ）\]对2种中度嗜热菌生物氧化处理金矿效果的影响，并与A. ferrooxidans（Acidithiobacillus ferrooxidans, 嗜酸氧化亚铁硫杆菌）和T. thiooxidans（Thiobacillus thiooxidans, 氧化硫硫杆菌）这2种嗜中温菌进行比较。结果表明，中度嗜热菌对As（Ⅲ）的耐受性明显弱于嗜中温菌，但对As（Ⅴ）的耐受性与嗜中温菌接近。同时，As（Ⅲ）对铁氧化细菌生长的影响大于硫氧化细菌。实验发现，提高菌种接种量并对细菌进行驯化有利于中度嗜热菌对砷毒性的适应，在实际矿浆体系中通过提高接种量可以使中度嗜热菌最终适应高砷环境，最高质量浓度可达约1.54 g/L，获得较好的矿物氧化浸出效果，砷浸出率达到70%以上仅需10 d。 相关文章 | 计量指标

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微波强化嗜酸氧化硫硫杆菌浸出废线路板中铜的条件优化 刘　倩, 李如燕, 李　翔, 马长文, 田　震, 刘雯雯 2024 (3):  40.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.040 摘要 ( 33 )   PDF   为提高电子废弃物中金属铜的生物浸出率，用微波强化嗜酸氧化硫硫杆菌（Aidithiobacillus thiooxidan）对废线路板中铜的浸出，采用Plackett-Burman法和Box-Behnken法优化强化浸出条件。Plackett-Burman法表明微波功率、辐照时间和浸出时间能够显著影响废线路板中铜的生物浸出率。最陡爬坡实验确定3因素的中心值为微波功率340 W、辐照时间3.60 min和浸出时间6.80 d。采用Box-Behnken法优化浸铜条件。研究发现，微波功率、浸出时间、微波功率和浸出时间及辐照时间和浸出时间的交互作用对浸铜有显著影响，辐照时间有影响但不显著。模型预测最优条件为微波功率336.10 W、辐照时间3.59 min和浸出时间6.82 d，预测最优浸出率为75.69%。调整微波强化废线路板中铜的生物浸出条件为微波功率336 W、辐照时间3.60 min和浸出时间6.80 d，实际铜浸出率为75.41%±0.76%，与模型预测结果相近。表明所得最优条件真实有效，可用于后续研究。 相关文章 | 计量指标

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响应面法优化间接生物浸出铜钴矿中有价金属的工艺参数 田炳阳, 李京泽, 尚　鹤, 刘　学, 高文成, 温建康 2024 (3):  46.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.046 摘要 ( 39 )   PDF   在生物浸出铜钴矿的基础上，采用生物活性沥浸液为浸出剂和响应面法优化浸出工艺参数以实现铜钴矿的高效生物浸出。菌液体系包含氧化硫硫杆菌，氧化亚铁硫杆菌和嗜铁钩端螺旋菌的混合体系。经30组实验结果统计分析发现，显著影响铜钴矿中Cu和Co浸出的因素为温度、固液比、初始pH、转速，以及温度-固液比、固液比-初始pH、固液比2和初始pH2的交互影响，而显著影响Fe浸出的因素为温度、固液比、初始pH和固液比2的交互影响。此外，针对生物浸出铜钴矿中Cu、Co和Fe浸出率的3个预测模型R2分别为0.9864、0.9687和0.9381，表明预测模型具有较高真实性。最终，铜钴矿的最优生物浸出参数为温度47.08 ℃、固液比1.17%、初始pH 0.81、转速120 r/min。在优化条件下，预测值分别为Cu 99.36%、Co 91.87%、Fe 88.43%，浸出24 h后实测值分别为100%、96.53%、86.11%。 相关文章 | 计量指标

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砷黄铁矿生物氧化影响因素及控制方法 洪茂鑫, 刘玉玲, 杨宝军, 王　军 2024 (3):  52.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.052 摘要 ( 44 )   PDF   砷黄铁矿的生物氧化是产生含砷酸性矿山废水的主要原因，为了更好地研究含砷酸性矿山废水控制技术，综述砷黄铁矿生物氧化的关键环境影响因素和源头控制技术的研究现状。介绍砷黄铁矿的理化性质、化学和生物氧化特性，了解其在矿山环境中的氧化行为。深入阐述微生物、共存离子、有机物、伴生矿物等环境因素对砷黄铁矿生物氧化的影响及其作用机制，揭示砷黄铁矿生物氧化过程中的关键步骤和反应。环境中砷黄铁矿的氧化和砷的释放主要是由水、氧气和微生物3种成分驱动，可以通过隔绝其中任何一种成分来抑制其氧化，因此，着重介绍氧屏障法、杀菌剂法、混合碱性矿物处置法以及钝化涂层法等源头控制方法的机理并探讨其优缺点和适用性。在此基础上，还展望了该领域可行的研究方向，为评估和抑制砷黄铁矿导致的含砷酸性矿山废水提供理论基础。 相关文章 | 计量指标

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稀土钇生物浸出研究进展 颜琳琳, 汪海兰, 肖春桥, 方　云 2024 (3):  61.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.061 摘要 ( 36 )   PDF   综述稀土钇（Y）在自然界的赋存状态及分布情况、主要的化学提取与生物提取方法，并从稀土钇生物浸出(微生物吸附、微生物代谢物浸取)、稀土钇对微生物的影响等方面探讨稀土钇与微生物之间的关系。生物法提取稀土钇前景广阔，但仍然面临着优势浸矿菌株匮乏、矿物-微生物互作机制尚不明确等诸多问题，在此基础上进一步提出建立高通量浸矿微生物筛选和功能菌种快速识别方法、加强微生物与钇在分子水平上的相互作用机制和微生物对钇元素的选择性浸出研究、推广微生物代谢产物生物浸取，优化原位浸提工艺技术等建议，期望能对我国钇资源的设计开发提供参考。 相关文章 | 计量指标

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嗜酸铁氧化细菌生物矿化研究进展及其应用 周　祎, 王　军, 刘　洋, 杨宝军, 邬柏强, 李辉莹, 刘红昌, 于世超, 刘仕统, 廖　蕤 2024 (3):  69.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.069 摘要 ( 29 )   PDF   重点介绍嗜酸铁氧化细菌的胞内胞外矿化研究进展，概述嗜酸铁氧化细菌胞内矿化产物性质和影响矿化产物合成的因素，整理现阶段磁性纳米颗粒的合成机制；对嗜酸铁氧化细菌胞外矿化产物的合成原理和影响因素进行汇总；最后总结嗜酸铁氧化细菌矿化产物的应用前景，并指出当下磁性纳米颗粒研究的不足。针对研究现状提出未来依赖分子生物学解析胞内矿化机制并拓展其应用范围的新思路，该研究有望为进一步研究嗜酸铁氧化细菌胞内胞外矿化及其应用提供理论指导。 相关文章 | 计量指标

研究报告

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乙酰氨基酚与乙酰半胱氨酸协同抗衰效应及其机制初探 蒋立翔, 韩　琼, 段嘉欣, 李　涵, 曹　前, 黄新河 2024 (3):  77.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.077 摘要 ( 38 )   PDF   利用药物协同效应延缓衰老是一种极具潜力的抗衰新策略，以D-gal诱导HUVEC细胞衰老构建衰老模型，探究两种小分子乙酰氨基酚和乙酰半胱氨酸的协同抗衰效应及其协同抗衰的相关机制。首先利用网络药理学筛选具有潜在抗衰活性的小分子群，以D-gal诱导HUVEC细胞衰老为模型检测小分子的抗衰活性，并通过Chou-Talalay模型筛选出两种具有协同抗衰效应的小分子组合，进一步利用生化与细胞生物学等手段研究获得小分子协同组合介导抗衰的相关机制。结果显示，乙酰氨基酚和乙酰半胱氨酸是具有极佳抗衰活性的小分子对，两者组合可产生协同效应并介导抗衰。该协同组合可显著降低细胞内活性氧水平，有效解除D-gal诱导的细胞周期阻滞，显著降低早期炎症因子(IL-1β、COX-2)的转录，该协同组合还显著降低细胞衰老标志物p53和p16的蛋白水平，并显著降低p-p38和细胞核内p65的蛋白水平。乙酰氨基酚和乙酰半胱氨酸协同组合可能通过MAPK/NF-κB通路抑制细胞衰老。以上结果为进一步开发利用乙酰氨基酚和乙酰半胱氨酸协同抗衰提供理论基础。 相关文章 | 计量指标

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β淀粉样蛋白寡聚体毒性环境下Bryostatin-1对神经突触活性的影响和潜在机制 潘文阳, 陈　鹏, 孙　邈, 包小峰 2024 (3):  85.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.085 摘要 ( 36 )   PDF   在原代海马神经元上建立通过外加Aβ寡聚体所导致的突触毒性模型，并使用蛋白印迹、激酶活性、激光共聚焦显微成像和电生理等技术检测PKC激酶的非选择性激动剂Bryostatin-1是否可以保护Aβ寡聚体导致的突触毒性。结果显示，在Aβ毒性模型中，Bryostatin-1可以改善树突棘的形态，并促进树突棘成熟。此外，电生理结果显示Bryostatin-1可以显著改善突触后的微型兴奋性突触后电流频率，AMPA受体与NMDA受体的比例并没有发生显著改变。蛋白印迹结果显示Bryostatin-1可以上调突触生物标记物水平。蛋白印迹试验结果表明，Bryostatin-1可以上调mTOR-S6K1信号通路的活性。通过在神经元中转染GFP-RFP-LC3质粒并进行激光共聚焦显微观察，结果提示Aβ寡聚体可以抑制神经元内自噬通量，而Bryostatin-1可以提高被Aβ寡聚体所抑制的自噬通量。结果提示，Bryostatin-1激活mTOR-S6K1信号通路，并随后调节细胞自噬功能可能是其在Aβ寡聚体毒性环境下保护神经元突触功能的分子机制。 相关文章 | 计量指标

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利用邻近标记-质谱联用技术筛选埃博拉病毒相关宿主因子 张　迅, 柏　宇, 刘海楠, 刘　萱, 曹　诚 2024 (3):  92.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.092 摘要 ( 33 )   PDF   构建VP35与生物素连接酶TurboID融合蛋白，利用埃博拉病毒最小基因组系统（Ebola virus minigenome system， EBOV MG），在细胞中模拟病毒的生命周期和病毒包涵体（virus inlusion body，VIB）的形成过程，通过添加外源生物素，标记VP35相互作用蛋白。定量质谱丰度差异分析筛选出537个潜在的VP35互作蛋白，Gene Ontology（GO）分析发现其中包括大量与RNA结合相关蛋白。从中选取EIF4B和ZNF598进行初步验证，二者均与VP35存在相互作用，且敲低上述基因可显著抑制EBOV 转录复制病毒样颗粒（trVLP）的复制效率。结果证实，邻近标记-质谱联用技术可以用于病毒-宿主相互作用蛋白挖掘，为病毒致病机制研究及抗病毒靶点挖掘提供重要手段。 相关文章 | 计量指标

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苯酚降解复合菌群的构建及其降解动力学 杨宗政, 刘伟萌, 吴志国, 赵文立 2024 (3):  98.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.098 摘要 ( 35 )   PDF   为提高废水中苯酚的降解效率，利用微生物之间的协同作用将3种菌株进行复配，构建出能有效降解苯酚的复合菌群。首先，通过正交试验优化不同菌株的复配比。随后，探究复合菌群对初始质量浓度范围为400~1400 mg/L的苯酚的降解过程，并首次提出选用Three-half-order模型描述复合菌群对苯酚降解的动力学。结果表明：相比单株菌，优化复配比后的复合菌群能够将苯酚的去除率提高至99.85%。相比一级动力学模型，Three-half-order模型对不同初始质量浓度苯酚的降解过程的预测更加准确。对苯酚的生物降解过程进行动力学建模，有助于了解苯酚降解过程中苯酚质量浓度变化的规律。 相关文章 | 计量指标

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一株耐盐菲降解菌的筛选及其对盐胁迫的生理响应 李文静, 季　蕾, 李天元, 邢颖娜, 李　琪, 张　强, 傅晓文 2024 (3):  103.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.103 摘要 ( 41 )   PDF   利用高通量筛选技术从胜利油田含油污泥中筛选分离出1株具有耐盐能力的高效菲降解菌，经16S rDNA测序鉴定为假节杆菌，命名为Pseudarthrobacter phenanthrenivoransA-5。探讨菌株A-5对不同程度盐胁迫的响应（分别添加0、1%、3%、5%和7%的NaCl），结果表明：菌株A-5在不超过3%的盐度下对菲有较高的降解能力（周降解率分别为95.45%、91.20%和79.54%），当NaCl添加量≥5%时，其降解效率显著降低（分别为2.98%和1.56%）；随着盐度升高菌株A-5的生长速度逐渐受到抑制，其细胞膜饱和脂肪酸含量随之减少，不饱和脂肪酸含量则随之增加；而四氢嘧啶浓度呈现随盐度升高而增加的趋势。 相关文章 | 计量指标

综述与专论

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泛素化修饰及其调控果实胁迫响应的研究进展 孙雯雯, 吕　萌, 顾业飞, 张新华, 李晓安, 李富军 2024 (3):  109.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.109 摘要 ( 43 )   PDF   简要介绍泛素化修饰在果实抵御外界逆境胁迫中的重要调控作用，总结泛素化修饰体系，特别是能特异性识别靶蛋白的E3泛素连接酶和具有蛋白酶水解活性的26S蛋白酶体的组成及该体系对靶蛋白的修饰过程。在此基础上，重点阐述以E3泛素连接酶为核心的泛素化修饰在果实应对包括干旱、盐、寒冷、重金属和衰老在内的非生物胁迫，以及病原菌侵染等生物胁迫中的调控作用及其可能的机制。最后指出目前果实中泛素化修饰研究中仍然存在包括泛素化基因和酶功能的鉴定不足、泛素化修饰存在时空调控与去泛素化现象、泛素化修饰位点鉴定手段的缺乏等问题，并提出解决这些问题的技术与方法，以期为深入解析泛素化修饰在果实品质形成和保持中的作用及其机制提供参考。 相关文章 | 计量指标

技术方法

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鱼类环境DNA保存条件的比较研究 刘　洋, 应　方, 杨　俊, 王焕英, 洪文杰, 王庭璋 2024 (3):  114.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.114 摘要 ( 30 )   PDF   为探索环境水样中鱼类DNA的最佳保存方法和保存时间，选取饲养鱼的水样为研究对象，在无核酸污染的环境中，采用0.45 μm孔径滤膜对相同体积的水样进行预处理，并对富集环境DNA（eDNA）的滤膜进行不同保存方法和不同保存时间捕获的eDNA质量、鱼类12S rRNA 基因文库浓度、基于ASVs方法的鱼类12S rRNA 扩增子测序结果的比较研究。研究结果显示：－20 ℃冷冻、－80 ℃冷冻、无水乙醇-常温、75%乙醇-常温、Longmire’s保存液-常温以及TK保存液-常温等6种保存方法捕获的eDNA效果最好的是TK保存液-常温，其次为冷冻保存（－20 ℃、－80 ℃）。－20 ℃冷冻、－80 ℃冷冻和TK保存液-常温等3种保存方法在同一保存时间下具有良好的稳定性，且在保存时间2周内的测试条件下，也能稳定保存滤膜，最大程度还原水样中鱼类的遗传信息。研究对eDNA样本最佳保存条件的探索，将为第三方基因检测实验室对鱼类eDNA保存策略提供技术基础，便于eDNA宏条形码技术的开展。 相关文章 | 计量指标

教学研究

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生物科学与技术虚拟仿真实验教学中心的建设与应用 王　甜, 张大伟, 李佛生, 熊　莉, 林宏辉 2024 (3):  121.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.121 摘要 ( 45 )   PDF   生物科学与技术虚拟仿真实验教学中心通过优秀科研项目转化以及与高新技术企业合作开发，建设了一批高质量的生物类虚拟仿真实验教学资源。多层次、多元化的资源为学生前沿科学知识学习、综合性科研训练和生物下游产业技术训练提供有利环境，有效地实现教学模式的转变以及学科交叉知识的学习和延伸。全天候开放共享虚拟仿真实验教学平台，实现虚拟仿真实验教学软件、实验标准化视频、教学课件和测试题库等线上教学资源的有机整合，满足随时随地实验教学需求，支持了一系列的混合式线上线下实验教学课程开展。生物科学与技术虚拟仿真实验教学中心与国家级生物科学实验教学示范中心形成了“双中心”融合发展的创新人才培养实验教学体系，“虚实结合”的实验教学模式，提升了学生的综合科研能力与教师的业务水平，培养了满足社会需求的生物技术创新实践人才。 相关文章 | 计量指标

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生物科学类拔尖创新人才培养多维度协同模式研究与实践 周　玲, 黄明敏, 何晓晓, 涂海军, 徐翔晖, 谷旭阳, 万木阳, 陈　燕, 郭新红 2024 (3):  127.  doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.127 摘要 ( 31 )   PDF   针对高校生物科学类拔尖创新人才培养存在的问题，积极探索生物科学专业知识教育与创新创业教育的深度融合，以及教学资源组织形式和育人模式的改革、融合与创新，构建优秀师资、优质课程体系和高端育人平台，创建以课程引领、科教融合、实践教学、科研训练、竞赛牵引、创新平台为核心的多维度拔尖创新人才培养模式，走出了“多维协同、追求卓越”的人才培养之路。通过推进实施该模式，湖南大学生物学院在拔尖创新人才培养方面取得了良好成效，可为国内外其他高校提供有益的启示和借鉴。 相关文章 | 计量指标