摘要:微生物是人体、动植物、土壤、沉积物、水体、空气等生境中最重要的生命体。对这些生境中微生物的分析已经成为一项基础的研究技术。微生物组测序与分析作为近年来快速发展的技术，已经在人类健康、环境污染治理、食品工业以及农牧业等领域得到了广泛应用。为了梳理和总结微生物组测序与分析技术的现状、发展状况和应用前景，本专题收录了16篇本领域的论文，分别从样本保存和处理、单菌基因组测序与分析、特殊生境中的微生物组特征分析、微生物组相关数据库和算法以及微生物组测序与分析专家共识等方面，详细介绍了微生物组测序与分析领域的发展态势，为推动我国微生物组测序与分析产业和科研的快速发展、促进微生物组相关产业的良性发展提供必要的参考。

摘要:在过去的十几年，微生物组相关研究和应用持续升温。微生物组逐渐成为生命科学、环境科学和医学等领域的研究焦点。与此同时，全球多个国家和组织也都积极发起各自的微生物组计划，进行多方面的布局，力争在这一具有广阔前景的领域获得战略地位。此外，无论是科研还是产业应用已经迎来了研究高潮和投融资热潮，微生物组相关产品和服务也不断出现。然而，行业在快速发展的同时，也存在一些不足。由于微生物组测序和分析相关技术和方法发展迅速，各国研究和应用尚未在技术、方案和数据等标准上达成统一，国内行业参与者对微生物组也存在认识不足，对微生物组相关新方法、新技术、新理论等还未能充分掌握和使用。除此之外，已有的一些标准和指南，内容过于简单，实操性也不足，这不仅给科研数据的整合造成了困难和资源浪费，还给相关企业进行不良竞争、以次充好提供了机会。更重要的是，我国尚缺乏微生物组相关的国家标准，国家微生物组计划仍处于筹备过程。在此背景下，中国生物工程学会、中国科学院微生物研究所于2019年6月至2020年3月，共同设立了“微生物组测序与分析专家共识”专项研究课题。中国生物工程学会组织了微生物组相关领域的27位专家以及来自行业内的30多位专业人员，通过分成4个项目小组、召开4轮研讨会后，最终形成了涵盖从微生物采集与保存、DNA提取与建库、高通量基因测序和数据分析以及质控标准品等全流程的“微生物组测序与分析专家共识”。本专家共识具有较强可参考性和可操作性，不仅能指导国内科研和产业机构规范进行微生物组相关产、学、研，还能为国家相关职能部门提供可参考的技术依据，保障规模型和规范化的企业利益，加强行业自律，避免不规范的企业扰乱市场，最终促进微生物组相关产业的良性发展。

摘要:肠道菌群与人体健康的关系密切，通过检测肠道菌群可以获得有关健康的信息。新鲜粪便不易获得，很难做到快速低温冷冻，在进行标准化和大规模人群采样时，可用于常温条件下采集和保存样本的保存液可以弥补采集样本数量多、地域分布广、现场采样条件多样、工作量大、运输条件差等条件不足。本研究招募了5名健康志愿者，采集他们的粪便样本后，通过对比不同市售微生物样本采集常温保存液对新鲜粪便样本的影响，评估了各类保存液的保存效果。在室温下把粪便放置于5种保存液，在第0、1、3、7、15、30天提取元基因组DNA，进行16S rRNA V3–V4区高通量测序，来分析不同保存液，在不同时间段对肠道菌群组成的影响。结果显示，不同保存液对肠道菌群的影响存在差异，与对照组相比，不同保存液对样本中的OUT数量影响不大；保存液A、B和C在菌群构成上更接近对照组，保存液D会明显改变肠道菌群组成，使放线菌门 (Actinobacteria) 和厚壁菌门 (Firmicutes) 增加；随着时间延长，各类保存液都有降低菌群多样性趋势，保存液E降低菌群多样性更明显；第30天时，5种保存液都会改变肠道菌群构成；肠道菌群组成存在个体差异，是影响各样本相似性的主要因素，来自不同志愿者的粪便样本，无论何种保存液和保存时间，彼此之间更接近。不同保存液对革兰氏阳性杆菌、革兰氏阳性球菌和革兰氏阴性菌的含量存在不同影响，保存液C、E会降低双歧杆菌 (Bifidobacterium) 丰度，而保存液D则相对升高；除保存液E相对降低乳酸杆菌 (Lactobacillus) 丰度之外，保存液A、B、C、D与对照都相当。各类保存液对链球菌 (Streptococcus) 的影响，除保存液D差异较大之外，保存液C与对照组最接近；保存液D比对照组降低瘤胃球菌科UCG 003 (Ruminococcaceae UCG 003)，其他各类保存液与对照组差异不大；不同保存液都比对照组增加大肠-志贺氏杆菌 (Escherichia-Shigella) 丰度，保存液A、B会增加克雷伯氏菌 (Klebsiella) 丰度，而保存液C、D和E与对照组相当。整体来看，保存液C在稳定肠道菌群的组成上表现较好。文中通过对比国内外常用保存液在不同时间点对肠道菌群的影响，为进行大规模微生物样本采集、保存提供了参考，也为标准化的微生物组项目提供了可参考的数据。后续的研究可在此基础上选择针对性的保存液和保存时间。

摘要:元基因组测序方法为微生物研究提供了有力的工具。但其中的DNA提取过程，会不可避免地混入实验室中的空气微生物。这些微生物DNA，是否会对一些极微量的元基因组检测 (如皮肤样本等) 结果造成影响，有多大影响，仍没有明确结论。本研究首先收集了实验室空气样品，用16S rRNA引物建立了基于qPCR的标准曲线，并检测了在开放环境下提取DNA过程中可掺杂的环境微生物DNA量。然后在开放环境下提取纯水DNA样品并进行元基因组分析，以确定掺杂环境微生物的种类。最后分别在生物安全柜和实验室开放环境下提取皮肤样本，并用鸟枪测序方法对样本的微生物组成进行分析，以评估掺杂环境微生物对元基因组检测结果的影响。结果显示，在实验室开放环境的DNA提取过程中，环境微生物的DNA残留可达28.9 pg，可达某些极微量样本DNA总量的30%。元基因组分析显示，样品中掺杂的环境微生物主要是痤疮杆菌Cutibacterium acnes、大肠杆菌Escherichia coli等皮肤常见细菌。与洁净皮肤样本的信息相比，开放环境下提取掺杂了数十种环境微生物，并导致主要菌种的丰度大幅降低，从而影响结果的真实性。因此，微量样品的DNA提取应在洁净环境下执行。

摘要:近年来，16S扩增子测序技术被广泛应用于肠道微生物菌群结构和多样性研究，同时也常被用于临床样本中未知病原菌的检测。然而其对样本中物种组成的分辨率只能到属水平的相对丰度，且实验过程中多种因素皆可对结果产生一定影响，如样本起始浓度、PCR循环数、扩增引物等。为解决以上问题，本研究采用随机标签和内参法相结合的方法，开发了一套定量16S扩增子测序方法，将常规的16S rRNA编码基因测序结果中的相对丰度转化为绝对定量的拷贝数，有效提高了肠道菌群结构检测的精准性，降低了实验操作对结果的影响，也提高了测序与其他分子生物学方法间的可比性，有利于未来技术的进一步研发和改进。

摘要:肠道微生物对于人体健康的重要作用已经得到广泛证实，目前，对肠道微生物的研究大多采用基于扩增细菌16S rRNA基因V3-V4区的高通量测序分析，对古菌的关注较少。本研究选择了一对可以同时扩增细菌和古菌16S rRNA基因的引物，通过比较人为干扰肠道微生物前后的群落变化，说明这对引物适宜分析人类肠道细菌和古菌群落变化并具有一定优越性。采集志愿者粪便样品，同时用仅能扩增细菌引物 (B引物) 和细菌古菌通用引物 (AB引物) 进行扩增和高通量测序；使用几个常用的rRNA数据库判断引物对细菌的覆盖度和对古菌的扩增能力。结果表明，AB引物在可以展示B引物扩增出的细菌群落的基础上，可以得到肠道中常见的产甲烷古菌的序列，同时也展示出人为干扰肠道微生物前后的群落结构变化。AB引物可以仅通过一次扩增和测序同时分析肠道中的细菌和古菌群落，更加全面展示肠道微生物群落结构，适用于肠道微生物相关研究。

摘要:病毒组是指分布在各种环境中病毒的集合或病毒宏基因组的统称。病毒可以分布于水体、冰川、动植物甚至某些病毒当中，主要分为真核病毒、原核病毒和亚病毒。其在维持环境内稳态、生态系统平衡等方面起着非常重要的作用，并且与人类的健康密切相关。近年来，随着测序技术和数据分析水平的进步，人们能够采用宏基因组测序的方式研究病毒组并探究其在生态位中的潜在作用。人们在冰川、海洋、各种动植物中都得到了大量的病毒组数据，发现了众多未知病毒。人们研究病毒组主要是通过宏基因组数据挖掘和病毒样粒子 (Virus-like particles，VLPs) 分离富集测序两种方式进行分析处理。迄今为止，已存在多种不同的病毒组分离富集方法，并且针对病毒组的生物信息分析也数不胜数。然而，针对病毒组的富集和数据分析方法还缺少具体、完整的综述。文中将对病毒组的分离富集方法和数据分析进行整理与总结，并列举出部分采用病毒组分离富集方法进行的重要研究，旨在为相关人员提供参考，进一步促进病毒组研究领域的发展。

摘要:抗生素是人类历史上的革命性发现，其临床应用挽救了无数患者的生命。但是随着抗生素的广泛使用和滥用，越来越多的病原菌产生了耐药性，甚至出现了具有多重耐药性的“超级细菌”。在人类与病原菌斗争的军备竞赛中，人类即将面临无药可用的境地。针对微生物的耐药性、耐药机制及耐药性传播的研究吸引了众多科研工作者的目光，各种耐药基因数据库以及耐药基因分析工具应运而生。文中对目前耐药领域的基因数据库进行收集整理，从数据库类型、数据特征、耐药基因预测模型以及可分析序列的类型等方面对这些数据库进行论述和介绍。此外，文中对抗金属离子和抗杀菌剂的基因数据库也有所涉及，将为如何选择及使用耐药基因数据库提供参考和帮助。

摘要:病原宏基因组高通量测序技术理论上能够检测几乎所有病原体基因组核酸，且适用于几乎所有类型的临床样本，尤其适用于病原不明的疑难感染性疾病的诊断。因此该技术正逐渐成为实验室常规检测方法的重要补充和不可替代的项目。然而，基于该技术的诊断试剂不仅检测流程繁琐复杂、技术更新迭代速度较快，同时相关质量控制与评价的方法和标准也有待明确，这些因素均给该技术的临床转化应用、行业发展以及监管带来挑战和不确定性。文中简述了该技术的原理和优势，以及检测流程和关键质量控制环节，最后着重介绍了关于该技术的质量评价方法和标准的相关思考。

摘要:菌株是微生物研究中最基础的生命实体，其功能多样性对宿主表型有着重要影响。随着微生物组研究的深入，对复杂微生物群落进行菌株水平的构成分析和功能分析，在基础科研、临床应用等方面都有重要的价值。文中介绍了基于宏基因组数据的菌株分析的主流算法，以及菌株分析在微生物组研究中的潜在应用和未来的发展方向。

摘要:淡水螺是水生态系统中重要的生物类群，也是多种寄生虫的中间宿主。肠道菌群在动物能量代谢和抵抗病原体方面起着重要作用。本文分析了耳萝卜螺Radix auricularia和三旋卷丽螺Planorbella trivolvis肠道菌群的多样性。结果表明：在门水平上，耳萝卜螺有23个菌门，以变形菌门 (Proteobacteria，33.63%)、蓝细菌门(Cyanobateria，15.33%)、绿弯菌门 (Chloroflexi，13.95%) 和放线菌门 (Actinobacteria，12.99%)为主；三旋卷丽螺有13个菌门，以变形菌门 (54.88%)、拟杆菌门 (Bacteroidetes，28.49%) 和放线菌门 (7.65％) 为主。属水平上，耳萝卜螺有厚皮藻属Pleurocapsa、硫网菌属Thiodictyon、纤毛菌属Leptotrichia及类诺卡氏菌属Nocardioides等445个属；三旋卷丽螺有Cloacibacterium、OM60NOR5_clade、假单胞菌属Pseudomonas及红杆菌属Rhodobacter等238个属。有93个菌属为两种螺的共有核心菌群 (所有样本中都存在)，其中27个菌属丰度大于0.5%。两种螺肠道菌群结构差异显著 (P=0.027)。PICRUSt功能预测分析表明，两种螺肠道菌群KEGG功能组成相似，氨基酸代谢、碳水化合物代谢及膜转运丰度较大。综上，两种草食性淡水螺肠道菌群多样性较高且差异显著，但有数量较多的共有核心菌群。

摘要:泥窖池多菌种固态发酵是浓香型白酒的典型特点，其中古菌是重要的酿造功能菌，但目前对发酵过程古菌的群落分布及多样性尚缺乏研究。采用高通量测序技术，分析了浓香型白酒发酵过程酒醅与窖泥中古菌的生物量、群落组成与演替规律，并通过共现性网络分析了古菌与细菌的潜在互作关系。结果表明，窖泥中古菌平均生物量约是酒醅的200倍，两者之间古菌群落的结构差异不显著 (r=0.017，P=0.074)，但演替规律存在显著相关性 (r=0.30，P=0.03)。甲烷杆菌属 Methanobacterium 是酒醅与窖泥中丰度占比最高的古菌，其他优势群类依次为甲烷八叠球菌属 Methanosarcina、甲烷粒菌属 Methanocorpusculum、甲烷囊菌属 Methanoculleus 和甲烷短杆菌属 Methanobrevibacter。共现性网络分析显示甲烷杆菌属在酒醅与窖泥中与多数细菌为正相关，特别是与窖泥中主要细菌氢孢菌属Hydrogenispora 和产己酸菌属 Caproiciproducens。研究结果揭示了浓香型白酒窖池中古菌群落的时空分布特点及潜在功能。

摘要:甜瓜连作种植和化学肥料过量施用造成了土壤微生态环境失衡、病害严重和产量降低等问题。施用枯草芽孢杆菌菌剂是改善土壤微生态环境、防治土传病害、促进植物生长的一项重要措施。文中以枯草芽孢杆菌为试验菌剂，分析菌剂不同施用方式对设施甜瓜土壤微生物多样性及生长的影响，采用稀释涂布平板方法测定土壤中可培养微生物的数量，采用Illumina Miseq测序技术测定土壤未培养微生物多样性，采用称重法测定甜瓜产量。结果表明，不同甜瓜生育时期，灌根、穴施和蘸根3种菌剂施用方式处理土壤可培养细菌的数量均显著高于对照，灌根、穴施和蘸根处理之间不存在显著差异；3个菌剂施用方式处理开花期土壤真菌数量显著低于对照，但是拉秧期土壤真菌数量差异不显著。比较3种菌剂施用处理中未培养微生物的多样性发现，细菌Shannon指数均高于常规施肥对照，Simpson指数低于对照；蘸根处理的真菌Shannon指数最低，Simpson指数最高。NMDS和聚类分析发现枯草芽孢杆菌菌剂蘸根施用处理对土壤中细菌和真菌菌群影响较大，均独立于一个分枝。微生物菌剂的施用使拟杆菌门 (Bacteroidetes) 的丰度显著降低，放线菌门 (Actinobacteria) 和酸杆菌门 (Acidobacteria) 的丰度显著升高，其中以蘸根处理变化最大。菌剂处理对真菌菌群的多样性影响较小，仅对壶菌门 (Chytridiomycota) 的丰度有显著影响。施用枯草芽孢杆菌菌剂可增加甜瓜的株高、茎粗、叶面积，蘸根处理的促长、增产效果最为显著。枯草芽孢杆菌菌剂作为一种新型环保肥料，具有增加土壤可培养微生物数量、提高土壤微生物多样性、促长增产的作用，该研究为枯草芽孢杆菌菌剂的合理施用提供了科学依据。

摘要:探究睾丸酮丛毛单胞菌 (Comamonas testosteroni，C.t) 联合羊草修复多环芳烃 (Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs) 污染土壤过程中，羊草根际土PAHs降解及根际微生物的变化。用气相色谱-质谱法 (GC-MS)检测C.t联合羊草时根际PAHs的降解，通过高通量测序技术测定羊草根际土壤细菌群落及多样性，采用冗余分析及网络分析评价PAHs降解与细菌群落组分之间的相关性，用PICRUSt软件预测PAHs降解潜力。结果表明，C.t的接入在修复后期 (60–120 d) 促进PAHs降解，使羊草根际细菌丰富度、多样性以及细菌与PAHs的相关性发生改变，并且提高了羊草根际PAHs的降解潜力。C.t主要通过影响变形菌门属水平中鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)、MND1和Nordella，放线菌门属水平上红色杆菌 (Rubrobacter) 和Gaiella，酸杆菌门属水平中RB41以及拟杆菌门中黄杆菌 (Flavobacterium)，从而加快羊草根际土中萘 (Nap)、菲 (Phe)、苯并芘 (BaP) 3种PAHs的降解。研究以期为C.t联合植物降解土壤PAHs污染提供理论依据，为微生物联合植物修复土壤PAHs提供新的微生物选择。

摘要:通过分析不同铁硫比的能源底物驯化下冶金微生物群落的演替过程，基于分子生态网络揭示冶金微生物对能源底物的响应特征。对富铁少硫、富硫少铁条件下不同驯化批次的微生物样本进行高通量测序，分析物种组成，比较冶金微生物群落的α多样性和β多样性，并构建分子生态网络，探究驯化过程微生物之间的相互作用关系。鉴定关键物种，分析冶金微生物群落对能源底物的响应。研究发现在基于不同能源底物驯化过程中，富铁少硫群落的优势物种为嗜酸氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans和铁氧化嗜酸硫杆菌A. ferriphilus；而富硫少铁群落经过3个批次的驯化，氧化硫硫杆菌A. thiooxidans占比高达90%。α、β多样性分析结果表明，富硫少铁能源底物驯化过程使冶金微生物群落多样性降低，且随着驯化批次的增加群落组成发生显著变化。分子生态网络分析显示关键物种均为低丰度稀有物种，富硫少铁条件下菌种间具有更紧密的互作共生关系，群落更加稳定。通过该驯化实验，明确了不同能源底物对冶金微生物群落的影响。采用富硫少铁能源底物驯化冶金微生物，使冶金微生物群落更加稳定，有助于优势物种高效发挥铁、硫氧化功能，促进硫化矿物的氧化溶解，为生物冶金工业育种微生物群落的定向驯化提供理论基础。

摘要:金色链霉菌Streptomyces aureofaciens DM-1是去甲基金霉素的高产菌株。通过Genome Sequencer FLX系统进行测序，得到一条完整的线性基因组序列，长度为6 824 334 bp，GC含量为72.6%。结合软件glimmer 3.02、Genemark和Z-Curve program进行基因预测，最终在其基因组中鉴定出6 431个基因。应用AntiSMASH软件预测其基因组中存在28个次级代谢生物合成基因簇，其中包含了去甲基金霉素生物合成基因簇。其中甲基转移酶CtcK因移码突变提前终止翻译，很可能是去甲基金霉素相对金霉素 (CTC) 缺失一个甲基的根本原因。研究结果为S. aureofaciens DM-1的功能基因组学和去甲基金霉素高产菌株育种提供了研究基础。

摘要:海生杆菌属首次于1997年鉴定，迄今包括18个物种，其中10个已完成全基因组序列测定。文中总结了海生杆菌属的菌种特征，并从碳源利用、聚羟基脂肪酸酯代谢和芳香族化合物降解三个方面对基因组测序数据进行了分析。研究发现，海生杆菌属具有完整的糖酵解途径和三羧酸循环，缺乏木糖利用基因。所有海生杆菌属菌种均含有Ⅰ型和Ⅲ型聚羟基脂肪酸酯合成酶的编码基因，表明该菌属可能具有普遍的聚羟基脂肪酸酯合成能力。海生杆菌属含有芳香族化合物的降解途径，苯、苯酚和苯甲酸可由不同的酶催化生成邻苯二酚，再由邻位断裂途径降解为3-酮己二酸，邻苯二酚也可由间位断裂途径降解为丙酮酸和乙酰辅酶A。基因组测序数据分析加深了对海生杆菌属代谢特征的认识，提示该菌属在聚羟基脂肪酸酯合成和海洋芳香族污染物治理方面有一定的应用前景。

摘要:阿尔茨海默症 (Alzheimer’s disease，AD) 与帕金森症 (Parkinson’s disease，PD) 是人类常见的神经退行性疾病。AD与PD发病机制复杂，目前的药物和外科手术治疗无法缓解或阻止疾病进程。慢病毒载体 (Lentiviral vector，LV) 是一种逆转录病毒载体，由LV介导的基因治疗已成为当前疾病机制研究、临床药物开发等领域的研究热点。文中综述了近年来LV应用于AD、PD治疗的研究进展，并对今后的应用研究前景进行了展望。

摘要:产电微生物是一类具有胞外电子转移能力的微生物，能够将有机物中储存的化学能转化为电能，其作为微生物电催化系统的催化剂，已经成为环境和能源领域的研究热点。但目前所发现的产电菌，产电机制有所差异，产电能力参差不齐，菌株的性能从根本上影响了其产电能力，其产电能力不足成为限制微生物燃料电池在工业上广泛应用的主要瓶颈。目前，通过理性设计或定向进化等改造方法，难以实现产电微生物在复杂多样环境中的广泛应用。通过定向筛选策略，建立一套快速、高效的筛选鉴定技术，挖掘环境中性能优异的产电微生物，是促进其广泛应用的有效途径。文中基于产电微生物的种类，总结回顾了现有的产电微生物的筛选鉴定方法，并对其研究前景进行了展望。

摘要:二氢乳清酸脱氢酶是黄素依赖的线粒体酶，它催化嘧啶从头合成的第4步反应，将二氢乳清酸氧化为乳清酸。通过选择性抑制二氢乳清酸脱氢酶，从而抑制嘧啶的合成，已被开发用于治疗癌症、自身免疫性疾病、细菌或病毒感染以及寄生虫疾病等。抑制剂的开发需详细了解二氢乳清酸脱氢酶的结构特征和催化循环机制。因此，文中主要从这两个方面进行了综述，并展望了该酶的抑制剂在临床应用中的前景。

摘要:转移是肿瘤患者死亡最常见的原因，而淋巴转移是大多数肿瘤转移的主要途径之一。近年来，CC趋化因子配体21 (CC chemokine ligand 21，CCL21) 及其受体CC趋化因子受体7型 (CC chemokine receptor type 7，CCR7) 在淋巴转移中的作用逐渐受到关注。CCL21主要由淋巴内皮细胞产生，其与树突状细胞 (Dendritic cells，DCs) 和T细胞等表面CCR7的相互作用是免疫细胞淋巴迁移及淋巴结归巢的主要决定因素。然而，表达CCR7的肿瘤细胞也可以利用类似的机制进入淋巴管进行淋巴转移。如何靶向CCL21/CCR7轴，既能抑制淋巴转移，又不影响抗肿瘤免疫反应已成为肿瘤免疫治疗研究的重要议题。文中将对CCL21/CCR7轴在淋巴转移中的作用及其作为靶点治疗肿瘤转移的临床前和临床试验研究进行综述，为靶向CCL21/CCR7信号轴治疗肿瘤转移的相关研究提供参考。

摘要:一体化生物加工过程 (Consolidated bioprocessing，CBP) 是在一个生物反应器中完成水解酶生产、酶解、微生物发酵等多步生物过程的工艺。因其过程步骤简单、成本低，被认为是生产二代生物燃料最具发展前景的工艺。然而，由于木质纤维素降解与丁醇合成路径的复杂性，鲜有天然微生物可以直接利用木质纤维素合成丁醇。随着合成生物学技术的发展，在纤维素降解梭菌中引入丁醇合成途径，可以使单菌利用木质纤维素直接合成丁醇。但是该策略存在菌株代谢负荷重、丁醇产量低等问题。而混菌策略可以通过不同菌株的劳动分工，使单菌代谢负担得到缓解，因此进一步提高了丁醇合成效率。文中从单菌策略和混菌策略分析了近年来一体化生物加工过程利用木质纤维素合成丁醇的相关研究进展，为生物丁醇以及其他生物燃料的一体化生物加工过程研究提供借鉴。

摘要:人乳寡糖 (Human milk oligosaccharides，HMO) 是母乳中重要的免疫活性成分，对婴幼儿健康起到显著促进作用。2’-岩藻糖基乳糖 (2’-FL) 是HMO的主要组分，极具应用价值，3-岩藻糖基乳糖 (3-FL) 与2’-FL的合成途径相似，两者的研究具有相互借鉴意义，近年来针对它们的研究取得了较多进展。以微生物细胞工厂为核心理念的新型生物合成途径有望将2’-FL和3-FL产业化，未来将对乳制品行业产生重要的影响。文中综述了生物技术制备2’-FL和3-FL的最新研究进展，并对未来发展趋势进行了展望。

摘要:胆汁酸不仅促进脂质吸收，还可调节肠道菌群结构，影响多种疾病的发生。胆汁酸代谢过程涉及肝脏、肠道、血液等重要组织。胆汁酸组成复杂、同分异构体多、生物活性相差巨大，这给胆汁酸检测分析技术带来较大挑战，同时也限制了胆汁酸与多种疾病的关系研究，因此，对多种不同胆汁酸进行特异性检测可为生物研究、临床诊断、疾病预防提供有利条件。基于不同检测方法分析多种来源胆汁酸样品已获得较大进展，现有技术包括分光光度法、薄层色谱、色谱法、色谱质谱联用分析，但均存在较大限制。文中介绍了胆汁酸传统检测技术的研究情况，突出生物传感器的研究进展，并对其在胆汁酸检测方面的发展进行了展望。

摘要:三维基因组学是一门研究基因组三维空间结构与功能的新兴学科，主要研究基因组序列在细胞核内的三维空间构象，及其对DNA复制、DNA重组、基因表达调控等生物过程的生物学效应。自染色质构象捕获技术 (3C)出现后，三维基因组学相关研究领域飞速发展。借助于3C及其衍生技术、Hi-C和ChIA-PET等技术，科学家能对各类物种的三维基因组进行更为深入的研究，从而揭示微生物、植物和动物基因组的空间构象、染色质的相互作用模式、转录调控以及不同生物学性状的形成机制；挖掘与生命活动和疾病相关的关键基因和信号通路；推动农业科学、生命科学和医学等领域的快速发展。文中就三维基因组学研究进展作一综述，主要阐述三维基因组学的概念和研究技术的发展及其在农业科学、生命科学和医学等领域的应用，尤其是肿瘤领域所取得的阶段性研究成果。

摘要:人表皮生长因子是激活表皮生长因子受体的生长因子家族的典型成员，由人体的多个组织器官合成与分泌，通过结合受体激活一系列信号途径，调控细胞的增殖、分化和迁移等。近年来，有关人表皮生长因子的研究已扩展到其在人类生理和病理作用的领域，尤其在组织再生和伤口愈合方面成为研究热点。文中综述了人表皮生长因子的研究进展，简要描述了其基因和蛋白的结构与特点、作用机制与生物学效应，重点介绍该生长因子在胃肠溃疡愈合、皮肤伤口修复和肿瘤病理过程中的作用与影响，从而为相关研究提供辅助信息。

摘要:为探究光化合反应生物酶系统 (Actinic reaction enzyme system，ARES) 启动下厌氧-缺氧-好氧工艺(Anaerobic-anoxic-oxic，A2/O) 系统中活性污泥微生物群落和功能，了解ARES系统在生活污水处理过程中的影响，采用Illumina-HiSeq 2000高通量测序平台研究ARES启动前后A2/O工艺系统中活性污泥微生物群落结构的演替，并结合污水处理效果相关主要参数，进而解析菌群的环境功能。研究发现，ARES系统启动前后活性污泥微生物群落结构具有明显差异。系统中丰富类群 (平均相对丰度≥1%) 的细菌门类主要有9个，占整体测序细菌总量的96%–98%。ARES系统启动后，变形菌门的b-变形菌门 (Betaproteobacteria) 相对丰度提高3.45%–3.85%，绿菌门 (Chlorobi) 相对丰度提高0.45%–2.61%，在厌氧单元，拟杆菌门 (Bacteroidetes) 相对丰度提高12.97%，而放线菌门 (Actinobacteria) 和厚壁菌门 (Firmicutes) 的相对丰度分别下降了9.60%和1.45%；细菌属水平上，Denitratisoma属相对丰度提高0.80%–3.27%，Haliangium属和弓形杆菌属 (Arcobacter) 相对丰度分别下降3.36%–4.52%、1.48%–3.45%，ARES启动前后细菌相对丰度差异显著。系统中丰富类群 (平均相对丰度≥1%) 的真菌门主要有7个，在ARES系统启动后罗兹菌门 (Rozellomycota) 相对丰度下降42.71%–46.77%，在厌氧单元子囊菌门 (Ascomycota) 相对丰度下降13.39%，而球囊菌门 (Glomeromycota) 相对丰度提高13.86%；真菌属水平，虫霉菌属 (Entomophthoraceae sp.) 和球囊菌属(Glomeromycota sp.)相对丰度分别提高31.35%–36.50%、6.27%–13.84%，而罗兹菌属 (Rozellomycota sp.) 和Xylochrysis lucida相对丰度显著降低，分别下降42.71%–46.77%、3.67%–5.54%。结果表明，ARES系统的启动引起了微生物群落对工艺条件改变的响应，特别是真菌群落的响应，同时提升了出水水质，尤其是对总氮的去除。

摘要:黄杉素是一种重要的黄酮类化合物，具有抗炎症、抗氧化等功效，在医药及保健品行业有着广泛的应用。黄酮3-羟化酶 (Flavanone 3-hydroxylase，F3H) 可以催化圣草酚合成黄杉素等3位羟基化的黄酮类化合物。一直以来，由于黄酮3-羟化酶催化效率低，使得利用微生物法合成黄杉素等多种3位羟基化黄酮的产量较低。文中从水飞蓟转录组中鉴定得到一个黄酮3-羟化酶SmF3H。发酵验证结果表明，SmF3H具有黄酮3位羟基化功能，且催化效率显著高于常用的来源于番茄 (Solanum lycopersicum) 的SlF3H。选取6个转录强度不同的启动子优化从黄酮前体柚皮素到黄杉素的合成途径，发现PGAL7启动子起始转录SmF3H时黄杉素合成产量最高，在摇瓶中产量达到695.90 mg/L；在5-L发酵罐上进行发酵优化，以柚皮素为底物发酵得到3.54 g/L黄杉素，是目前可见报道的最高产量。

摘要:蔷薇科桃属植物长柄扁桃Amygdalus pedunculata Pall.是我国重点发展的12种木本油料作物之一。将自然生长在陕西省榆林市毛乌素沙地的长柄扁桃进行高通量测序、组装得到了GenBank登录号为MG602257的长柄扁桃叶绿体基因组。与NCBI中其他两个长柄扁桃叶绿体基因组 (MG869261和KY101153) 进行序列比对发现：长柄扁桃叶绿体基因组均呈现典型的4分区域结构；基因组序列GC含量均是36.8%；总长度MG602257

摘要:磷脂酰肌醇蛋白聚糖3 (Glypican-3，GPC3) 是Glypican家族的关键成员，它在肝细胞癌 (HCC) 的发展、血管生成和转移中起着重要作用。大多数HCC过表达GPC3，而在正常的成人肝脏和良性肝脏病变中几乎检测不到GPC3，因此其可以作为HCC高度特异性的诊断标志和理想的治疗靶标。文中将前期筛选得到的靶向GPC3的单克隆抗体1B11轻重链基因通过柔性肽 (Linker) 连接，经原核表达纯化，成功获得抗GPC3单链抗体1B11-scFv。通过蛋白印迹法鉴定验证了单链抗体的表达和装配正确；流式细胞术检测其与GPC3阳性细胞株具有与全长抗体相当的结合活性；将单链抗体与近红外荧光探针Cy5.5-NHS偶联，发现其在荷瘤裸鼠体内可精准靶向肿瘤部位，提示其具有实现探针引导下的多方位肝癌精准手术导航的潜力。

摘要:组织基质金属蛋白酶抑制剂-2 (TIMP-2) 抑制肿瘤迁移及侵袭。文中以人TIMP-2为研究对象，探索人TIMP-2蛋白的原核表达特征，并进行纯化及活性鉴定。以人肺癌A549细胞的总RNA反转录得到的cDNA为模板，克隆人TIMP-2基因，构建pET28a重组表达载体；经酶切检测和测序分析的重组表达载体pET28a-TIMP-2转入大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3) 中，利用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷 (IPTG) 诱导表达，并对表达条件进行优化。经镍亲和柱纯化后，用Western blotting法鉴定融合蛋白His-TIMP-2，并用明胶酶谱法检测融合蛋白的活性。研究发现融合蛋白His-TIMP-2在E. coli BL21(DE3) 中以包涵体的形式存在；在一定范围内，IPTG浓度对His-TIMP-2的表达量没有显著影响；而在该表达系统中，诱导温度和时间是关键参数，His-TIMP-2的表达量随诱导温度升高而增加；纯化并复性后的融合蛋白His-TIMP-2能有效抑制人肺癌A549细胞表达的基质金属蛋白酶的活性。具有活性的融合蛋白的获得为后续深入研究人TIMP-2的功能及机制奠定基础，并对肿瘤治疗具有重要意义。

摘要:有机小分子与DNA相互作用机理研究已经成为药物作用机理研究与新药筛选的重要手段之一。槲皮素 (Quercetin) 是一种多羟基黄酮类化合物，具有抗癌、抗炎、抗菌、抗病毒、降糖降压、免疫调节及保护心血管的作用。实验研究的目的是发现与确认槲皮素与DNA之间是否具有相互作用，以及确定其相互作用的类型。根据荧光光谱法和共振散射荧光光谱法的分析结果，发现槲皮素与鲱鱼精DNA之间存在相互作用；使用紫外-可见分光光度法和荧光偏振分析，发现槲皮素与鲱鱼精DNA之间的相互作用模式不属于嵌插作用，而是沟槽嵌合或者静电相互作用；最后通过分子对接实验，成功佐证槲皮素与鲱鱼精DNA之间的相互作用模式是沟槽结合。该工作有利于理解槲皮素与DNA之间的体外作用方式，助力于相应疾病的药物开发。

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