2017, 33(5):701-719. DOI: 10.13345/j.cjb.160404 CSTR: 32114.14.j.cjb.160404
摘要:植物油作为最有希望的石油替代原料之一,已成为近年来的研究开发热点。文中介绍了植物油的分子结构及其对植物油基平台化合物和高分子材料性能的影响,进一步探讨了植物油基平台化合物及高分子材料的发展现状和最新研究进展;同时,概括性地介绍了当前植物油基平台化合物及高分子材料存在的主要问题,指出未来最有可能的研究方向,为更全面地了解植物油生物化工与发展前景提供参考。
2017, 33(5):720-729. DOI: 10.13345/j.cjb.160354 CSTR: 32114.14.j.cjb.160354
摘要:微生物燃料电池 (Microbial fuel cell, MFC) 利用微生物整体作为催化剂催化底物将化学能直接转化为电能,是一种极具应用前景的生物电化学技术。微生物在阳极氧化还原有机物产生电子并传递给阳极,电子通过外电路传递至阴极后将电子释放给阴极中的氧化剂,从而产生电流。当有毒物质进入MFC,微生物活性降低,电子传递量变少,电流降低,而电流的产生与微生物活性呈线性关系,据此可检测样品的毒性。本文主要介绍了微生物燃料电池在毒性物质抗生素、重金属离子、有机污染物、酸等方面的研究,并分析了微生物燃料电池存在的问题及未来研究方向,以期不久的将来微生物燃料电池能付之使用。
郭延华 , 张译元 , 王立民 , 唐红 , 李迎利 , 周平
2017, 33(5):730-742. DOI: 10.13345/j.cjb.160308 CSTR: 32114.14.j.cjb.160308
摘要:目前绵羊体细胞克隆效率仍然很低,本研究拟对去核前的操作环节进行优化。主要为卵巢保存时间 (3 h和3–5 h)、卵母细胞体外成熟时间 (18 h和24 h)、供核细胞贴壁率 (10%和30%) 和盲吸法去核时间 (16 hpm和18 hpm) 等4个方面优化。以成熟率、融合率和重构胚胎发育能力作为评价参数。结果表明:在卵巢保存方面,卵巢保存3 h组卵母细胞成熟率显著高于3–5 h组卵母细胞成熟率 (60.18% vs 52.50%) (P<0.05),重构胚胎发育力差异不显著 (P>0.05);在体外成熟时间方面,体外成熟18 h组和24 h组卵母细胞成熟率差异极显著 (53.81% vs 89.06%) (P<0.01),胚胎发育力差异不显著 (P>0.05);在融合率方面,贴壁率30%组极显著高于贴壁率10%组 (80.85% vs 57.69%) (P<0.01),在克隆胚胎发育率方面没有显著差异 (P>0.05),具有贴比率差异性的细胞在细胞生长平台期表现出差异性;在去核时间方面,16 hpm组和18 hpm组胚胎卵裂率差异显著,囊胚发育力差异不显著 (P>0.05),16 hpm组获得一只克隆羊,重复16 hpm获得4只妊娠克隆羊。组织微卫星序列经SDS-PAGE分析,DNA指纹与供体细胞相同。结论:去核前程序的优化保证了材料的质量,为提高克隆胚胎数量和质量奠定基础,可以获得体细胞克隆羊。
贾敬 , 徐殿胜 , 庄秀园 , 张道敬 , 陶黎明 , 李元广
2017, 33(5):743-756. DOI: 10.13345/j.cjb.160382 CSTR: 32114.14.j.cjb.160382
摘要:本研究旨在以自由基清除作用和促巨噬细胞增殖作用为导向,对小球藻热水提取物 (CPE) 的分离纯化产物进行活性跟踪,以确定CPE的主要功能成分。采用高压热水提取、Sevag除蛋白、乙醇沉淀和超滤的方法得到CPE粗多糖,然后通过DEAE52离子交换层析柱和Sephadex G-100对CPE粗多糖组分进一步分离纯化。研究结果表明,通过上述方法对CPE进行分离纯化,得到3种高活性成分PS-1-4-2、PS-1-3-2和PS-2-3-3,经凝胶渗透色谱GPC分析得知其分子质量分别为3.97×104 Da、2.28×104 Da和4.1×103 Da。活性跟踪结果表明,CPE能够清除自由基并促进巨噬细胞Ana-1细胞生长,主要是由于其多种活性组分共同发挥作用,清除自由基作用的功能成分主要集中于PS-1-3、PS-1-4、PS-2-3和PS-2-4,促Ana-1细胞增殖作用的功能成分主要集中于PS-1-3、PS-1-4和PS-2-3。本研究确立了CPE主要功能成分的活性筛选手段,并获得3种新型功能成分,可用于指导小球藻高附加值产品的开发,从而进一步推动微藻能源的产业化进程,实现“高附加值微藻产品、微藻能源与微藻固碳”一体化的示范作用。
2017, 33(5):757-765. DOI: 10.13345/j.cjb.160442 CSTR: 32114.14.j.cjb.160442
摘要:内切纤维素酶是纤维素酶高效降解纤维素的一个关键因子,已广泛应用于工业生物技术领域。对来源于腐生真菌构巢曲霉的一个内切纤维素酶进行过表达及详细的酶学性质研究,研究结果表明:该内切纤维素酶在摇瓶和发酵罐条件下都成功获得表达,发酵罐条件下的蛋白质表达量达到0.89 mg/mL;该酶的最适反应pH和温度分别为4.0和80 ℃,在pH 2.0–12.0之间表现出了很好的稳定性;在温度£60 ℃时,该酶非常稳定,当温度370 ℃,酶的稳定性大大降低;Co2+、Mn2+和Fe2+促进了CMCase活性,而Pb2+、Ni2+和Cu2+等金属离子表现出了一定的抑制作用。因此,该构巢曲霉内切纤维素酶表现出了非常好的耐酸、耐碱以及一定的耐热性等性能,具有开发为商品酶的潜力,为深入开发构巢曲霉来源糖苷酶的应用奠定了基础。
李冠 , 王霞 , 尹秀波 , 胡晓辉 , 陈静 , 乔利仙 , 隋炯明 , 王晶珊
2017, 33(5):766-774. DOI: 10.13345/j.cjb.160444 CSTR: 32114.14.j.cjb.160444
摘要:为了丰富花生遗传资源,开拓新的育种方法,本研究对离体诱变创造花生新种质、培育花生新品种进行了研究。利用花生品种花育20号胚小叶作为外植体,平阳霉素 (PYM) 作为诱变剂进行离体诱变培养,然后在含有羟脯氨酸 (HYP) 的培养基上进行定向筛选,最终获得了15个再生小苗。再生小苗经嫁接移栽田间,从后代中获得了23个高油株系,3个产量显著提高的品系,其中一个高产高油品系2015年通过了安徽省新品种登记鉴定,定名为宇花4号,在参试的品种中名列第一,比对照白沙1016增产16.63%。宇花4号为早熟、小粒、高油花生品种,经农业部油料及制品质量监督检验测试中心 (武汉) 化验,籽仁含油率达56.10%,达到高油标准,比诱变亲本花育20号 (含油率49.50%) 高6.6个百分点,荚果产量比花育20号增产15%以上。本研究结果表明,离体诱变结合离体定向筛选是创造花生新种质、培育新品种的有效途径。
罗婉冰 , 林秋鹏 , 李晓霞 , 周泽娇 , 阳辉勇 , 杜荣裕 , 李洪清
2017, 33(5):775-784. DOI: 10.13345/j.cjb.160388 CSTR: 32114.14.j.cjb.160388
摘要:CRISPR/Cas9是新兴的基因组编辑技术,该技术操作简单、效率高,已成为目前最主流的基因组编辑技术。利用该技术进行突变体创制,对基因功能研究和育种应用具有重要的意义,而快速、高效、低成本的基因编辑个体鉴定是其中的重要环节。本研究对影响CELⅠ粗提物鉴定CRISPR/Cas9介导的水稻基因编辑个体的条件,包括蛋白用量及作用时间、PCR反应缓冲液等条件进行了探索,并将整个检测体系集成于一管操作。同时,采用CELⅠ粗提物检测了CRISPR/Cas9介导水稻stn1突变的T0代植株及后代,对杂合突变、纯合突变及双等位突变的鉴定策略进行了探讨;该方法检测正确率经测序验证达100%。上述结果表明,采用CELⅠ粗提物检测突变体与已有方法比较具有廉价、快速和高效的特点。
2017, 33(5):785-795. DOI: 10.13345/j.cjb.160433 CSTR: 32114.14.j.cjb.160433
摘要:β-木糖苷酶 (β-xylosidase,酶编号EC 3.2.1.37) 是木聚糖降解酶系中的重要组成部分。本研究以毕赤酵母Pichia pastoris GS115为宿主菌尝试表达反刍兽月形单胞菌Selenomonas ruminantium中的β-木糖苷酶基因Sxa。根据毕赤酵母对密码子的偏爱性、mRNA二级结构、GC含量和稀有密码子,对Sxa基因进行优化;通过基因合成技术获得了全长基因mSxa并构建重组酵母表达载体pPIC9K-mSxa;以Bgl Ⅱ酶切重组载体pPIC9K-mSxa,电击转化将mSxa基因导入毕赤酵母GS115中,获得的转化子经过表型和遗传霉素G418抗性筛选、PCR鉴定,得到表达β-木糖苷酶基因的工程菌GS115-pPIC9K-mSxa;通过活性测定获得高效表达β-木糖苷酶的重组酵母,并对重组β-木糖苷酶的酶学性质进行了初步研究。结果表明,重组β-木糖苷酶的分子量约为66 kDa。在发酵罐水平表达的酶活性达到了287.61 IU/mL。对酶学性质研究显示,该酶在温度为40?60 ℃,pH为5.0?7.0时较稳定,其最适反应温度和pH分别为55 ℃和6.0,专一性地作用于β-木糖苷键。Mn2+和Ca2+对该酶具有激活作用,而Fe3+、Cu2+、Co2+、Mg2+、EDTA及SDS抑制其酶活性。本研究首次将反刍兽月形单胞菌的β-木糖苷酶基因转化到毕赤酵母中获得表达,并具有较高活性,为进一步工业化应用奠定了基础。
2017, 33(5):796-807. DOI: 10.13345/j.cjb.160414 CSTR: 32114.14.j.cjb.160414
摘要:芦丁降解酶催化芦丁降解为水溶性降低的槲皮素,是形成苦荞苦味的主要因素。研究以榆6-21苦荞籽粒粉为材料,通过硫酸铵分级沉淀、疏水层析、阳离子交换层析、凝胶过滤层析分离纯化芦丁降解酶,SDS-PAGE显示纯化的芦丁降解酶为分子量66 kDa的单一条带。芦丁降解酶的最适pH值为5.0,最适温度为50 ℃。对其催化特性研究表明,该酶的Km值为0.27 mmol/L,Vmax值为39.68 U/mg。Cu2+、Zn2+、Mn2+和EDTA对其有不同程度的抑制作用。纯化的芦丁降解酶可耐受50% (V/V) 的甲醇。Edman降解法测定其N端序列为TVSRSSFPDGFLFGL。MALDI-TOF-MS (基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱) 二级质谱获得了其15个内肽序列。该研究为从转录组数据中确定芦丁降解酶的候选基因及深入研究芦丁降解酶的生物学功能奠定了基础。
2017, 33(5):808-816. DOI: 10.13345/j.cjb.160440 CSTR: 32114.14.j.cjb.160440
摘要:本研究对水溶醇沉法提取的鸡腿菇粗多糖脱蛋白方法进行了比较,最终确定Sevage法为最优的脱蛋白方法。经DEAE-纤维素52离子交换及Sephadex G-200分子层析柱分级、纯化,最终得到2个主要的多糖组分Ccp-I-A和Ccp-I-B。理化性质测定结果表明,二者均为白色絮状固体,能溶于水,不溶于无水乙醇、丙酮等有机溶剂;与斐林试剂,CTAB、硫酸-咔唑、碘-碘化钾及三氯化铁反应均为阴性。GC测定结果可知Ccp-I-A主要由甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成,摩尔比为2.03∶9.52∶1;Ccp-I-B主要由岩藻糖和半乳糖组成,其摩尔比为:1∶5.21。另外,Ccp-I-A和Ccp-I-B对DPPH和·OH显示出良好的清除能力,而且,相比于Ccp-I-B,Ccp-I-A的清除能力更高,当浓度为300 μg/mL,其对DPPH和·OH的清除能力可分别达到72.1%和55.3%。
李佳瑞 , 王泽建 , 郭美锦 , 郭元昕 , 黄帅 , 宋云飞 , 孙圳 , 孙阳阳 , 孔凡晶 , 庄英萍
2017, 33(5):817-827. DOI: 10.13345/j.cjb.160490 CSTR: 32114.14.j.cjb.160490
摘要:建立了一种基于活细胞电容值定量测定的植物细胞超低温保藏的快速评价方法,优化了罗汉果细胞超低温保藏方法。通过采用活细胞传感仪测定冻存后细胞的存活率并结合细胞生活力 (细胞线粒体活性/TTC) 对罗汉果细胞的低温保藏过程进行优化,确定了罗汉果细胞较为适宜的冷冻保护剂组分为基本培养基中添加10%的蔗糖和10%的DMSO。预处理剂的考察实验表明,采用0.2 mol/L蔗糖的预处理剂处理细胞时冻存后细胞存活率和细胞活力较高;采用0.2 mol/L蔗糖预处理剂处理细胞时,随着预处理时间的增加,细胞存活率先增加后降低,预处理时间为9 h时,细胞存活率和细胞活力最高。保藏后的细胞复苏实验结果表明:细胞存活率与采用活细胞电容值得到的细胞存活率具有很好的一致性,同时经过冻存的细胞复苏培养后,仍保留了原始细胞的形态和合成甜苷V的特性,说明该冻存方法适用于罗汉果细胞的超低温保藏。因此基于活细胞传感仪测得的电容值进行细胞冻存过程细胞活性的快速评价方法具有较好的可行性和可靠性。
潘剑茹 , 吴伦巧 , 何火聪 , 陈莉娟 , 苏颖 , 李玲玲 , 刘树滔
2017, 33(5):828-837. DOI: 10.13345/j.cjb.160401 CSTR: 32114.14.j.cjb.160401
摘要:穿膜肽TAT介导的双效抗氧化酶GST (谷胱甘肽巯基转移酶)-TAT-SOD1 (Cu, Zn 超氧化物歧化酶),可有效清除胞内自由基,其预防氧化损伤的效果强于SOD1-TAT,但前者的跨膜能力不如后者。为增强双效抗氧化酶的跨膜效率,本研究融合了SOD1和穿膜肽R9,合成SOD1-R9全基因序列,并将其插入带有GST的原核表达载体pGEX-4T-1中,成功构建了GST-SOD1-R9融合蛋白表达质粒。然后,将重组质粒pGEX-4T-1-SOD1-R9转化大肠杆菌BL21 (DE3),用IPTG诱导表达融合蛋白,通过改变诱导温度和诱导时间,确定了融合蛋白在25 ℃下表达11 h,可得到高表达量的可溶性GST-SOD1-R9融合蛋白。利用80%硫酸铵沉淀和GST琼脂糖珠纯化得到纯蛋白,应用SDS-PAGE和酶活性鉴定纯化的蛋白为正确表达的目标蛋白。GST-SOD1-R9融合蛋白的温度和pH稳定性实验结果证实,该蛋白在生理条件下具有良好的SOD和GST活性。细胞跨膜实验结果证明其跨膜能力与GST-TAT-SOD1融合蛋白相比显著增强 (P<0.05)。这些工作为深入研究GST-SOD1-R9的抗氧化损伤效应建立了基础。
2017, 33(5):838-848. DOI: 10.13345/j.cjb.160447 CSTR: 32114.14.j.cjb.160447
摘要:楸树内生真菌菌株FSN002次生代谢产物楸灵素具有优良的抗肝癌性能,选育突变株是研究楸灵素生物合成机制的重要手段。真菌孢子预培养13 h左右,萌发形成4–6个细胞的幼嫩菌丝,适合作为紫外诱变的出发材料。实验发现紫外光强度和照射时间对真菌致死率的影响符合线性模型,二者之间不存在明显的交互作用。当紫外光强度为90 000 μJ/cm2,时长为6 s时,真菌的致死率在95%左右。在上述优化选育诱变条件下,获得了1株楸灵素合成能力完全丧失的突变株和1株楸灵素合成能力下降到野生型16%的突变株,为下一步研究楸灵素的生物合成机制以及高效生产楸灵素奠定了基础。
车路阳 , 郭志兰 , 郭清华 , 潘冰 , 李晶哲 , 刘长振 , 黄鹏
2017, 33(5):849-862. DOI: 10.13345/j.cjb.160465 CSTR: 32114.14.j.cjb.160465
摘要:RANKL/RANK/OPG轴在骨代谢过程中起到中心调节作用,也是近年来骨相关疾病治疗研究的热点之一。RANKL蛋白在RANKL/RANK/OPG轴信号传递过程中起到关键作用,在骨代谢相关实验研究中用途广泛。但是,使用大肠杆菌Escherichia coli可溶表达重组人源RANKL蛋白 (hRANKL) 时产量远低于鼠源RANKL (mRANKL)。本研究通过将LB培养基pH值调整并稳定在7.5、降低诱导表达温度至16 ℃并优化细菌裂解条件,成功地将可溶hRANKL产量增加到了对照组的5?12倍。该方法有效提高了hRANKL在大肠杆菌中可溶表达的产量,同时也是研究重组蛋白在大肠杆菌内的可溶表达策略的有益尝试。
2017, 33(5):863-874. DOI: 10.13345/j.cjb.170026 CSTR: 32114.14.j.cjb.170026
摘要:应用毕赤酵母分泌表达日本脑炎病毒 (Japanese encephalitis virus,JEV) prME蛋白,鉴定其表达效果与免疫原性,以期为JEV亚单位疫苗的研制奠定基础。RT-PCR扩增JEV SA14-14-2株 prME基因,将其连接到毕赤酵母表达载体pPICZa-A,分别获得pPICZa-prME和携带JEV Cap蛋白C末端19个Aa信号肽的pPICZa-SprME质粒。表达载体用PmeⅠ酶切线性化,通过电转化转入毕赤酵母X33并诱导发酵培养。利用SDS-PAGE和Western blotting鉴定酵母发酵上清中目的蛋白的表达情况。利用GE蛋白层析纯化柱纯化目的蛋白,利用电镜观察纯化前后的目的蛋白,将不同剂量纯化后的prME蛋白与弗氏佐剂混合以及定量纯化后的prME蛋白与不同剂量的核酸佐剂混合分别免疫4周龄小鼠,定期采血,ELISA检测被免小鼠血清的抗体水平,空斑减少试验测定抗体中和效价。SDS-PAGE结果表明毕赤酵母可以分泌表达完整的prME蛋白,目的蛋白在70–100 kDa之间;Western blotting结果显示分泌表达的prME蛋白具有良好的反应原性,进一步证明prME蛋白在酵母X33中以整体的形式分泌表达,没有发生水解切割。纯化目的蛋白,根据洗脱时间和体积表明其分子量大于1×106 Da,因此推断prME蛋白可能形成多聚化的颗粒。电镜观察发现直径30–50 nm的病毒样颗粒 (Virus like particles,VLPs)。免疫试验结果表明,纯化后的重组蛋白10–15 μg/只接种小鼠在3周后抗体达到高峰值,之后逐渐下降,免疫7周后小鼠血清仍可检测到JEV抗体。将prME VLPs以10 μg /只的剂量与不同剂量的核酸佐剂配伍后接种小鼠,ELISA检测结果表明核酸佐剂可明显增强JEV prME VLPs免疫应答,免疫4周后小鼠血清的中和抗体效价为1∶80–1∶160。上述结果表明毕赤酵母表达JEV prME虽不能发生水解切割,但仍可形成VLP并诱导免疫小鼠产生较高水平中和抗体。
2017, 33(5):875-879. DOI: 10.13345/j.cjb.160416 CSTR: 32114.14.j.cjb.160416
摘要:酶转化法是生产β-丙氨酸的重要途径,但单一酶法转化存在底物价格较高的问题。通过构建双酶催化体系制备β-丙氨酸,即将来源于大肠杆菌的天冬氨酸酶 (AspA) 和来源于谷氨酸棒杆菌的L-天冬氨酸 α-脱羧酶 (PanD) 偶联,以富马酸和氨为底物进行酶促反应合成β-丙氨酸。催化反应中AspA与PanD的最适加酶比例为1∶80,其中AspA的浓度为10 μg/mL,转化温度为37 ℃,pH为7.0;浓度为100 mmol/L的富马酸可在8 h内被完全转化,转化率为100%,摩尔产率为90.9%,β-丙氨酸的产量为90 mmol/L,约为7 g/L;浓度为200 mmol/L的富马酸在反应8 h后,体系中β-丙氨酸的产量为126 mmol/L,约合9.8 g/L,继续延长反应时间,转化率并没有明显提高。根据该研究提出的双酶偶联转化工艺可将价格低廉的富马酸一步转化为具有高附加值的β-丙氨酸。
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