2022, 38(5):1691-1694. DOI: 10.13345/j.cjb.220319 CSTR: 32114.14.j.cjb.220319
摘要:
2022, 38(5):1695-1705. DOI: 10.13345/j.cjb.210580 CSTR: 32114.14.j.cjb.210580
摘要:微生物与植物之间存在错综复杂的双向交流和串扰,植物与病原微生物互作直接影响寄主植物的生存状况,而植物和益生微生物互作则有利于宿主的生长和健康,共生微生物也会从中受益。不管是病原微生物还是有益微生物进入植物体内,植物miRNA都会迅速做出响应,同时微生物也可以产生miRNA样RNA (miRNA-like RNA,milRNA)影响植物健康,可见miRNA (或milRNA)是植物与微生物互作过程中迅速响应的重要媒介分子,其内在机制研究近年来取得了许多进展。文中概述了植物-病原微生物、植物-益生微生物互作中miRNA的调控作用,重点阐述了植物miRNA在植物-病原微生物互作过程中对寄主植物抗病性的调控作用和植物-益生微生物互作过程中对宿主植物生长发育及代谢的调控,以及真菌milRNA对寄主植物的跨界调控作用。
2022, 38(5):1706-1723. DOI: 10.13345/j.cjb.210823 CSTR: 32114.14.j.cjb.210823
摘要:随着高通量测序技术的发展,环状RNA (circular RNA,circRNA)逐渐成为非编码RNA研究领域的热点。CircRNA是由3'端下游供体和5'端上游受体经反向剪接形成的共价闭合环状分子,普遍存在于真核生物中。CircRNA过去被认为是错误剪接的副产物,近年来相关研究爆炸式增长,才将这种错误概念推翻。相较于动物中的大量研究,植物circRNA的研究还处于起步阶段。文中从植物circRNA的发现引入,总结了植物circRNA的环化特征、表达特异性、保守性和稳定性等特征;关注了circRNA的鉴定工具、主要类型和生成机制;归纳了植物circRNA作为microRNA (miRNA)海绵和翻译模板的潜在功能,以及在生物/非生物胁迫应答中的重要作用;简单概括了植物circRNA的降解与定位。最后讨论了植物circRNA研究存在的问题并对进一步开展植物circRNA研究进行了展望。
徐世成,王鹤冰,冯俊杰,向华丰,吴梦丹,王志敏,魏大勇,张洪成,汤青林
2022, 38(5):1724-1737. DOI: 10.13345/j.cjb.210513 CSTR: 32114.14.j.cjb.210513
摘要:在黄瓜生产中,由古巴假霜霉菌(Pseudoperonospora cubensis)引起的霜霉病危害严重,影响叶、茎和花序生长发育,导致黄瓜产量及品质降低。通过对黄瓜霜霉病的病原菌检测和防御途径、影响及调控因素、抗病原菌候选基因发掘、蛋白质组和基因组分析、黄瓜霜霉病QTL连锁标记开发及其抗病育种等多方面的最新进展进行综述,以期为今后进一步揭示黄瓜乃至农作物对霜霉病的抗性机制研究提供借鉴和参考。
杨慧勤,王佳丽,李思蕤,牛义,汤青林,魏大勇,王永清,王志敏
2022, 38(5):1738-1752. DOI: 10.13345/j.cjb.210800 CSTR: 32114.14.j.cjb.210800
摘要:花青素苷是一种分布广泛的水溶性色素,不仅赋予了果实多彩的外表,还是天然食用色素的重要来源。近年来有关茄科蔬菜花青素苷的研究逐渐增多,文中从花青素苷结构及其生物合成途径、茄科蔬菜中花青素苷合成代谢的结构基因和调节基因、影响合成的环境因素等方面进行回顾和总结,为进一步阐明茄科蔬菜花青素苷的合成及调控机理、更好利用花青素苷进行果色品质育种的创新提供一些参考。
程鹏,熊静,李会,王士源,张阳,梅翠,伍雪晴,何玉张,陈红伟
2022, 38(5):1753-1767. DOI: 10.13345/j.cjb.210561 CSTR: 32114.14.j.cjb.210561
摘要:大量研究报道生物被膜细菌对抗生素的耐药性是浮游菌的10–1 000倍,据报道细菌生物被膜是80%以上细菌感染的罪魁祸首,对医疗保健领域构成了严峻的挑战。植物提取物及其活性成分对细菌生物被膜有明显的抑制作用,包括减少生物被膜量、生物被膜活菌数以及清除已经成熟的生物被膜等。该文对这些有效的植物提取物及其活性成分进行了总结,并分析了其抗细菌生物被膜的作用机制。旨在为防治细菌生物被膜感染的植物类药物的开发提供参考。
李道明,王瑛,陈超,曾明白,李倩如,贾青云,刘秀丽,侯勇跃,范成明,陈宇红,胡赞民
2022, 38(5):1768-1783. DOI: 10.13345/j.cjb.220001 CSTR: 32114.14.j.cjb.220001
摘要:多种芽孢杆菌为益生菌,能分泌多种天然抗菌活性物质,其中脂肽是重要的一类。目前已鉴定的脂肽约有90多种,多数为环脂肽。脂肽中表面活性素(surfactin)、伊枯草菌素(iturin)、芬原素(fengycin)、杆菌霉素(bacillomycin)、多粘菌素(polymyxins)等是研究最广泛的脂肽。其中surfactin、iturin、fengycin由于其具有表面活性剂特性及抗真菌、抗细菌、抗病毒、抗肿瘤、抗炎症等功能,应用潜力巨大。本文对surfactin、iturin及fengycin的结构、功能、合成调控及其分离纯化和生产等方面的研究进展进行了评述。合成生物学是提高脂肽产量的重要手段,未来脂肽可用于种植业、养殖业、食品、医药、石油工业和环保等领域,因此需要在新型脂肽的发现、高产活性脂肽的生产、脂肽低廉生产技术的研发及安全性的评估等方面加强研究。
2022, 38(5):1784-1808. DOI: 10.13345/j.cjb.210731 CSTR: 32114.14.j.cjb.210731
摘要:当前社会塑料制品的使用需求持续增加,塑料垃圾处理压力不断增大,减缓塑料污染成为当务之急,生物可降解塑料因可在一定生物活性环境下较快降解而备受关注,具有广阔的应用前景。生物可降解塑料降解条件复杂,影响因素众多,对不同生物可降解塑料降解规律,降解微生物和功能酶的透彻掌握,是实现其全面利用和高效资源化处理处置的基础和前提。文章系统梳理了常见生物可降解塑料的种类、性能、优缺点和主要用途,全面综述了生物可降解塑料的降解机理、降解微生物和功能酶,以及生物可降解塑料在不同环境条件下的降解周期和程度,以期为生物可降解塑料的微生物降解研究提供借鉴,为生物可降解塑料废弃物的高效处理处置和彻底降解提供科学参考。
2022, 38(5):1809-1823. DOI: 10.13345/j.cjb.210834 CSTR: 32114.14.j.cjb.210834
摘要:苏云金芽孢杆菌作为一种对人畜安全、环境友好型绿色杀虫剂在全球被广泛使用。Bt毒素与昆虫中肠上特定毒素受体结合并发挥作用,形成毒素穿孔导致昆虫死亡是其重要的杀虫机制之一,靶标害虫对Bt毒素产生抗性是制约转Bt作物长期有效种植和Bt毒素持续使用的重要因素。文中从鳞翅目昆虫中肠细胞Bt毒素重要受体的研究阐述昆虫对Bt的抗性机制,为Bt抗性机制的深入研究和对害虫的防控与治理提供了一定的理论参考。
2022, 38(5):1824-1836. DOI: 10.13345/j.cjb.210908 CSTR: 32114.14.j.cjb.210908
摘要:为构建表达O型口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus,FMDV)衣壳蛋白的复制缺陷型人5型腺病毒(Ad5)为载体的重组腺病毒,本研究设计、合成特异性引物并扩增出FMDV-OZK93的P12A、3B3C基因,通过融合PCR方法连接2个片段,获得P12A3B3C基因后插入到pDC316-mCMV-EGFP质粒,构建了能够表达FMDV-OZK93株衣壳蛋白前体P12A和3B3C蛋白酶的重组穿梭质粒pDC316-mCMV-EGFP-P12A3B3C。利用AdMaxTM腺病毒包装系统进行重组腺病毒rAdv-P12A3B3C-OZK93的包装、鉴定及扩增;并感染人胚胎肾细胞HEK-293进行表达验证。将鉴定正确且高度纯化后的重组腺病毒肌肉免疫小鼠进行免疫原性分析。结果显示,rAdv-P12A3B3C-OZK93在病毒传代过程中目的基因稳定存在,且病毒滴度可达1×109.1 TCID50/mL。间接免疫荧光和Western blotting结果均表明rAdv-P12A3B3C-OZK93在HEK-293细胞中表达了FMDV特异性蛋白P12A和VP1。PK细胞感染实验证明rAdv-P12A3B3C-OZK93可感染猪源细胞,这为构建的rAdv-P12A3B3C-OZK93用于猪对抗FMDV的免疫与保护奠定了基础。相比于FMDV灭活疫苗免疫的小鼠,重组腺病毒免疫小鼠后可诱导机体产生更高水平的FMDV特异性抗体以及γ-IFN和IL-10应答反应,表明该重组腺病毒可对动物机体产生良好的免疫原性,为后续研制新型口蹄疫活载体疫苗奠定了重要基础。
刘银光,杨文萍,文圆,牛庆丽,杨吉飞,关贵全,殷宏,郑海学,李丹,刘志杰
2022, 38(5):1837-1846. DOI: 10.13345/j.cjb.210397 CSTR: 32114.14.j.cjb.210397
摘要:为了探究ASFV E248R蛋白调控cGAS-STING信号通路的机制,利用双荧光素酶报告系统验证ASFV E248R蛋白够剂量依赖性地抑制cGAS-STING和HT-DNA诱导的IFN-β的产生。通过相对定量PCR技术验证,过表达E248R抑制IFNB1、RANTES、IL-6和TNF-αb基因的转录水平。免疫共沉淀和激光共聚焦试验结果表明,E248R与STING相互作用。通过蛋白印迹试验证实,过表达E248R可抑制STING的表达。研究表明ASFV E248R蛋白通过抑制STING的表达拮抗天然免疫应答。该结果将扩展对ASF免疫逃逸的认知,为疫苗的研制提供新的思路。
2022, 38(5):1847-1858. DOI: 10.13345/j.cjb.210541 CSTR: 32114.14.j.cjb.210541
摘要:肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)基因是动物骨骼肌生长的负调控基因。本研究在获得MSTN基因双等位突变原代兔的基础上,培育具有“双肌”表型性状和稳定遗传的MSTN–/–纯合突变兔,建立原代MSTN双等位突变兔繁育纯合子后代的方法。应用CRISPR/Cas9基因编辑技术制备MSTN–/–突变原代兔,原代双等位突变兔与野生型兔配种,产生F1代兔。同一突变系的F1代兔半同胞交配或回交繁殖F2代纯合子兔;后代兔利用基因组DNA PCR扩增产物序列分析和T载体克隆测序鉴定用于筛选纯合子兔;14–19周龄MSTN基因突变兔称量体重。MSTN基因突变兔臀大肌组织切片,统计分析肌纤维横截面积。获得5只MSTN基因突变原代兔,其中3只用于纯合子培育,共获得15只(5种突变子)纯合突变兔(M2-a:3只;M2-b:2只;M3-a:2只;M7-a:6只;M7-b:2只)。在14–19周龄,MSTN–/–纯合突变兔体重极显著高于同龄MSTN+/+野生型兔(平均(2 718±120) g和(1 969±53) g,P<0.01,同龄体重提高38.0%);纯合突变兔的臀大肌纤维平均截面积极显著高于野生型兔((3 512.2±439.2)μm2和(1 274.8±327.3)μm2,P<0.01),也显著高于MSTN+/–半合子兔((3 512.2±439.2)μm2和(2 610.4±604.4)μm2,P<0.05)。本研究成功培育了5种MSTN–/–基因纯合突变兔,且有明显瘦肉表型。研究表明,应用CRISPR/Cas9基因编辑获得的原代双等位突变兔为非嵌合体突变兔,突变性状遗传后代;原代双等位突变兔后代分离为两个不同突变子,并都呈现“双肌”表型;F1代单等位突变兔通过近交或回交可获得MSTN–/–纯合突变兔。该研究在利用基因编辑技术培育优良家畜品种方面取得了实验进展。
2022, 38(5):1859-1873. DOI: 10.13345/j.cjb.210615 CSTR: 32114.14.j.cjb.210615
摘要:瘦素受体叠加转录蛋白(leptin receptor overlapping transcript,LepROT)在免疫调节中发挥多种作用。为了获得两栖类LepROT在抗感染中的作用及其机制的信息,首先采用RT-PCR技术克隆东北林蛙的LepROT基因并进行生物信息学分析;再分别构建嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila,Ah)与细菌脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)东北林蛙的感染模型,获得组织病理解剖变化特征,并应用实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)检测LepROT基因的变化规律及其对核转录因子NF-kB信号通路的影响。结果表明,LepROT基因长度为396 bp,编码131个氨基酸残基,与两栖类同源性在93.74%以上,与哺乳类同源性在86.39%以上,在各个物种中相对保守;感染Ah、LPS后,基因LepROT、NF-kB、IKKα和IKKβ的相对表达量均显著上调(P<0.01),并且不同组织的表达量上调的时间规律不同,推测东北林蛙可能通过LepROT启动NF-kB信号通路发挥抗感染作用,为进一步扩展两栖类LepROT的生物学功能的研究提供了证据。
王永琼,邢志林,陈尚洁,苏夏,曹昆,曹露丹,廖书书,董朗朗,艾铄,赵天涛
2022, 38(5):1874-1888. DOI: 10.13345/j.cjb.210564 CSTR: 32114.14.j.cjb.210564
摘要:垃圾填埋场是四氯化碳(carbon tetrachloride,CT)污染的重要来源,明晰覆盖层功能层带中CT的转化机制对其污染控制尤为重要。本研究通过构建模拟覆盖层系统,开展了CT沿程生物降解及微生态研究。覆盖层理化特性分析表明,长期生物氧化使覆盖层形成了稳定存在的厌氧层(>45 cm)、缺氧层(15–45 cm)和好氧层(0–15 cm)功能层带,各特征层带氧化还原电位、微生物群落结构差异显著,为CT降解提供了生物资源和有利条件。降解结果显示,CT在厌氧层和缺氧层脱氯产生氯仿(chloroform,CF)和二氯甲烷(dichloromethane,DCM)及氯离子(Cl–),副产物在30 cm处浓度最大,好氧层中CF和DCM迅速发生好氧降解;CT降解速率为13.2–103.6μg/(m2·d),随填埋气通量增大而增大。多样性测序结果表明,不同层带功能菌属差异显著,中慢生根瘤菌(Mesorhizobium)为好氧层CT潜在降解菌属,硫杆菌(Thiobacillus)和间孢囊菌(Intrasporangium)为厌氧层和缺氧层潜在功能菌属;覆盖土中6种脱氯菌属和18种甲烷氧化菌分别负责CT厌氧转化和CF与DCM的好氧降解,缺氧层可同时发生厌氧脱氯和好氧转化过程。降解机理分析可知,通过调控手段实现包气带的厌氧层-缺氧层-好氧层稳定存在对全氯代烃的无害化去除十分重要,增大缺氧层范围可强化全氯代烃去除。研究结果为填埋场中氯代污染物的去除提供了理论指导。
2022, 38(5):1889-1902. DOI: 10.13345/j.cjb.210593 CSTR: 32114.14.j.cjb.210593
摘要:为探究微生物电解池耦合厌氧消化(MEC-AD)产甲烷代谢通量与微生物的关系。实验以电压为扰动因子,采用代谢通量分析(MFA)的方法,得到微生物群落与产甲烷通量的响应关系。结果表明:电压扰动后产甲烷通量和产氢通量均发生显著变化,而电压扰动对产乙酸通量的影响较小,其中0.6 V扰动时产甲烷通量最大为0.522±0.051,较对照组1.0 V的0.295±0.013和1.4 V的0.395±0.029分别提高了77%和32%。另外,平均有15.7%±2.9%的H2(通量)用于还原CO2产甲烷和乙酸,平均有27.7%±6.9%的乙酸(通量)转化为CH4。毛螺旋菌(Lachnospiraceae)的丰度对乙酸通量有显著影响,产CH4通量与理研菌属(Petrimonas)、互营单胞菌属(Syntrophomonas)、拟杆菌属(Blvii28)、假单胞菌属(Acinetobacter)的丰度呈正相关,与梭菌属(Tuzzerella)、球形螺旋菌属(Sphaerochaeta)的丰度呈负相关。而影响产H2通量和产CH4通量的物种具有相似性,多为拟杆菌、梭菌、假单胞菌和厚壁菌。此外,物种种间互作关系也是影响MEC-AD产甲烷通量的重要因素。
2022, 38(5):1903-1914. DOI: 10.13345/j.cjb.210668 CSTR: 32114.14.j.cjb.210668
摘要:本研究旨在开发基于微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)的微生物电化学传感器对水环境重金属污染进行实时在线监测。构建微生物电化学传感器,采用错流式布水方式、优化外阻值及外循环速率等参数,在最优参数下分析重金属模拟废水浓度对电压的抑制情况。结果表明,当外阻值为130 Ω、外循环速率为1.0 mL/min时,MFC电化学传感器的性能最优。在此条件下对1–10 mg/L的Cu2+、0.25–1.25 mg/L的Cd2+、0.25–1.25 mg/L的Cr6+和0.25–1.00 mg/L的Hg2+均有响应,60 min内输出电压最大抑制率分别可达92.95%、73.11%、82.76%和75.80%,线性相关系数均大于0.95,且有较好的生物学重复性。该MFC电化学传感器具有良好的重金属检测性能,可为实现水环境重金属污染实时在线监测技术的实际应用提供理论依据。
2022, 38(5):1915-1928. DOI: 10.13345/j.cjb.210682 CSTR: 32114.14.j.cjb.210682
摘要:为了研究镉胁迫下植物促生菌密歇根克雷伯氏菌(Klebsiella michiganensis) TS8和Lelliottia jeotgali MR2对拟南芥(Arabidopsisthaliana)生长及镉富集的影响,文中以野生型拟南芥为试验材料,将其种植在不同镉浓度的土壤基质中,并施入MR2和TS8菌悬液。低浓度镉处理组(LC)为购买的基质营养土,初始镉浓度为14.17 mg/kg,高浓度处理组(HC)为在购买的基质营养土上额外喷洒200 mg/kg Cd2+。结果表明,相比对照组,不同浓度镉胁迫下喷施MR2菌悬液均可显著促进拟南芥的生长,而TS8和MR2_TS8混合菌液仅在高浓度镉胁迫下表现出一定的促生效果。但值得关注的是,不同浓度镉胁迫下TS8菌悬液可显著降低拟南芥的地下部对重金属镉的富集(60%和59%),并有效提高地上部对重金属镉的富集(234%和35%)。此外,单菌和混合菌均能显著提高土壤中可还原态镉向酸可提取态镉转化,促进植物吸收,降低土壤总镉含量。因此,针对不同环境下,合理配施植物促生细菌在提高作物产量或修复土壤镉污染中具有一定的应用价值。
贾小平,张博,何占祥,李剑峰,张小梅,葛迪,王振山,桑璐曼,宋志伟
2022, 38(5):1929-1945. DOI: 10.13345/j.cjb.210648 CSTR: 32114.14.j.cjb.210648
摘要:比较分析光敏色素基因家族成员对光周期、非生物胁迫响应模式并鉴定其有利自然变异类型,为全面了解光敏色素基因家族在光周期调控谷子生长发育及应对非生物胁迫中的作用机制、开展关键性状的分子辅助选择奠定基础。文中利用RT-PCR技术从超晚熟谷子农家种‘毛粟’中克隆了3个光敏色素基因SiPHYA、SiPHYB和SiPHYC;在进行生物信息学分析后,利用荧光定量PCR技术研究了3个基因的光周期调控模式及对聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)模拟干旱、自然干旱、脱落酸(abscisic acid,ABA)、高温、NaCl五种非生物胁迫的响应特性;最后检测这3个基因在160份谷子材料的突变位点,通过单倍型分析确定基因的功能效应。结果表明,获得了基因SiPHYA、SiPHYB和SiPHYC包含完整编码区的cDNA序列,长度分别为3 981、3 953、3 764 bp,其中基因SiPHYB和SiPHYC具有较近的进化关系。基因SiPHYA、SiPHYB和SiPHYC均受光周期调控,但光周期对SiPHYB、SiPHYC昼夜表达模式的影响要强于SiPHYA;短日照条件临近抽穗SiPHYA、SiPHYB表达水平显著低于长日照,暗示其在谷子长日照抑制抽穗中发挥作用。SiPHYB和SiPHYC共同响应PEG模拟干旱、自然干旱、ABA、高温4种胁迫;SiPHYA和SiPHYB以不同方式响应盐胁迫,SiPHYC没有参与谷子盐胁迫响应过程。基于160份谷子材料重测序数据发现基因SiPHYB高度保守,基因SiPHYA含有两个错义突变:单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)7 034 522C→T,SNP7 036 657G→C,导致延迟抽穗、增加株高。基因SiPHYC含有一个错义突变(SNP5 414 823G→T),导致短日照缩短抽穗期,长日照延长抽穗期,对株高、穗长的增加作用不受光温环境影响。光周期对基因SiPHYA、SiPHYB和SiPHYC具有不同的调控作用,除了盐胁迫,SiPHYB和SiPHYC共同响应多种非生物胁迫,相比参考基因型,SiPHYA、SiPHYC突变延迟抽穗、增加株高和穗长。
2022, 38(5):1946-1952. DOI: 10.13345/j.cjb.210865 CSTR: 32114.14.j.cjb.210865
摘要:为提高香蕉NHX基因的耐盐性,从巴西蕉(Musa acuminata L.AAA group)中克隆到一个MaNHXs基因家族的MaNHX5基因,利用生物信息学方法预测了MaNHX5关键耐盐氨基酸位点和突变前后蛋白质结构的变化,通过定点突变技术将MaNHX5蛋白的276位丝氨酸(S)成功突变为天冬氨酸(D),利用AXT3盐敏感突变酵母进行功能回补试验。结果表明,将突变后的MaNHX5基因转入AXT3盐敏感突变酵母,200 mmol/L NaCl处理下,突变酵母耐盐性显著提高。由此推测MaNHX5蛋白的Ser276对香蕉Na+跨液泡膜运输起重要作用。
2022, 38(5):1953-1964. DOI: 10.13345/j.cjb.210843 CSTR: 32114.14.j.cjb.210843
摘要:虎杖(Reynoutria japonica Houtt.)为蓼科(Polygonaceae)蓼族(Polygoneae)虎杖属(Reynoutria Houtt.)植物,是一种传统的中草药,具有利湿退黄、清热解毒、散瘀止痛、止咳化痰的功效。本研究采取高通量测序技术获得5个虎杖品种的叶绿体全基因组序列,并与NCBI已公布的蓼族何首乌(Fallopia multiflora)和金线草(Antenoron filiforme)等植物的叶绿体全基因组序列进行了基因组学和系统发育分析。通过基因组学分析发现,5种虎杖的叶绿体基因组大小有163 376 bp和163 371 bp两种情况,并呈现出典型的环状四分体结构,85 784 bp的一条较长的单拷贝区(large single-copy region,LSC),18 616 bp的一条较短的单拷贝区(small single-copy region,SSC),还有两条长度一致的反向重复区,分别为IRa区和IRb区相间隔分布。通过注释得到161个基因,其中蛋白编码基因106个,rRNA编码基因10个,tRNA编码基因45个。总GC含量为36.7%,其中LSC、SSC和IR区域的GC含量分别为34.8%、30.7%和42.7%。对比不同虎杖品种叶绿体的全基因组分析发现,trnk-UUU、rpoC1、petD、rpl16、ndhA、rpl12基因的编码区发生了变异。系统发育分析显示,虎杖5个品种聚为一枝,处在已知11种蓼族材料最原始的位置,与何首乌构成姐妹群。
宋亚楠,罗涛,赵春超,季春丽,张春辉,马瑞燕,崔红利,李润植
2022, 38(5):1965-1980. DOI: 10.13345/j.cjb.210811 CSTR: 32114.14.j.cjb.210811
摘要:WRKY是植物特有的一个转录因子超家族,参与植物生长发育、物质代谢以及生物和非生物胁迫响应等多种生物学过程的调控。尽管WRKY转录因子基因已在高等植物广泛表征,然而有关真核藻类WRKY却知之甚少。采用多序列比对、系统进化和保守域分析等技术对30种真核藻类WRKY进行全基因组鉴定,共获得24个WRKY成员,均来自绿藻门(Chlorophyta)藻类。红藻门(Rhodophyta)、灰藻门(Glaucophyta)和硅藻门(Bacillariophyta)等藻类未检测到WRKY。24个WRKY成员均具有保守结构域七肽序列WRKYGQ (E/A/H/N) K和锌指基序C-X4-5-C-X22-23-H-X-H,分别归类于Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb和R组。高含虾青素的雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)含有2个Ⅰ类WRKY成员(HaeWRKY-1和HaeWRKY-2)。进一步克隆HaeWRKY-1和HaeWRKY-2基因编码序列,构建原核表达载体在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,并通过Ni-NTA亲和层析获得纯化的HaeWRKY融合蛋白。雨生红球藻在正常培养条件下,HaeWRKY-1表达量显著高于HaeWRKY-2。高光逆境胁迫显著上调HaeWRKY-1表达和下调HaeWRKY-2表达。HaeWRKY基因启动子含有多个光、乙烯、脱落酸(abscisic acid,ABA)以及逆境响应顺式元件。特别在HaeWRKY-2启动子区未检测到W-box顺式元件,但HaeWRKY-1和控制虾青素生物合成关键酶基因HaeBKT、HaePSY基因启动子含有W-box元件。基于本研究及前人的发现,我们推测高光胁迫下HaeWRKY-2低表达可能导致HaeWRKY-1的上调表达,HaeWRKY-1进而上调虾青素合成关键基因(HaeBKT、HaePSY等)表达,促进虾青素合成积累。这为深入解析雨生红球藻高光胁迫响应及虾青素合成的调控机制提供了新思路。
张申立,许倩茹,杨继飞,李青梅,孙亚宁,李雪洋,王雅楠,牛香香,屈小天,陈金炫,张二芹,张改平
2022, 38(5):1981-1993. DOI: 10.13345/j.cjb.210629 CSTR: 32114.14.j.cjb.210629
摘要:本研究旨在利用水稻胚乳生物反应器表达新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV) HN蛋白,建立一种NDV抗体半定量、快速免疫层析检测方法。通过MlyⅠ和XhoⅠ双酶切重组质粒pUC57-HN,NaeⅠ和XhoⅠ双酶切包含有启动子、信号肽和终止子的pMP3中间载体,分别回收HN和pMP3片段并进行连接,构成重组质粒pMP3-HN1。然后利用EcoRⅠ和Hind Ⅲ双酶切pMP3-HN1和植物载体pCAMBIA1300,将HN1基因成功连接到pCAMBIA1300上,采用电转化方法将重组质粒pCAMBIA1300-HN1导入根癌农杆菌EHA105。通过农杆菌介导法将pCAMBIA1300-HN1转入水稻愈伤组织。经过暗培养、愈伤筛选、分化、生根和移栽,4个月后获得转基因水稻种子。经PCR鉴定,HN基因已插入到水稻基因组中。SDS-PAGE和Western blotting鉴定结果表明,水稻胚乳成功表达了HN蛋白,且该蛋白通过SP阳离子层析和凝胶过滤层析,其纯度达到90%以上。根据国家制定的新城疫血凝抑制(hemagglutination inhibition,HI)试验诊断技术标准(HI≥4log2,检测的抗体为阳性),利用胶体金标记HN蛋白,通过双抗夹心法制备NDV抗体半定量快速检测试纸。结果显示:试纸与其他病毒的阳性血清无交叉反应,且试纸对新城疫标准阳性血清的敏感性可达到1:102 400。根据308份临床血清的检测结果,NDV抗体试纸与和HI试验的符合率为97.08%,Kappa值为0.942。综上所述,获得了高纯度水稻胚乳表达的重组HN蛋白,并研制了一种简单、快速、灵敏度高、特异性强的半定量免疫层析试纸。该试纸能够初步应用于新城疫疫苗的免疫评价。
2022, 38(5):1994-2002. DOI: 10.13345/j.cjb.210624 CSTR: 32114.14.j.cjb.210624
摘要:胶体微晶纤维素(avicel)是一种由微晶纤维素(microcrystalline cellulose,MCC)和羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose,CMC)制成的混合物,可用于病毒蚀斑测定。常用的avicel由FMC公司生产,其MCC和CMC比例相对固定,无法很好地适应所有类型病毒的蚀斑测定实验。本研究通过对比不同的MCC和CMC配制比例对avicel在病毒蚀斑测定作用的影响,建立了一种操作简便、实用性好和稳定性好的改良avicel病毒蚀斑测定法。为了配制不同浓度MCC和CMC的混合物,本研究制备出12种2×avicel覆盖层,测定其总体黏度及底层黏度,评估其与传统覆盖层相比,使用时的操作难易程度。进一步将12种2×avicel覆盖层制备成avicel-DMEM营养覆盖层,测定96孔板中猪流行性腹泻病毒滴度,比较12种avicel覆盖层及传统覆盖层蚀斑大小、清晰度、稳定性及滴度准确性等的差异,筛选出最佳测定方法。结果显示,12种2×avicel覆盖层中,除4.8% MCC+1.4% CMC和4.8% MCC+1.0% CMC外,其余2×avicel覆盖层在实际使用中均比2×CMC覆盖层更容易吸取和配制营养覆盖层。最后,利用avicel病毒蚀斑测定法测定96孔板中猪流行性腹泻病毒滴度,结果显示CMC浓度越高蚀斑越小,其中终浓度为0.6% MCC+0.7% CMC的avicel覆盖层测定蚀斑染色最清晰,准确度与传统覆盖层相似,但操作较传统覆盖层更简便。综上所述,本研究建立了一种操作简便、实用性好和稳定性好的改良avicel病毒蚀斑测定法,为病毒的病原学、抗病毒药物及疫苗等相关研究的展开提供了良好的实验基础。
2022, 38(5):2003-2011. DOI: 10.13345/j.cjb.210749 CSTR: 32114.14.j.cjb.210749
摘要:近年来,全球生物安全形势日趋严峻,重大传染病疫情、生物技术误用和谬用、生物武器等生物安全威胁不断显现,生物安全已跃升为我国国家安全的重要组成部分;而与此同时,生物安全作为一门新兴的交叉型学科,其教育体系的建立与完善还处于起步阶段。受国内外生物安全形势、生物安全产业发展以及国家安全学学科设立的影响,凸显了我国在生物安全这一交叉领域的人才储备的短板和不足。尤其在新工科建设背景下,更加显现出生物安全人才培养的重要性。本文根据作者在实际教学中的经验,从建立交叉融合课程体系、构建创新性教学模式、探索通识教育改革方案和完善持续改进机制等几个方面,系统介绍了新工科背景下完善生物安全领域人才体系的具体措施。
2022, 38(5):2012-2018. DOI: 10.13345/j.cjb.210525 CSTR: 32114.14.j.cjb.210525
摘要:植物生物学是生物科学专业的专业基础课程。在发育生物学思想的指导下我们已构建了全面、系统、动态的植物生物学新教学体系。针对目前课程教学模式中存在的实体课堂教学模式单一、传授式教学学生听课不认真,理论课和实验课在内容和时间上的不匹配,野外实习时间短、认识植物片面、难以学以致用等问题,作者进行了教学模式改革和实践,提出了适合生物科学专业的教学新策略:实体课堂讲授与精品慕课(massive open online courses,MOOC)相结合,增加翻转课堂;理论课与实验课相结合,边讲边看;利用校园和植物园分别在早春、初夏和夏秋进行多次植物认知实习,野外实习中关注不同生境下的植物类型及其适应环境的特点。经两轮的教学实践表明,改革后在理论教学中提高了学生的学习兴趣,在实验教学中加强了能力训练,在认知实习中让学生对植物有了全面认识。该教学模式满足了素质教育的要求,进一步提高了植物生物学教学的质量,为学生后续学习其他基础课程和专业课程奠定基础。
2022, 38(5):2019-2025. DOI: 10.13345/j.cjb.210751 CSTR: 32114.14.j.cjb.210751
摘要:当前大学教育中,劳动教育的实际施行与劳动教育的重要性仍不匹配,主要表现为劳动教育观念未与时俱进、劳动教育形式单一和劳动教育资源缺乏,与当前社会的专业性、创造性劳动需求仍有较大差距。将劳动教育与专业教育相融合将是解决上述问题的有效途径之一。两者的融合不仅可以丰富劳动教育和专业教育的教学形式,使专业教育和劳动教育互相促进,而且可以使劳动教育结合专业知识和专业技能,兼具传统劳动教育的要素和创造性劳动的时代需求。文中重点介绍了生物统计学课程教育中融合劳动教育的设计和实践方法,并分析了两者互相促进的途径及效果。
2022, 38(5):2026-2032. DOI: 10.13345/j.cjb.210884 CSTR: 32114.14.j.cjb.210884
摘要:全国大学生生命科学竞赛历经5届赛事,已成为国内最具规模和影响力的生命科学领域赛事。竞赛坚持“兴趣驱动、科学探究、过程评价、能力提升”的方针,竞赛的举办有效提升了高校生命科学类专业人才培养质量。本文介绍了竞赛的发展、组织和管理,总结了竞赛的组织特色,可为各高校竞赛组织和学生参赛提供指导,助力全国高校生命科学领域的人才培养。
2022, 38(5):2033-2041. DOI: 10.13345/j.cjb.210559 CSTR: 32114.14.j.cjb.210559
摘要:探究基于内蒙古民族大学优慕课平台混合式教学模式在“兽医免疫学”课程中的教学效果。选取内蒙古民族大学动物医学专业两个班级本科生为研究对象,分别对传统教学(对照组)和混合式教学(实验组)的教学效果进行比较分析。分析结果表明,混合式教学模式可以有效提升课程内容的掌握能力。通过问卷调查得知,大部分学生赞成今后继续以混合式教学模式授课。优慕课混合式教学模式在本门课程中激励了学生主动学习态度,有助于培养创新意识和自我管理能力较强的高校人才。
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