单细胞微藻在生长发育过程中,所积累的中性脂肪具有潜在的生物燃料价值.不同氮源对藻类的生长具有显著影响.研究了氨态氮、尿素氮和硝酸态氮对蛋白核小球藻生长、色素和中性脂肪积累的影响.结果显示,不同氮源对培养液pH有显著影响,以氨态氮为氮源导致培养液pH降低,而硝酸态氮导致培养液pH升高,培养液pH的波动可被添加的Hepes所稳定,并促进以氨态氮为氮源的蛋白核小球藻的生长.尿素氮对蛋白核小球藻生长、色素积累的效果优于氨态氮和硝酸态氮,硝酸态氮在中性脂肪积累上优于尿素氮和氨态氮,添加Hepes对氮饥饿后蛋白核小球藻的中性脂肪积累无显著影响.

利用发根农杆菌诱导的甘薯发根体系,鉴定甘薯品种抗线虫的特性.试验在甘薯品种徐薯18、栗子香和鲁78066诱导的发根体系上,接种马铃薯腐烂线虫,六周后调查发根繁殖线虫情况及线虫侵染发根情况,然后评价它们的抗线虫特性.结果表明:培养六周后,线虫在徐薯18、栗子香和鲁78066发根上繁殖倍数分别为8.82,0.76和0.70;在徐薯18发根上观察到多处线虫侵入位点,在栗子香和鲁78066发根上只观察剑一处线虫侵入位点;基于以上结果,鉴定徐薯18为易感线虫病品种,栗子香和鲁78066为抗线虫病品种,徐薯18和鲁78066的鉴定结果和发病地自然诱发鉴定结果相一致,栗子香不同于发病地自然诱发鉴定结果.鉴定结果表明:用不同品种的甘薯发根作鉴定其抗线虫特性,具有体系简单、直观方便、重复性好以及不受自然环境影响等优点,进一步完善可以作为植物对线虫病抗性鉴定新的体系.

利用离子束注入技术对木聚糖酶产生菌黑曲霉(Aspergillus niger)A3进行诱变筛选,得到高产菌株N212.通过正交设计实验,优化了该高产菌的液体发酵条件,发现适合产酶的培养基是:8%玉米芯,1.0%麸皮,0.1%吐温80,0.5%(NH4)2S04,0.5%NaNO3,其他无机盐的成分与Mandels营养盐液中的成分一样,pH5.4.在优化后的培养条件下N212的产酶达到600 IU/mL.

利用低能氩离子作为诱变源诱变拟南芥种子,选用诱变剂量为1.5×10"ions/cm2,30 keY的能量.在其M2群体中根据有无果荚及其果荚是否异常,筛选出tc243不育突变体.用石蜡切片技术,在光学显微镜下观察拟南芥部分雄性不育材料小孢子发育过程和各时期的花形态特征,分析雄性不育的原因.从花表型上分析导致雄性不育的原因有三个方面:(1)柱头伸长过快;(2)花药生长过慢;(3)花药开裂晚.从小孢子发生的细胞形态学观察表明花粉败育主要发生在小孢子四分体时期,此时绒毡层正常,小部分四分体正常,大部分四分体外面的的胼胝体过早降解释放游离小孢子.此时的绒毡层还没解体不能提供小孢子发育所需要的营养物质,使过早释放的小孢子不能正常发育,导致最后形成大量没有活力的花粉粒.

表观遗传学是指在DNA序列未发生变化的情况下,基因表达发生可遗传的变化,而甲基化水平的变化是表观遗传效应的重要指标.在构建一种新的敏感大肠杆菌Dam(GATC)位点甲基化检测方法的基础上,探讨了不同种类及剂量低能离子注入甲基缺陷型菌株GM2929前后甲基化水平的变化.结果表明:能量为10keV,剂量为3.9×1015ions/cm2、4.68×1015 ions/cm2的氮离子以及能量为10 keV,剂量为4.68×1015 ions/cm2的氩离子都不能诱发大肠杆菌甲基化,产生表观遗传效应,可遗传的变异与活细胞甲基化没有关系.

为了降低L-乳酸的生产成本,更好的实现生物质秸秆的资源化,利用天然纤维素依次接种经离子注入诱变处理的木聚糖酶高产菌黑曲霉P602和米根霉RL6041高产菌进行固、液体二次发酵的方法,将其转化成用于工业生产的L-乳酸.结果表明:本实验条件下,未经过任何化学预处理的秸秆等物质接种黑曲霉P602进行固体发酵,产生的木聚糖酶活力为6 320 IU/g干(培养)基,纤维素酶活力为29 IU/g干基;加入100 mL水浸提后,产生的还原糖浓度为14.07 g/L,纤维物质糖化率为79.45 %.取滤液接入米根霉RL6041进行液体发酵后,生成乳酸的量为7 g/L,糖酸转化率为47.6 %,以(NH4)2SO4作为氮源时,最佳氮源浓度为3 g/L.

对单离子束的发展和应用作了介绍.结合我国首台单离子束装置CAS-LIBB,综合讨论了准直器限流型和静电透镜聚焦型两种典型单离子束的技术结构.限流型结构简单但定位精度有限,聚焦型条件苛刻但可获得亚微米束,是单离子束发展的趋势.评估了前探测、全前置探测和后探测3种单离子束探测方式及其特点,研究了这3种探测方式对辐照离子的计数精度和单离子束品质产生的影响.对CAS-LIBB装置研制了光导型全前置探测器以提高计数精度和束流品质.最后设计了快速荧光在线检测技术方案.

利用离子束对活性污泥进行不同剂量的辐照处理.分析测定了辐照前后活性污泥的废水处理效果、性能参数与污染负荷的变化.结果表明离子束照射剂量在40×2.6×1013 N+/cm2～200×2.6×1013 N+/cm2时,污泥浓度、30 min沉降后的污泥沉降比、污泥指数和活性污泥增长率均略低于对照.40×2.6×1013N+/cm2以上的辐照剂量即会导致污泥增长率下降,特别当剂量达到200×2.6×1013 N+/cm2时,污泥量出现负增长(-1.2%和-2.00%).N+离子注入的单位活性污泥氨氮、化学需氧量去除率均有提高,在辐照剂量40×2.6×1013 N+/cm2～160×2.6×1013 N+/cm2时,处理效果随辐照剂量增加有增强趋势.酚的单位活性污泥处理能力明显优于对照,在辐照剂量为160×2.6×1013 N+/cm2时系统处理率达到99.76%.

巨大芽孢杆菌BM279是经低能N+离子注入诱变原始菌株BM80而得到的维生素C高转化率伴生菌株.通过对离子注入前后出发菌和突变株的生理、生化等生物学特点比较,探讨了离子注入巨大芽孢杆菌对2-酮基-L-古龙酸(2KGA)高转化率的促进机理.离子注入对巨大芽孢杆菌自身的生长无明显影响,BM279呈现出与BM80基本一致的生长曲线;但BM279对混菌发酵体系中产酸菌GO29的细胞增殖有显著促进作用.BM279在混菌发酵过程中分泌较多的碱性物,有利于维持GO29生长、代谢的pH环境.BM279培养42 h,其胞外活性物质对GO29的糖酸转化活力较BM80有显著提高,且分泌时间较BM80推迟6 h.利用层析技术分别从BM80、BM279胞外液中纯化了L-山梨糖脱氢酶(L-sorbose dehydrogenase,SDH)激活蛋白(SSPBM80和SSPBM279),后者比活较前者高出50%,对GO29中的SDH酶活有更强促进作用.

介绍了离子束生物工程装置(ion beam bio-engineering device,IBBe-Device)中生物样品离子注入剂量测量原理,并根据回推热测法设计出新的剂量测量方案.整个系统由测量靶和温度传感器、数据采集、计算机数据处理软件以及控制系统组成,实现计算机测量系统的计算机控制,并达到比较理想的测量结果.最后讨论了进一步改进IBBe-Device剂量测量系统的方法.