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項目簡介水生植物修復(fù)技術(shù)是一種成本少、耗能低、效果好的生物－生態(tài)新技術(shù)，即利用植物的吸收、吸附作用，富集導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的氮、磷，降解、富集其它有毒有害污染物，同時由于水生植物生長對藻類的抑制作用，使水體中藻類數(shù)量降低，提高水體透明度，達(dá)到化害為利、凈化水質(zhì)的目的，實現(xiàn)水域資源的可持續(xù)發(fā)展和利用。針對不同生態(tài)環(huán)境污染，從現(xiàn)場環(huán)境中篩選和構(gòu)建具有高效污染修復(fù)的水生植物- 微生物群落體系，更具有針對性強、適應(yīng)性強、效率高、成本低和對原有生態(tài)環(huán)境沒有威脅等優(yōu)點。應(yīng)用范圍北京大學(xué)工學(xué)院從選育耐鹽堿性植物新品種入手，研究并優(yōu)化不同鹽堿程度下植物組合、配伍模式，構(gòu)建鹽堿環(huán)境植被快速恢復(fù)技術(shù)。篩選高效耐鹽功能菌，利用耐鹽功能菌接種技術(shù)，進(jìn)一步發(fā)揮微生物植物聯(lián)合修復(fù)作用，加快鹽堿環(huán)境改良進(jìn)程。形成以生物為主，鹽堿環(huán)境改良與污水治理同步進(jìn)行，實現(xiàn)鹽堿改良—污染治理—生態(tài)重建系統(tǒng)綜合技術(shù)的集成的鹽堿化濕地的修復(fù)與改良綜合技術(shù)體系。項目階段北京大學(xué)工學(xué)院以多年對微生物的研究積累，將微生物與水體植物相結(jié)合，已經(jīng)完成難降解有機磷化合物微生物——植物耦合凈化體系理論模型構(gòu)建，建立了對有機磷農(nóng)藥和難降解有機物（壬基酚等）具有高效分解能力的微生物菌群（同時可以作為微生物菌劑應(yīng)用在水環(huán)境以外的如土壤環(huán)境的修復(fù)中）篩選、培育，開發(fā)了從相應(yīng)污染環(huán)境篩選具有有機物吸收或降解功能的水生植物的技術(shù)。微生物－植物耦合水體污染治理技術(shù)比原有單一的微生物凈化方式提高70% 的效率。同樣，用生物的方式治理土壤的鹽堿化，可以增加土壤中的有機物，調(diào)節(jié)土壤中的水氣溫狀況，改變土壤結(jié)構(gòu)與特性，改善有益微生物生存繁衍的環(huán)境。通過生物措施改良的鹽堿地脫鹽持久、穩(wěn)定，且有利于水土保持以及維持生態(tài)平衡。

該材料具有良好的加工性，能制備成可注射溶液、薄膜、多孔支架、以及靜電紡絲纖維膜等多種產(chǎn)品。由于一氧化氮能夠可控按需釋放，CS-NO及其復(fù)合材料可用于治療糖尿病下肢缺血、皮膚損傷和心梗疾病。

2 015 年我國實施了史上最嚴(yán)的環(huán)境保護(hù)法，對企業(yè)污染排放做出嚴(yán)格規(guī)定， 對違法排污企業(yè)懲罰力度大大加強。食品和藥品發(fā)酵企業(yè)的廢水/廢渣的資源化 利用是降低企業(yè)運行成本的有效途徑。發(fā)酵廢水/廢渣由于其有機質(zhì)含量高、可 生化處理性好和成分相對穩(wěn)定的特點，非常適用于微生物電化學(xué)產(chǎn)氫氣。 微生物電化學(xué)產(chǎn)氫所用到的裝置稱作微生物電解池。該裝置被質(zhì)子交換膜分 隔成一個陽極室和陰極室。在陽極室，生長在電極表面的微生物能夠降解有機物 生成二氧化碳、質(zhì)子和電子。質(zhì)子和電子分別通過質(zhì)子交換膜和外電路到達(dá)陰極， 兩者在一定的外電壓（>0.2 V）作用下在陰極生成氫氣。整個裝置可以實現(xiàn)污水 中有機物的去除，同時回收氫氣。

我校生態(tài)研究中心王傳寬教授研究組在生態(tài)學(xué)著名學(xué)術(shù)期刊Global Ecology and Biogeography（環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)1區(qū)，IF = 6.045）和土壤科學(xué)著名學(xué)術(shù)期刊Soil Biology and Biochemistry（農(nóng)林科學(xué)1區(qū)，IF = 4.857）上相繼發(fā)表了題為“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，首次從兩個不同微生物分類尺度探索了宏觀生態(tài)學(xué)的演替干擾理論在微觀土壤微生物生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用，全球數(shù)據(jù)整合分析發(fā)現(xiàn)：生態(tài)對策理論和演替干擾理論可以成功地解釋生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)展演替和逆行演替中土壤微生物群落組成和結(jié)構(gòu)的演變過程，不但推動了土壤微生物生態(tài)學(xué)研究的發(fā)展，而且對土壤固碳效應(yīng)、生態(tài)系統(tǒng)模型等都有重要意義。 土壤微生物是陸地生態(tài)系統(tǒng)不可或缺的組分，是生物地球化學(xué)循環(huán)的重要調(diào)節(jié)者，在生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、生產(chǎn)力和固碳效應(yīng)的維持、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的提供、生物多樣性保護(hù)等方面發(fā)揮著不可替代的作用。然而，土壤微生物群落結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，1克土壤就含有高達(dá)10億個細(xì)菌和真菌細(xì)胞、由數(shù)萬種分類單元組成，從而給微觀生態(tài)學(xué)研究帶來了巨大挑戰(zhàn)。據(jù)論文的第一作者周正虎（博士生）和通訊作者王傳寬教授介紹，該研究團(tuán)隊成功地將宏觀生態(tài)學(xué)理論應(yīng)用到微生物研究中，發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)展演替過程中K-對策微生物越來越占優(yōu)勢，而森林退化過程中（逆行演替）r-對策微生物越來越占優(yōu)勢。他們還發(fā)現(xiàn)K-對策占優(yōu)勢的微生物群落有利于土壤有機碳的固存，r-對策占優(yōu)勢的微生物群落則會將更多的土壤碳排放到大氣中。這些成果不僅將激發(fā)微生物生態(tài)學(xué)的理論研究，而且將推進(jìn)土壤微生物介導(dǎo)的碳循環(huán)過程的機理研究。

本團(tuán)隊長期從事傳統(tǒng)釀造食品的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)實踐，與國內(nèi)的眾多大型釀造企業(yè)，如鎮(zhèn)江恒順、瀘州老窖、山西老陳醋、張家界大德釀造、安徽胡玉美等保持著長期的產(chǎn)學(xué)研合作。近十多年來，針對白酒、黃酒、醬油（醬）、泡菜等傳統(tǒng)釀造食品，在系統(tǒng)研究釀造微生物功能的基礎(chǔ)上，理性設(shè)計功能調(diào)控手段，達(dá)到傳承工藝特色，穩(wěn)定發(fā)酵生產(chǎn)，提升產(chǎn)品品質(zhì)的目的。

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本發(fā)明涉及一種促進(jìn)細(xì)胞生長的柞蠶絲素的生物礦化方法。目前還沒有一種操作容易，既快速，又能制備出具有高的生物相容性的柞蠶絲素的生物礦化方法。本發(fā)明依次包括如下步驟：將柞蠶蠶繭剪碎，投加到Na2CO3水溶液中脫膠得柞蠶絲素纖維；將柞蠶絲素纖維投加到LiSCN水溶液中溶解后透析，冷凍和干燥后制成柞蠶絲素粉末，再在六氟丙酮中溶解得柞蠶絲素溶液；將柞蠶絲素溶液滴加到塑料板上風(fēng)干得到柞蠶絲素膜；將柞蠶絲素膜浸漬于CaCl2水溶液中，用水和丙酮清洗，風(fēng)干，再浸漬于Na2HPO4水溶液中，用水和丙酮清洗，風(fēng)干，重復(fù)操作20-35次，從而制得成品。本發(fā)明的工藝簡單，制備周期短，制備而成的生物材料沒有細(xì)胞毒性。

肝癌（Hepatocellular carcinoma, HCC）是全球第五大常見的消化道惡性腫瘤，也是全球第三大致死性癌癥。我國肝癌病發(fā)率位居全球首位，肝癌已成為嚴(yán)重威脅我國人民健康和生命的疾病。由于肝癌的早期診斷缺乏可靠的生物標(biāo)志物，肝癌患者通常在肝癌晚期才被診斷，其5年生存率僅為15%。目前肝癌診斷主要依賴于影像學(xué)檢查或者血液活檢中的甲胎蛋白（AFP）標(biāo)志物等手段。但這些傳統(tǒng)方法對于癌變早期存在敏感性低、特異性低等局限性，例如，血液活檢中的甲胎蛋白特異性差，且往往到癌癥晚期才能檢測到其含量升高，可能延誤最佳的治療時機。因此亟需找到一種可用于肝癌診斷及預(yù)后的可靠的新型液體活檢標(biāo)志物。 液體活檢為一門新型的檢測技術(shù)，越來越受到關(guān)注。目前可以作為無創(chuàng)檢測的生物標(biāo)志物大多數(shù)是蛋白質(zhì)分子和DNA分子，但這些標(biāo)志物在靈敏度、誤診率和經(jīng)濟成本高等方面的缺陷導(dǎo)致它們很難被普及。RNA分子在細(xì)胞中擁有多個拷貝并且存在多種轉(zhuǎn)錄調(diào)控形態(tài)，可以更加準(zhǔn)確地反映細(xì)胞狀態(tài)和癌癥動態(tài)發(fā)展過程，而且其檢測成本也很低。 過去體液中的RNA標(biāo)志物研究主要集中在miRNA等小RNA的研究，相對于細(xì)胞中大量的長RNA，miRNA的數(shù)量要少一個到兩個數(shù)量級，因此提供的信息也有限。本項目另辟蹊徑，通過對大量肝癌患者（HCC）、慢性乙型肝炎患者(CHB)和健康個體(HD)進(jìn)行血漿中非編碼RNA表達(dá)譜的高通量測序檢測和分析，發(fā)現(xiàn)了一種非編碼RNA，srpRNA (RN7SL1)，的功能結(jié)構(gòu)域可以穩(wěn)定存在于血液中，并在區(qū)分肝癌患者和陰性對照組時具有良好的敏感度和特異性（約90%）。并且，通過在獨立驗證集上的實時熒光定量檢驗（RT-qPCR），該srpRNA (RN7SL1)的功能結(jié)構(gòu)域被證明在 肝癌的診斷及預(yù)后方面都具有可靠的臨床表現(xiàn)。

項目成果/簡介:觀測活細(xì)胞內(nèi)生物大分子的動力學(xué)過程和信號小分子對生物大分子的調(diào)控作用對于探索生理病理新機制及疾病治療新方法具有重要的科學(xué)意義。 我校物質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)研究院張忠平課題組（張瑞龍、田肖和、韓光梅、劉正杰），針對上述關(guān)鍵科學(xué)問題，通過設(shè)計一系列多響應(yīng)、多重定位的新型光學(xué)探針，實現(xiàn)了活細(xì)胞內(nèi)信號分子對蛋白/酶活性的調(diào)控以及遺傳物質(zhì)動力學(xué)的分子影像分析，在理解細(xì)胞內(nèi)生物分子動力學(xué)領(lǐng)域取得了重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)。代表性進(jìn)展主要包含：（1）氣體信號分子對細(xì)胞內(nèi)酶活性的調(diào)控； (2）膜穿透性碳點對活體內(nèi)DNA和RNA結(jié)構(gòu)及動力學(xué)的超分辨影像分析；（3）超分辨成像揭示活性氧調(diào)控線粒體核蛋白動力學(xué)；（4）超分辨STED和電鏡關(guān)聯(lián)成像對細(xì)胞微管蛋白超精細(xì)結(jié)構(gòu)的分析。 上述進(jìn)展解決了生物探針對細(xì)胞內(nèi)多種組分和細(xì)胞器的特異性識別問題，不僅有效避免了熒光光譜的重疊，還同步結(jié)合電鏡對生物大分子精細(xì)結(jié)構(gòu)的進(jìn)行研究，為我校雙一流學(xué)科生物醫(yī)學(xué)探針和成像方向再添新成果。

本發(fā)明提供一種提高冬季低溫污水生物反硝化脫氮的方法，該方法包括步驟：采用序列間歇式活性污泥法運行方式，將馴化好的活性污泥和硝酸鹽廢水置于四個連續(xù)攪拌反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，用冷卻水循環(huán)器將所述反應(yīng)器中的水溫控制在5～15℃溫度狀態(tài)下。從四個反應(yīng)器中取樣測定總氮，我國GB18918-2002要求總氮的最高排放標(biāo)準(zhǔn)為20mg/L，結(jié)合測定的結(jié)果分析最終排放總氮的量是否達(dá)標(biāo)。本發(fā)明的效果是采用該方法能夠在低溫條件下投加介體后顯著提高了生物脫氮，達(dá)到了我國《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》要求總氮的最高排放標(biāo)準(zhǔn)。氧化還原介體的應(yīng)用克服了在低溫條件生物脫氮速率慢的缺點并為高效降解含氮污染物提供了新的思路。