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各種支鏈氨基酸（如纈氨酸和異亮氨酸）、活性氨基酸（如 γ-氨基丁酸、谷胱甘肽）是目前需求市場巨大的高價值氨基酸，本研究室利用系統(tǒng)生物學(xué)和合成生物學(xué)最新原理，利用基因工程技術(shù)，構(gòu)建了一序列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的遺傳轉(zhuǎn)化工具，消除了開展代謝工程的制約因素；然后對氨基酸合成關(guān)鍵酶、代謝網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行了定向改造和針對性設(shè)計；最后系統(tǒng)改造宿主菌細(xì)胞膜壁成分，優(yōu)化輔因子再生和生長效率，最終提升工業(yè)菌株產(chǎn)率。 創(chuàng)新要點 針對高價值氨基酸生產(chǎn)菌株，對其合成途徑關(guān)鍵酶進(jìn)行定向改造，賦予抗反饋抑制性性質(zhì)，強(qiáng)化其轉(zhuǎn)錄表達(dá)；通過基因敲除優(yōu)化其整體代謝網(wǎng)絡(luò)，增大目的產(chǎn)物流量；優(yōu)化菌株通透性、胞內(nèi)能荷和氧化還原環(huán)境，增強(qiáng)其脅迫抗性和生長性能。 

本項目從白酒大曲中分離篩選出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效脂肪酶生產(chǎn)菌華根霉，建立了利用華根霉全細(xì)胞脂肪酶在非水相中催化合成以己酸乙酯為代表的短鏈芳香酯技術(shù)體系，并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。此方法反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)特異性強(qiáng)、有毒副產(chǎn)物少、反應(yīng)效率更高；轉(zhuǎn)化產(chǎn)物品質(zhì)高，合成的短鏈的脂肪酸酯主要包括己酸乙酯、戊酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯等，屬于天然等同生物香料，具有巨大的市場需求和商業(yè)價值。相關(guān)技術(shù)成果 2006 年獲江蘇省科技進(jìn)步一等獎，2003 年獲教育部提名國家技術(shù)進(jìn)步二等獎。

甲氧芐啶作為經(jīng)典的抗菌劑在細(xì)菌增殖過程的二氫葉酸環(huán)節(jié)起到阻斷作用，廣泛應(yīng)用于 醫(yī)藥、畜牧業(yè)作為抗菌劑和抗菌增效劑。上市50年來，市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，已經(jīng)廣泛地與磺胺 藥、抗生素、抗瘧藥物、止瀉藥等配伍使用，用途不斷增多，有可能成為像阿司匹林一樣的百 年老藥。國際上幾十年來一直未能開發(fā)出較甲氧芐啶更好的細(xì)菌增殖二氫葉酸酶抑制劑。甲氧 芐啶在畜牧業(yè)上，由于較小產(chǎn)生抗原，是一個安全、廣譜的獸用藥。敵菌凈作為甲氧芐啶的同 類藥物，是畜牧業(yè)經(jīng)典的抗菌劑，國內(nèi)外有廣泛的市場。目前，甲氧芐啶在中國的產(chǎn)量約為 4500噸左右，售價高達(dá)15萬元/噸以上。 傳統(tǒng)上國內(nèi)生產(chǎn)甲氧芐啶與敵菌凈的工藝路線是“單甲醚-二甲醚”路線，這條路線主要 的缺點是對關(guān)鍵中間體3,4,5-三甲氧基苯甲醛、藜蘆醛的單耗較高。新工藝路線采用經(jīng)“苯胺 縮合物”的高效環(huán)合工藝，使得對關(guān)鍵中間體3,4,5-三甲氧基苯甲醛、藜蘆醛的單耗降低20%， 綜合成本較老工藝每噸降低2.4萬元以上。這條路線的優(yōu)點在于： 1. 各步反應(yīng)高效，轉(zhuǎn)化率幾近定量，分離收率達(dá)到90%以上。 2. 主要輔料二甲亞砜、苯胺均可回收套用，最大限度降低了成本。 3. 產(chǎn)品質(zhì)量好，符合世界各國藥典、獸藥典。 4. 該路線生產(chǎn)成本較老工藝有較大幅度下降，為產(chǎn)業(yè)更新升級所急需。

丁香乙酮與香草乙酮屬高附加值藥物中間體，售價高達(dá)1千元/公斤以上。目前工業(yè)上采用 酰化-轉(zhuǎn)位法生產(chǎn)這二種中間體，存在原料價格昂貴、副產(chǎn)物分離困難、環(huán)境污染大等缺點， 造成生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品價格居高不下。這條路線的優(yōu)點在于： 1. 原料制備方便，自備生產(chǎn)原料，可形成技術(shù)的壟斷性，并增加產(chǎn)品數(shù)目； 2. 使用本課題組開發(fā)的高效綠色氧化技術(shù)，安全、高產(chǎn)、分離簡便，僅有少量中和廢水； 3. 氧化技術(shù)通用，可以制備同類各種對羥基芳酮、醛，和各種對羥基一二級芐醇化合物。

帕潘立酮 (paliperidone) 是治療精神分裂癥藥物，由強(qiáng)生公司開發(fā)，于2006年12月美國食品 藥品管理局 (FDA) 批準(zhǔn)上市。臨床顯示可有效延遲精神分裂癥癥狀的復(fù)發(fā)率，用于精神分裂 癥急性短期和長期維持性治療，幫助病人減輕病癥的程度，長期使用可有效穩(wěn)定病人病情。 華東理工大學(xué)近年來開發(fā)成功帕潘立酮合成工藝，做到工藝簡便、收率高。所開發(fā)的帕潘立酮合成路線，所有原材料都立足于國內(nèi)，反應(yīng)步驟簡潔，操作簡便，無昂 貴的輔助試劑，易于規(guī)模化生產(chǎn)。

本項目設(shè)計開發(fā)了一種新的碳化鉬負(fù)載的原子級分散Pt催化劑，能夠在低溫（150 ~ 190 ℃）條件下實現(xiàn)對水和甲醇的高效液相重整產(chǎn)氫。其中，原子級分散鉑-碳化鉬雙功能催化劑在190 ℃條件下，催化產(chǎn)氫速率可達(dá)~20000molH2/(molPt * h)，活性較傳統(tǒng)鉑基催化劑提升了兩個數(shù)量級。

半導(dǎo)體納米線是一種獨特的準(zhǔn)一維納米材料。它不僅是電荷的最小載體，也是構(gòu)建新的復(fù)雜體系和新概念納米器件的基元。在該領(lǐng)域中，新現(xiàn)象和新概念層出不窮，推動著材料、物理、化學(xué)等交叉學(xué)科的發(fā)展，并將對未來電子、光電子、通訊等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響。在這一當(dāng)今最前沿的研究領(lǐng)域中，國際上尤其是發(fā)達(dá)國家集中了最精銳的研發(fā)力量，以期望在納米器件的實用化方面有所突破，在未來高科技爭奪戰(zhàn)中，保持領(lǐng)先并居于主導(dǎo)地位。在納米研究領(lǐng)域，美國政府僅在2005年就投入10億美元，而日本在同一年的投入約12億美元。 我國的《國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要》中也已經(jīng)把納米科技作為基礎(chǔ)研究重大研究計劃，列入重點支持范圍。其中一維功能納米材料的控制合成、性能調(diào)控及應(yīng)用研究是目前納米材料研究的世界熱點。 張躍教授承擔(dān)了973、863、重大國際合作、自然科學(xué)基金杰出青年基金和面上項目等各類納米研究方向的課題，通過創(chuàng)新合成方法、優(yōu)化合成工藝，實現(xiàn)了多種形貌的一維功能納米材料的可控制備，利用等多種手段對納米材料的形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并對其生長機(jī)理、力學(xué)性能以及光致發(fā)光、場發(fā)射、導(dǎo)電性等物理性能進(jìn)行了系統(tǒng)和深入的研究，特別是在碳納米管及ZnO納米陣列的實際應(yīng)用領(lǐng)域取得了重要突破，其代表性成果包括： 1.改進(jìn)了ZnO和摻雜ZnO一維納米材料的制備方法。采用化學(xué)氣相沉積法，在較低溫條件下，通過不同工藝成功制備了純ZnO及In、Mn、Sn等摻雜ZnO納米棒、納米線、納米帶、納米電纜、納米陣列、四針狀納米棒、納米梳、納米盤等多種形貌結(jié)構(gòu)的納米材料，實現(xiàn)了一維ZnO納米材料較低溫度條件下形態(tài)和尺度控制生長，產(chǎn)物品質(zhì)純凈、產(chǎn)率高、質(zhì)量好，易于工業(yè)化生產(chǎn)。制備方法受到國際同行的高度評價，認(rèn)為是半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中氧化物納米結(jié)構(gòu)集成方法的重大進(jìn)步，不僅對從事納米材料研究的科學(xué)家，而且對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)意義重大。有關(guān)雙晶ZnO納米帶的論文發(fā)表在國際知名期刊Chemical Physics Letters (2003，375：96-101)上，論文被引用60余次，位列該期刊2003至2007年被引用前50名之內(nèi)。 2.提出了一維氧化鋅納米材料新的生長機(jī)理。首次合成四針狀納米氧化鋅材料并揭示了該結(jié)構(gòu)的八面體孿晶核生長的理論模型，該研究結(jié)果的論文發(fā)表在Chemical Physics Letters (2002,358:83-86)上，被他引更是達(dá)到了130 余次。首次發(fā)現(xiàn)和論證了一維氧化鋅納米結(jié)構(gòu)中的螺旋位錯誘導(dǎo)晶體生長機(jī)理，觀察到了一維氧化鋅納米材料存在的大量螺旋位錯、周期性的位錯及生長臺階，發(fā)現(xiàn)生長是沿著位錯進(jìn)行，且與其伯格斯矢量的方向一致。 3.原位研究單根ZnO和In-ZnO納米線的力學(xué)行為。利用TEM對單根納米線加載交變電壓使其發(fā)生共振，原位測量其本征共振頻率，通過計算得出氧化鋅納米線的彎曲模量。氧化鋅納米線可以構(gòu)建納米懸臂梁和納米諧振器，通過氧化鋅納米線構(gòu)建的納米秤，測量了黏附在納米線自由端的納米顆粒質(zhì)量。該研究論文發(fā)表在英國物理協(xié)會的期刊J. Phys.: Condens. Matter( 2006, 18 (15), L179-L184)上，被評為該期刊2006年度的頂級論文(Top paper)，位列其中第九名，是該年度該期刊22篇Top papers研究論文中唯一由中國研究人員完成的成果。 4.合成了多種ZnS準(zhǔn)一維納米材料，并提出了四針狀ZnS納米結(jié)構(gòu)的生長機(jī)理，指出其生長過程由立方相形核和六方相孿晶生長機(jī)制共同控制。同時率先報道了ZnS四針狀納米材料的光致發(fā)光性能，發(fā)光波長相對其它ZnS 納米材料發(fā)生藍(lán)移4.8~32.8nm。該研究論文發(fā)表在國際著名期刊Nanotechnology (18 (2007) 475603)上，在發(fā)表后的第一個季度內(nèi)，下載量就超過250次，成為該期刊排名前10％的熱點文章。 5.碳納米管及ZnO納米陣列的實際應(yīng)用取得了重要突破。采用涂敷和CVD兩種方法成功制備了多種大面積碳納米管陰極，采用水熱合成法制備了大面積一維納米ZnO陣列陰極。首次研究了納米陰極的強(qiáng)流脈沖發(fā)射性能，其中碳納米管陰極的發(fā)射電流密度高達(dá)344 A/cm2，ZnO陰極的發(fā)射電流密度達(dá)到123A/cm2。系列研究成果發(fā)表在Carbon、Appl. Phys. Lett.等國際著名期刊上。研制的多種納米陰極在線性感應(yīng)加速器上已經(jīng)得到成功應(yīng)用，陰極的發(fā)射電流強(qiáng)度及發(fā)射電子的均勻性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的陰極性能指標(biāo)。 張躍教授有關(guān)納米材料的研究成果獲教育部高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)獎（自然科學(xué)獎）二等獎1項（2006-052），完成專著1部，另合作出版專著1部，發(fā)表論文80 余篇（其中SCI 40余篇、EI 近20 篇），重要成果發(fā)表在Appl. Phys. Lett.、Carbon、Advan. Funct. Mater.、 J. Physical Chemistry C、Chemical Physics Letters、J. Phys.: Condens. Matter、J. Physics D: Applied Physics、J. Nanosci. Nanotech.等國際知名期刊上，申報12項發(fā)明專利（已授權(quán)5項）。發(fā)表研究論文中的4 篇代表性論文，已被引用300余次，單篇他引超過130次。

本課題組在非均相氧化羰基化法一步碳酸二苯酯的進(jìn)展 本課題組2000年就提出非均相一步合成DPC且在此方面作了大量的工作首先對催化劑載體的制備方法進(jìn)行了研究，現(xiàn)在其收率可達(dá)到26％、選擇性能達(dá)到99％。發(fā)表有關(guān)論文13篇，其中SCI收錄5篇、EI收錄兩篇，發(fā)明專利1項。申報并獲得授權(quán)的與之相關(guān)的項目有：國家自然基金2項，省項目2項，武漢市科委重大攻關(guān)項目1項。所以本課題組的實驗室小試成果在國內(nèi)外文獻(xiàn)報道中尚處于先進(jìn)水平。

超細(xì)高純金紅石型鈦白粉是利用其隨角異色性，在轎車閃光面漆中應(yīng)用獲得色彩豐富的涂層，并使漆面經(jīng)久耐用，長期保持鮮艷如新。隨著高速公路和轎車工業(yè)的快速發(fā)展，高檔面漆市場供不應(yīng)求，主要原因是金紅石型鈦白粉生產(chǎn)廠家太少，主要是依賴進(jìn)口，使成本大幅增加。在國外發(fā)達(dá)國家中，研究和生產(chǎn)這類產(chǎn)品的廠家較多，并研究開發(fā)成功了較多的生產(chǎn)方法，如液相中和法，四氯化鈦氣相水解法，烷氧基鈦氣相水解法，膠體化學(xué)法等。它們各有優(yōu)缺點，其中，第一、四種方法原料來源較為方便，且價格較低，因而采用更普遍一些。 以鈦鐵礦和濃硫酸為原料先制得硫酸氧鈦，加入純堿溶液，生成氫氧化鈦沉淀，再加入鹽以生成水合二氧化鈦凝膠，用陰離子表面活性劑使之成為凝膠，再采用有機(jī)溶劑進(jìn)行擠水處理，得到有機(jī)凝膠，再除去有機(jī)溶劑，在低于陰離子表面活性劑的分解溫度下進(jìn)行熱處理，即可得到超細(xì)高純金紅石型鈦白粉產(chǎn)品。

項目成果/簡介:本發(fā)明提供茶樹咖啡堿合成酶基因啟動子TCSP及其在制備轉(zhuǎn)基因植物中的應(yīng)用.本發(fā)明以茶樹DNA為模板,用GenomeWalking方法克隆得到茶樹TCS基因啟動子序列,然后利用Gateway技術(shù)構(gòu)建重組植物表達(dá)載體pKGWFS7TCSP,采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的煙草遺傳轉(zhuǎn)化,以表達(dá)GUS基因的方式進(jìn)行啟動子活性功能驗證.本發(fā)明首次從茶樹中克隆出特異性咖啡堿合成酶基因啟動子TCSP,并驗證了其活性,對于揭示茶樹咖啡堿合成的機(jī)理,生物調(diào)控茶樹咖啡堿的含量具有重要意義.