2022, 38(8):2681-2686. DOI: 10.13345/j.cjb.220576
摘要:
2022, 38(8):2687-2699. DOI: 10.13345/j.cjb.210943
摘要:转录因子(transcription factor,TF)是一类能够与特定部位结合,调控目的基因特定表达的具有特殊结构的蛋白质分子。NAC (NAM、ATAF1/2、CUC1/2)转录因子作为植物特有的一类转录因子家族,由保守的N端结构域和高度可变的C端转录激活域组成,参与植物生长发育、生物及非生物胁迫等反应过程,在植物花的发育过程中具有重要的调控作用。本文就NAC转录因子的发现、结构及其对花药发育、其他花器官发育、开花时间的调控作用等方面进行总结,以期为解析NAC转录因子在植物花发育中的调控机制以及完善调控网络提供理论依据。
2022, 38(8):2700-2712. DOI: 10.13345/j.cjb.220099
摘要:GLKs (GOLDEN 2-LIKEs)是一类植物特有的转录因子,靶向调控光合作用相关基因的表达,调控叶绿体的发育、分化并维持其机能,并参与调节果实的营养积累、叶片衰老、免疫反应及逆境胁迫应答等。GLKs受多种激素或环境因子的影响,是植物细胞调控网络的关键节点,也是改造作物光合能力的重要基因。基于国内外在植物GLKs研究中取得的众多进展,文中全面阐述了GLKs基因的生物学功能、分子机制及其育种实践,并构建GLKs介导的信号网络模型,为后期GLKs的理论与应用研究提供借鉴。
丁霄,潘转霞,杨六六,罗晓丽,姜南,竹梦婕,吴翠翠,兰刚,李朋波
2022, 38(8):2713-2724. DOI: 10.13345/j.cjb.220040
摘要:基因编辑技术自问世以来就一直作为生物技术领域的研究热点。基因编辑工具成簇的规律间隔短回文重复序列及其相关系统(CRISPR/Cas系统)具有特异性、简便性和灵活性等优点,为研究人员提供了丰富的遗传操作工具,也让CRISPR/Cas系统的应用在多种生物中得到了飞速发展。特别是将转录激活因子与失活的Cas蛋白结合,可在RNA转录水平实现基因表达特异性调控,为生物技术在医学研究及农业领域的发展做出了重要的贡献。外源基因的过表达是验证基因功能和基因调控的常用方法,然而由于载体容量的限制难以实现多基因过表达。基于CRISPR/Cas9激活系统可在不同向导RNA的引导下对多个基因进行调控,实现调控水平验证基因功能。本文通过对CRISPR/Cas9激活系统组成及不同激活策略进行总结,整理针对过度激活的解决方案,为CRISPR/Cas9激活系统应用于棉花遗传改良及除草剂抗性研究提供更多参考。
2022, 38(8):2725-2737. DOI: 10.13345/j.cjb.220072
摘要:铁(Fe)是重要的微量元素,参与植物的许多重要生理和代谢过程如光合作用、呼吸作用和氮代谢等。植物通过对铁的吸收、转运、贮存、再分配来维持体内的铁稳态。植物体的铁代谢受到严格的调控。铁调节转录因子和铁转运蛋白构成了植物吸收、运输铁的调控网络,贮铁蛋白和铁转运蛋白共同调节植物高铁反应。近年来,脱落酸(abscisic acid,ABA)参与调节植物铁代谢的研究取得了重要进展。ABA可能作为信号调节Fe的吸收、运输和再利用环节,或通过调节植物体内氧化应激状态缓解植物的铁胁迫症状。为了加深对植物体ABA与铁代谢串扰的理解,本文从植物的铁吸收转运机制和代谢调控网络、ABA参与植物铁代谢及其介导的铁代谢调控机制等方面进行了综述。重点讨论了ABA与FER样缺铁诱导转录因子(FER-like iron deficiency-induced transcription factor,FIT)、铁调转运蛋白1(iron-regulated transporter 1,IRT1)以及缺铁氧化应激之间的关系,并对未来的研究方向进行了展望。
2022, 38(8):2738-2753. DOI: 10.13345/j.cjb.210832
摘要:白条黄单胞菌((Xanthomonas albilineans(Ashby) Downson))是我国进境植物检疫性有害生物,其引起的甘蔗白条病是甘蔗上最重要的细菌病害。白条黄单胞菌产生一种高效的植物毒素/抗生素,称为白条素(Albicidin)。作为引起甘蔗白条病的致病因子,白条素通过抑制质体DNA回旋酶阻碍叶绿体分化,导致叶面出现典型的白色条纹症状,同时白条素的抗菌活性也赋予白条黄单胞菌在其定殖甘蔗过程中对抗其他细菌的竞争优势。此外,在纳摩尔浓度下,白条素对人类各种革兰氏阳性和革兰氏阴性病原细菌具有快速杀菌作用,使其成为具有潜在临床应用价值的抗菌药物。文中综述了该毒素的分子结构、传统提取方法、作用机制、生物合成基因及途径和化学合成方法及改良现状,以期为甘蔗白条病的防治及医用新型抗菌素的开发提供参考。
2022, 38(8):2754-2766. DOI: 10.13345/j.cjb.210954
摘要:酸铝胁迫是限制植物正常生长发育的重要非生物胁迫因子,严重制约了我国酸性土壤地区的农业生产水平。植物抵御酸铝胁迫的形式复杂多样,如分泌有机酸、提高根际pH、分泌黏液、细胞壁对Al3+的固定、有机酸对细胞溶质中Al3+的螯合与液泡区隔化等。现有研究多集中于常规生理特征分析,缺乏深入的分子生物学解析。基于此,本文对国内外植物适应酸铝胁迫机理的相关研究进行了归纳和总结,从酸铝胁迫对植物生长与生理代谢的影响、植物适应酸铝胁迫最主要的两种生理机制(Al排除机制、Al耐受机制)以及分子水平上调控相关耐铝基因进行了综述。最后针对现有研究的不足提出了展望,以期为深入揭示植物适应酸铝胁迫的机理以及挖掘适于酸土生长的优质作物资源提供理论依据。
2022, 38(8):2767-2783. DOI: 10.13345/j.cjb.210901
摘要:细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)是细胞主动释放的膜结合颗粒。在原核生物和真核生物中,EVs被认为是细胞间进行信息交流的一种方式。EVs具有携带蛋白质、脂质和核酸等生物大分子的能力,可以影响亲本细胞和受体细胞的不同生理功能。其中,EVs携带的microRNA研究报道最多,在生物体生理功能方面发挥着重要作用。卵泡在发育过程中,只有少数卵泡可以充分发育、成熟、排卵,大多数卵泡在发育的不同阶段发生闭锁。在卵泡发育的整个过程中,每一阶段的变化以及卵泡闭锁调控机制还不完全清楚。本文在总结EVs类型、特性、分离方法及用途的基础上,从不同细胞因子、激素方面重点论述了卵泡液中EVs携带的microRNA是如何调控卵泡闭锁,同时对卵泡液EVs携带的microRNA在生殖调控和生殖疾病诊断方面的研究前景进行了展望,对于卵泡发育调控研究以及有效利用研究具有一定参考意义。
2022, 38(8):2784-2797. DOI: 10.13345/j.cjb.220364
摘要:重组蛋白为疾病治疗提供了新手段,同时创造了可观的经济效益。利用经济作物(主要是烟草)、谷类作物、豆科作物和蔬菜作物生产具有药用价值的重组蛋白是“分子农业”最热门的研究内容。尽管许多重组蛋白已在植物中表达,但只有一小部分已成功投入使用。为了极大地克服限制植物生产重组蛋白发展的问题,研究人员改进表达系统以增加重组蛋白的产量。本文从分析植物产生重组蛋白产量低和/或生物活性低等问题入手,综述了近些年来解决这些问题的优化策略,同时提出了提高植物生产重组蛋白产量的研究方向。
2022, 38(8):2798-2810. DOI: 10.13345/j.cjb.220127
摘要:多细胞网络分析是一种可用于分析细胞空间结构的方法。器官的功能是由组成它们的细胞决定的,细胞空间排列赋予了器官更高层面的功能。目前关于植物细胞的空间排列结构是如何影响器官的机理仍然知之甚少。通过对植株进行3D扫描提取细胞网络模型用于多细胞网络分析,可深入揭示植物发育机制,并为人工合成植物多细胞系统提供参考。本文回顾了多细胞模型的发展历程,总结了多细胞网络分析的流程,并阐述了多细胞网络分析在植物生长发育中的发展与应用。此外,本文还对植物多细胞网络分析未来的发展趋势进行了展望。
2022, 38(8):2811-2820. DOI: 10.13345/j.cjb.220094
摘要:大肠杆菌生物膜是由聚集于特定介质上的大肠杆菌菌体细胞相互黏附并分泌胞外基质聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)而产生的一种结构复杂的膜状聚集物。感染宿主后的致病性大肠杆菌在形成生物膜后会极大地逃避免疫系统以及环境中各种有害因素对其的影响,对宿主造成持续甚至致命的伤害。环二鸟苷酸(cyclic diguanosine monophosphate,c-di-GMP)是广泛存在于细菌中的第二信使,在调节生物膜形成过程中起到至关重要的作用。基于此,本文对近些年来有关c-di-GMP对大肠杆菌生物膜形成过程中菌体的运动、黏附以及EPS产生机制的研究进行了综述,以期为从c-di-GMP角度抑制大肠杆菌生物膜提供依据和思路。
廖才江,李会,王士源,熊静,梅翠,刘丹,何玉张,彭练慈,宋振辉,陈红伟
2022, 38(8):2821-2839. DOI: 10.13345/j.cjb.210895
摘要:益生菌可改善机体微生态平衡,在促进营养吸收、控制肠道感染和调节免疫功能等方面具有特殊的功效,但存在胃肠道环境难定植、口服生物利用度低等问题。生物被膜是多个细菌黏附于非生物或生物表面,分泌胞外聚合物(extracellular polymeric substances),并将自身包裹其中形成的一种有组织的细菌集团,包含胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)、蛋白质、胞外DNA (extracellular deoxyribonucleic acid,eDNA)和脂质等多种组成成分,是一个具有三维立体空间结构的聚集体。被膜状态的益生菌较浮游菌在抗逆性、对抗病原菌和调节免疫功能等方面具有明显优势,这些特点为新型益生菌的开发提供了新的研究思路。本文阐述了被膜状态益生菌的优势,重点介绍了促进益生菌生物被膜形成的活性物及其形成机制,简述了益生菌生物被膜的安全性问题。当前,益生菌生物被膜的研究尚处于起步阶段,希望本文能为该领域未来的研究提供参考。
2022, 38(8):2840-2856. DOI: 10.13345/j.cjb.220143
摘要:细菌生物被膜的形成与其致病性、耐药性密切相关,在许多由细菌导致的慢性、亚慢性感染中发挥着重要作用。动物模型广泛应用于细菌生物被膜相关感染的研究中,为其致病机理和控制策略的探究提供了强有力的科学工具。因此,本文系统阐述了哺乳类(鼠、兔、猪等)和非哺乳类(黑腹果蝇、斑马鱼、秀丽隐杆线虫等)动物模型在细菌生物被膜相关研究中的应用,并对动物模型在细菌生物被膜研究中的应用前景进行了展望,以期为研究由生物被膜导致的相关感染而选择理想动物模型提供理论支撑,从而对生物被膜感染导致的潜在危害进行防控。
2022, 38(8):2857-2871. DOI: 10.13345/j.cjb.220146
摘要:随着疫苗研发技术的发展,新型疫苗在传染病的预防中得到了广泛应用。由于新型疫苗安全性良好,因此其在烈性病疫苗的应用中有着得天独厚的优势,然而研制新型疫苗的前提是筛选出保护性抗原。随着各种组学研究的发展,针对真核生物的多种生物信息学方法代表着最前沿的技术手段。相对于真核细胞,病毒具有更为简单的结构,对应着相对简单的研究方法,未来的保护性抗原筛选策略,需要结合生物信息学和传统分子生物学方法的优势。本文分别从宿主和病毒入手,论述了病毒保护性抗原的筛选策略,列举了一系列基于真核细胞开发的可能用于保护性抗原筛选的生物信息学方法,并总结了应用保护性抗原进行新型疫苗设计的案例,以便加深对病毒保护性抗原筛选策略的认知,为新型疫苗的研发提供借鉴。
王健,张婧,李坤,孙普,李国秀,李娇阳,曹轶梅,赵志荀,袁红,付元芳,李平花,李冬,刘在新,卢曾军
2022, 38(8):2872-2882. DOI: 10.13345/j.cjb.210856
摘要:猪繁殖与呼吸综合征(porcine reproductive and respiratory syndrome,PRRS)是由猪繁殖与呼吸综合征病毒(porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)引起的高度接触性传染疾病,对社会经济造成重大损失。目前并未获得有效的中和抗体应用于科研及治疗中,所以建立一种筛选具有中和活性的单克隆抗体的方法,对PRRSV防治及抗原位点筛选具有重要意义。单克隆抗体在人类和动物的众多疾病治疗及诊断中得到广泛应用,而针对不同病原如何筛选出有效的中和抗体是目前急需解决的问题。在单克隆抗体筛选的众多方法中,B细胞永生化方法是一种有效的且大概率能获得单克隆中和抗体的方法。通过将bcl-6和bcl-xl两个基因中间通过f2a序列连接后构建到一个载体上,进行逆转录病毒包装。包装成熟的逆转录病毒感染免疫PRRSV的猪源淋巴细胞,并使用加入CD40L和IL21细胞因子的完全培养基培养,然后使用CD21作为筛选标记通过磁珠法进行B细胞筛选,最后对筛选得到的B细胞单克隆化并进行检测,验证是否有抗体分泌。结果显示,构建的质粒不论单独转染还是与病毒包装时的两种质粒共同转染,均可以成功表达,且包装病毒可成功感染细胞。感染后的淋巴细胞可以检测到抗体分泌,进一步筛选得到的B细胞也可以检测到抗体分泌。因此,本研究成功建立了一种针对PRRSV的单克隆抗体筛选方法。
2022, 38(8):2883-2890. DOI: 10.13345/j.cjb.220218
摘要:非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)的感染导致猪的死亡率高达100%,给养猪业造成毁灭性灾难。因此,开展针对ASFV感染复制的研究有着重大的意义。目前发现ASFV有超过150个开放阅读框,其中D117L基因编码的内囊膜蛋白p17参与病毒二十面体结构的形成,但是对p17调控宿主细胞功能的机制知之甚少。研究通过免疫沉淀技术联合蛋白质谱分析,初步筛选出与ASFV p17潜在的宿主互作蛋白。通过进一步免疫共沉淀技术和激光共聚焦实验确认了p17与线粒体外膜蛋白TOMM70(translocase of outer mitochondrial membrane 70)、热休克蛋白HSPA8(heat shock 70 kDa protein 8)的互作。该研究为进一步探索p17在ASFV感染过程中的功能提供了重要信息。
段滇宁,沈华伟,潘艳敏,冯睿,张霖,陆灵光,刘建奎,邱龙新,陈洪博
2022, 38(8):2891-2901. DOI: 10.13345/j.cjb.220239
摘要:为研究miR-125a-5p在猪圆环病毒2型(porcine circovirus type 2,PCV2)诱导淋巴细胞凋亡中的作用及其作用机制,以PCV2感染PK-15细胞外泌体孵育的淋巴细胞为研究对象,采用流式细胞术、蛋白质免疫印迹试验(Western blotting)和实时荧光定量PCR,检测淋巴细胞凋亡率及凋亡相关miRNA表达;合成miR-125a-5p模拟物和抑制物转染PK-15细胞,检测miR-125a-5p过表达或抑制表达后细胞凋亡率;采用生物信息学方法预测miR-125a-5p的靶基因,双荧光素酶报告基因检测miR-125a-5p对靶基因的调控;Western blotting检测外泌体孵育淋巴细胞的线粒体凋亡信号通路相关蛋白Bcl-2、Bax、细胞色素C和caspase-3的表达。结果显示,感染PCV2的PK-15细胞分泌的外泌体极显著提高淋巴细胞凋亡率,在一定浓度范围内呈剂量依赖性;与PCV2诱导细胞凋亡相关的miRNA中,miR-125a-5p表达量极显著升高,miR-125a-5p模拟物转染细胞后极显著提高细胞凋亡率;利用TargetScan预测发现,miR-125a-5p与Bcl-2 3'UTR区有结合位点,miR-125a-5p模拟物极显著抑制pmir-Bcl-2 3'UTR-WT荧光素酶活性,对pmir-Bcl-2 3'UTR-MuT的荧光素酶活性无明显改变;外泌体孵育的淋巴细胞Bcl-2表达量显著降低,Bax、细胞色素C的释放和caspase-3表达量显著升高,Bcl-2/Bax的比值极显著降低。这表明,PCV2通过外泌体诱导淋巴细胞上调miR-125a-5p的表达,进而抑制Bcl-2 mRNA和蛋白表达,激活淋巴细胞线粒体凋亡通路诱导细胞凋亡。
2022, 38(8):2902-2911. DOI: 10.13345/j.cjb.220160
摘要:为了评价基因Ⅰ型乙型脑炎病毒prM-E DNA疫苗与prM和EⅢ融合抗原亚单位疫苗采用DNA初免-蛋白加强免疫策略对小鼠的免疫效果,本研究将prM-E融合基因插入到pVAX1真核表达载体中,构建重组表达载体prM-E-pVAX1作为DNA疫苗进行初免,利用原核表达系统获得的prM和EⅢ融合抗原作为亚单位疫苗进行加强免疫。将32只4−6周龄雌性BALB/c小鼠随机分成4组,设置prM-E-pVAX1 DNA疫苗组、DNA初免-蛋白加强免疫组、prM和EⅢ融合抗原亚单位疫苗组及pVAX1载体对照组,通过ELISA检测血清中特异性抗体水平;通过噬斑减少中和试验滴定中和抗体滴度;通过细胞因子表达丰度和淋巴细胞增殖试验分析不同疫苗免疫组诱导产生的细胞免疫反应。结果表明,用DNA初免-蛋白加强策略免疫的小鼠诱导产生的中和抗体滴度略高于prM和EⅢ融合抗原亚单位疫苗免疫组,显著高于prM-E-pVAX1 DNA疫苗免疫组。DNA初免-蛋白加强策略在小鼠模型中诱导产生了有效的Th1/Th2型免疫反应,特别是显著诱导了Th1型细胞免疫反应。本研究为预防流行性乙型脑炎提供了新的免疫策略和理论参考依据。
2022, 38(8):2912-2927. DOI: 10.13345/j.cjb.220228
摘要:极长链多不饱和脂肪酸(very long chain polyunsaturated fatty acids,VLC-PUFAs)是哺乳动物视网膜、睾丸等极少数组织中特有的脂肪酸,其生物合成的关键酶为极长链脂肪酸延长酶4(very long chain fatty acid elongase 4,Elovl4)。建立组织特异性敲除Elovl4基因的动物模型有利于深入研究VLC-PUFAs的生物学功能,因此,本研究基于Cre/loxP系统,先分别构建了Stra8-Cre小鼠和Elovl4 floxed小鼠,通过杂交获得(Elovl4[flox/+],Stra8-Cre)杂合子基因敲除小鼠,再选择雌鼠与Elovl4 floxed纯合子雄鼠即Elovl4 [flox/flox]雄鼠杂交,通过基因型鉴定筛选获得(Elovl4[flox/flox], Stra8-Cre)纯合子小鼠。利用RT-PCR、qRT-PCR、Western blotting、免疫组化和免疫荧光检测Elovl4在睾丸组织中的敲除效率,结果表明,无论是杂合子还是纯合子基因敲除小鼠,其睾丸组织中Elovl4的表达在mRNA及蛋白水平显著下调,但其他组织未受影响。本研究成功构建了睾丸组织特异性敲除Elovl4基因小鼠,为后续研究VLC-PUFAs对雄性小鼠生殖功能的影响及相关分子机制提供可靠的动物模型。
2022, 38(8):2928-2938. DOI: 10.13345/j.cjb.220272
摘要:本研究旨在克隆鸡foxp3 (chfoxp3)基因全长编码区序列(coding sequence,CDS),并对其进行生物信息学及组织表达谱分析。以50日龄无特定病原鸡为样本,从脾脏组织中克隆chfoxp3基因全长CDS序列,利用在线工具和软件对chFoxp3进行生物信息学分析,以实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术检测chfoxp3基因在鸡各组织中的表达分布情况。研究结果表明,chfoxp3基因包含882 bp的开放阅读框,编码293个氨基酸,chFoxp3分子质量为33.44 kDa,属于亲水蛋白;chFoxp3具有Fox转录因子家族典型的forkhead结构域,含有核定位信号;其二级结构由α-螺旋(29.35%)、延伸链(10.92%)、β-转角(5.12%)和无规则卷曲(54.61%)组成;chfoxp3在不同组织中表达有差异,在鸡心脏及胰腺中表达水平较高,显著高于脾脏、法氏囊以及胸腺等免疫器官(P<0.01),这一特点明显区别于哺乳动物;通过系统进化树分析发现,鸡Foxp3与其他野禽属于相同分支,但与哺乳动物相差较远。这些研究结果为进一步深入研究chFoxp3的免疫调节功能奠定了基础。
2022, 38(8):2939-2947. DOI: 10.13345/j.cjb.220299
摘要:本研究旨在探究山羊转录激活因子3(activating transcription factor 3,ATF3)对肌内前体脂肪细胞分化的影响,并从分子水平阐明其可能作用途径。利用基因重组方法构建pEGFP-N1-ATF3过表达重组质粒,脂质体转染肌内前体脂肪细胞,通过油红O脂肪染色法从细胞形态学水平确定对分化的影响,利用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)技术检测脂肪细胞分化标记基因相对表达水平,从分子水平确定对分化的影响。最终成功构建pEGFP-N1-ATF3过表达载体,转染山羊肌内前体脂肪细胞后发现脂滴积聚被抑制,qRT-PCR检测到脂肪细胞分化标志基因PPARγ、C/EBPα、SREBP1极显著下调(P<0.01),C/EBPβ、AP2显著下调(P<0.05),通过ALGGEN PROMO程序预测PPARγ、C/EBPα和AP2的启动子区域存在ATF3结合位点。研究表明,过表达山羊ATF3抑制肌内前体脂肪细胞脂滴积聚,这种作用通过下调PPARγ、C/EBPα和AP2来实现,研究结果为阐明山羊ATF3调控肌内前体脂肪细胞分化机制提供重要的基础数据。
徐嫄,杨延丽,邹兴启,李翠,朱元源,秦义娴,李琰,盛亚男,刘业兵,彭国瑞,徐小艾,张松平,赵启祖
2022, 38(8):2948-2958. DOI: 10.13345/j.cjb.210937
摘要:本文旨在建立基于高效体积排阻色谱(high-performance size-exclusion chromatography,HPSEC)偶联多角度激光散射仪(multi-angle laser light scattering,MALLS)的猪圆环病毒2型(porcine circovirus type 2,PCV2)疫苗抗原检测方法。以纯化的PCV2灭活病毒及病毒样颗粒(virus-like particles,VLP)为参照,对4家生产企业的2种PCV2灭活病毒疫苗(a、b)及VLP疫苗(c、d)破乳后进行HPSEC-MALLS检测及分子量分析;结合PCV2抗原检测卡、Western blotting和透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM),鉴定了特征色谱峰;考察了方法的重复性和检测线性。结果表明,两家企业生产的PCV2灭活病毒疫苗破乳液水相经HPSEC分离,在保留时间约13.3 min处出现抗原特征峰;MALLS计算该色谱峰分子量分别为2.61×106(±4.34%) Da和2.40×106(±2.51%) Da。两种VLP疫苗也在13.3 min处出现抗原特征峰,分子量分别为2.09×106(±2.94%) Da和2.88×106(±11.85%) Da,接近PCV2的理论分子量;同时在保留时间约11.4 min处也出现色谱峰,经检测分子量为4.37×106(±0.42%) Da,TEM表征显示为VLP二聚体。取疫苗d和PCV2 VLP纯品进行重复检测,抗原色谱峰面积的RSD(n=3)均小于1.5%,重复性好;将PCV2 VLP纯品梯度稀释检测,VLP及其多聚体的色谱峰面积与浓度均呈良好的线性关系,R2分别为0.999及0.997,能够满足定量及多聚体含量分析。该方法有望成为一种准确、高效的PCV2疫苗的体外评价方法,用于质量评价与提升。
2022, 38(8):2959-2973. DOI: 10.13345/j.cjb.210839
摘要:本研究旨在克隆获取山羊ST13基因完整的蛋白质编码区(sequence coding for aminoacids in protein,CDS)序列,并对其进行表达特性分析,同时探究该基因在不同组织和诱导分化不同阶段的山羊皮下前体脂肪细胞中的表达规律。利用逆转录PCR (reverse transcription PCR,RT-PCR)技术克隆ST13基因,利用在线工具和软件对该基因序列进行生物信息学分析,利用实时荧光定量RT-PCR (quantitative RT-PCR,qRT-PCR)技术检测其在山羊各个组织及皮下前体脂肪细胞不同分化阶段中的表达规律。克隆获得山羊ST13基因序列长度为1 380 bp,其CDS区长度为1 101 bp,共编码366个氨基酸;蛋白预测结果显示,ST13蛋白存在26个磷酸化位点,部分序列有强烈的亲水性和不稳定性,并且属于非跨膜和非分泌蛋白;亚细胞定位预测显示,ST13大部分分布在细胞核中,占69.6%;进化树显示,山羊ST13与绵羊的亲缘关系最近;组织表达谱显示,ST13基因在山羊心、肝、脾、肺、肾等13种组织中均有表达,尤其在臂三头肌和皮下脂肪中的表达量最高(P<0.01),在心、肝、脾、肺、肾、大肠、小肠和胰腺中的表达量无显著性差异(P>0.05);时序表达谱显示,该基因在诱导分化后的脂肪细胞中表达上调,在诱导分化第108小时表达最高,显著高于其他诱导分化时间段(P<0.01);研究表明,该基因在山羊组织中广泛表达,对山羊皮下脂肪细胞分化过程有重要调控作用。
2022, 38(8):2974-2988. DOI: 10.13345/j.cjb.220114
摘要:TCP (teosinte branched1/cincinnata/proliferating cell factor)转录因子是植物特有转录因子家族,在植物整个生长发育过程中都有着很重要作用。目前,在茄子(Solanum melongena L.)中还没有关于TCP转录因子的相关报道。本研究利用生物信息学方法在茄子基因组数据库中鉴定出分布于11条染色体上的29个茄子TCP家族基因(eggplant TCP,SmTCP)。研究结果显示,该家族所有成员均含有编码TCP保守结构域的序列。这些成员氨基酸长度范围为201–538 aa,外显子数为1或2。亚细胞定位显示,有3个SmTCP (SmTCP02/03/21)蛋白位于细胞质中,其他SmTCP蛋白都位于细胞核中。系统发育树和序列特征分析均将29个SmTCP基因分成ClassⅠ(PCF)和ClassⅡ(CIN和CYC/TB1)两大类。共线性分析发现,17对(21个)SmTCP基因存在共线性关系,且这些存在共线性关系的基因都属于片段复制。基因表达模式分析显示,29个SmTCP基因家族成员在15个组织或器官中都有表达,但是不同成员的表达模式存在差异,其中CIN亚家族的4个基因(SmTCP18/19/20/25)在3个不同生长期的叶片中均较高表达。SmTCP启动子区域的顺式作用元件分析共发现4类顺式作用元件。本研究从多个角度分析了SmTCP基因分子基础,研究了TCP转录因子对茄子生长发育的影响,为茄子分子育种提供理论参考。
杜国宁,相杰,林顺钰,孔祥远,武秀玲,管学东,朱虹,王晶珊,乔利仙,隋炯明,赵春梅
2022, 38(8):2989-2998. DOI: 10.13345/j.cjb.210656
摘要:为研究花生小GTP结合蛋白基因AhRabG3f对盐胁迫响应的分子机制,文中克隆了花生AhRabG3f基因起始密码子上游1 914 bp的启动子片段(3f-P)。将该启动子5'末端截短获得5个片段(3f-P1-3f-P5),长度分别为1 729、1 379、666、510、179 bp。构建了将这6个启动子片段与gus基因融合的植物表达载体,利用农杆菌介导法转化烟草。对转基因烟草进行GUS表达分析和酶活性检测,结果表明,在转入各启动子片段的烟草中,都能检测到gus基因的表达,其中全长启动子3f-P的驱动活性最弱,而截短片段3f-P3的驱动活性最强。对转基因烟草进行盐胁迫处理后,3f-P、3f-P1、3f-P2和3f-P3所驱动GUS酶活性是未经盐诱导的3.3、1.2、1.9、1.2倍,表明AhRabG3f启动子是盐诱导型的,在3f-P至3f-P3之间可能存在对盐响应的正调控元件。通过对盐胁迫处理后各启动子片段驱动的GUS活性分析,推测在AhRabG3f启动子上游1 930–1 745 bp、682–526 bp之间存在可能对盐响应的正调控元件MYB、GT1和富含TC的重复序列,1 395–682 bp之间存在可能对盐响应的负调控元件MYC。研究结果可为利用诱导型启动子调控花生的耐盐性提供指导。
2022, 38(8):2999-3013. DOI: 10.13345/j.cjb.210876
摘要:为探讨扁果草(Isopyrum anemonoides)叶绿体基因组特征及该属物种的系统发育关系,采用Illumina Hiseq高通量测序技术,对扁果草进行全基因组测序,组装、注释和完成扁果草叶绿体全基因组图谱绘制。结果显示,扁果草叶绿体全基因组总长161 034 bp,为典型的四分体结构,包含85个蛋白编码基因、37个转运RNA和8个核糖体RNA。共检测到44个散在重复序列和47个简单重复序列。此外,扁果草叶绿体基因组中共包含53 678个密码子,其中编码亮氨酸的密码子最多(5 251个),编码色氨酸的密码子最少(712个)。共线性分析结果显示,扁果草与近缘种叶绿体基因组中不存在倒位或重排现象。系统发育分析表明,扁果草并未与该属的东北扁果草(I.manshuricum)聚在一个分支上,而是与假耧斗菜(Paraquilegia microphylla)有很近的亲缘关系。本研究为开展后续的扁果草属物种鉴定、系统发育研究提供基础资料。
2022, 38(8):3014-3028. DOI: 10.13345/j.cjb.220033
摘要:紫苏(Perilla frutescens)是一种重要食药同源油料作物,种子含油量高达46%−58%,其中α-亚麻酸(C18:3)含量占60%以上。溶血磷脂酸酰基转移酶(lysophosphatidic acid acyltransferase,LPAT)是植物种子三酰基甘油组装过程中的一类关键限速酶。本研究从紫苏发育种子中克隆了其编码基因(PfLPAT2),并利用qRT-PCR技术检测PfLPAT2基因在紫苏不同组织及不同发育时期种子的表达特性。构建PfLPAT2/GFP融合表达载体并通过农杆菌介导瞬时侵染本氏烟草叶片,检测PfLPAT2蛋白的亚细胞定位。构建大肠杆菌(Escherichia coli)表达载体、酵母表达载体和组成型植物过表达载体,分别转化大肠杆菌突变株SM2-1、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)野生型菌株INVSc1和普通烟草(Nicotiana tabacum),分析PfLPAT2蛋白的酶活性及生物学功能。结果表明,紫苏PfLPAT2基因ORF为1 155 bp,编码384个氨基酸。功能结构域预测显示PfLPAT2蛋白具有溶血磷脂酸酰基转移酶典型的保守区。PfLPAT2基因在紫苏根、茎、叶、花和开花后10、20、30、40 d的种子中均有表达,且在开花后20 d的种子中高表达。亚细胞定位结果显示PfLPAT2蛋白定位于细胞质。大肠杆菌功能互补测试表明,PfLPAT2可恢复SM2-1细胞膜脂生物合成,具有LPAT酶活性。与非转基因对照相比,转PfLPAT2基因酵母的总油脂含量显著提高,且脂肪酸各组分的含量发生改变,油酸(C18:1)含量增加明显,预示PfLPAT2对C18:1具有较高的底物偏好性。转基因烟草叶片总脂肪酸含量比对照组提高了约0.42倍,C18:1含量增加了约1倍。转基因株系总脂提高和脂肪酸组分的改变表明PfLPAT2异源表达可以促进宿主油脂合成和健康有益型脂肪酸(C18:1和C18:3)的积累。本研究为深入解析紫苏油脂特别是不饱和脂肪酸合成的分子调控机制和改良油料作物油脂品质提供理论依据和基因元件。
冯俊杰,王远达,邓琴霖,翟海涛,叶旭,魏大勇,王志敏,汤青林
2022, 38(8):3029-3040. DOI: 10.13345/j.cjb.220311
摘要:芥菜(Brassica juncea)是十字花科芸薹属一年或二年生蔬菜,其产品器官的产量和品质会受到开花时间的影响。WRKY家族成员具有响应生物和非生物胁迫、发育调控和信号转导等作用。WRKY75是WRKY家族中能够调节开花的重要成员,但在芥菜中的开花调控机制还未见报道。本研究克隆了芥菜BjuWRKY75基因,发现其编码蛋白具有高度保守的WRKY结构域,属于Ⅱ类WRKY蛋白,与黑芥BniWRKY75同源性最高。BjuWRKY75在花中表达丰度显著高于叶和茎,并且在叶中表达较为稳定。BjuWRKY75定位于细胞核,能够与含有W-box应答元件的开花整合子BjuFT的启动子相互作用,且能转录激活下游基因表达。BjuWRKY75转入拟南芥可显著提早开花。综上说明,BjuWRKY75能够直接靶向BjuFT从而促进开花。这为深入研究BjuWRKY75开花分子调控奠定了基础。
2022, 38(8):3041-3048. DOI: 10.13345/j.cjb.220201
摘要:C型流感病毒是感染人的重要呼吸道病原,也可感染猪、狗等动物。聚合酶是C型流感病毒复制的核心,是研究病毒复制机制的重要靶标。然而目前没有商品化针对C型流感病毒聚合酶的单克隆抗体(monoclonal antibody,MAb),一定程度制约了相关研究的开展。为了制备C型流感病毒碱性聚合酶2(polymerase basic protein 2,PB2)的MAb,本研究依据人酸性核磷酸蛋白32A (human acidic nuclear phosphoprotein 32 family member A,huANP32A)与流感病毒RNA依赖性RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRp)相互作用的特性,利用免疫共沉淀技术在真核表达系统中通过融合Flag标签的huANP32A (huANP32A-Flag)纯化并富集C型流感病毒RdRp (PB1、PB2、P3),并以之作为免疫原免疫BALB/c小鼠,利用间接ELISA与Western blotting方法筛选出6株(7B11-5、8A4-5、13D9-6、8D4-1、8D4-3、9F9-4)能稳定分泌识别PB2 MAb的阳性杂交瘤细胞株。经鉴定7B11-5、8A4-5、8D4-1和8D4-3抗体亚型为IgG1型,13D9-6抗体亚型为IgG2a型,9F9-4抗体亚型为IgG3,轻链均为κ链。进一步选取1株效价高的杂交瘤细胞8D4-1来制备腹水,测定收集的小鼠腹水抗体效价为1︰ 64 000。Western blotting结果显示,制备的MAb能够与C型流感病毒PB2发生特异性免疫反应;激光共聚焦试验结果表明,该MAb可准确检测C型流感病毒PB2的亚细胞定位。本研究通过huANP32A蛋白高效富集了C型流感病毒的RdRp,并以该复合物为抗原制备的PB2 MAb具有较好的特异性,为C型流感病毒聚合酶检测、结构分析及机制研究奠定了基础。
2022, 38(8):3049-3061. DOI: 10.13345/j.cjb.220190
摘要:胞嘧啶甲基化是DNA表观遗传修饰的主要类型之一,在维持正常细胞功能和调控基因表达中具有重要作用。重亚硫酸盐测序法(bisulfite sequencing PCR,BSP)是特异性位点DNA甲基化检测的通用方法,能明确目的片段中每一个CpG位点的甲基化状态,但此方法需要大量的单克隆测序,操作过程较繁琐、成本昂贵。因此,开发准确、高效、便捷的DNA甲基化检测技术对提升表观遗传研究效率具有重要意义。基于本课题组开发的高通量突变类型检测平台Hi-TOM (high-throughput tracking of mutations),我们进一步建立了特定位点DNA甲基化高通量检测平台Hi-Meth (high-throughput detection of DNA methylation)。DNA样品通过重亚硫酸盐处理之后,仅需一轮PCR扩增即可通过Hi-Meth平台获得特定位点DNA甲基化分析结果。利用Hi-Meth平台,对水稻不同基因启动子区域进行了DNA甲基化检测分析,并与基于BSP方法获得的结果进行了比较。结果表明,Hi-Meth策略与BSP策略检测结果基本一致。而且通过Hi-Meth平台可以更准确、便捷地获得特异性位点DNA甲基化分析结果。综上所述,Hi-Meth为特定DNA区域提供了重要的甲基化检测平台,对表观遗传研究具有重要意义。
2022, 38(8):3062-3075. DOI: 10.13345/j.cjb.220240
摘要:为研究溶藻弧菌Ⅲ型分泌系统VcrV基因的功能和生物学特性,采用同源重组技术成功构建了溶藻弧菌缺失株ΔVcrV,并用PCR检测其遗传稳定性。结果显示,缺失株遗传稳定;与野生株相比,生长和自凝集能力无显著变化;但生物膜形成能力降低,半致死剂量升高16.5倍;游动性和涌动性极显著升高,细胞粘附能力极显著降低(P<0.01),对H2O2和NaCl的耐受性降低;对头孢呋辛、麦迪霉素、克林霉素抗生素敏感度上升,对丁胺卡那、多粘菌素B抗生素敏感度降低;活性氧含量极显著降低(P<0.01),脯氨酸、肽聚糖、β-内酰胺酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶指标均极显著升高(P<0.01)。缺失株生物学特性表明,VcrV基因参与溶藻弧菌Ⅲ型分泌系统性的致病性和多种生物学功能。
2022, 38(8):3076-3089. DOI: 10.13345/j.cjb.210920
摘要:肌生长抑制素(myostatin,Mstn)也被称为生长/分化因子-8(GDF-8)。敲减或敲除Mstn基因可促进肌肉发育、降低脂肪含量。本研究利用RNA干扰技术制备Mstn干扰小鼠,随后对其骨骼肌形态、骨骼肌甘油三酯(triglyceride,TG)含量、脂肪酸组成及含量进行了分析。结果显示,与对照组相比,Mstn干扰小鼠肌肉中Mstn的表达减少。小鼠骨骼肌肌纤维的横截面积显著增大,而TG含量显著降低,n-3/n-6和不饱和/饱和脂肪酸比值显著升高。通过实时荧光定量PCR检测脂肪酸代谢相关基因的表达,结果表明脂肪酸分解和转运相关基因表达上调,而脂肪酸合成相关基因表达下调。在这些基因中,与β氧化相关的基因Cpt1b的上调尤为明显。对骨骼肌中CPT1的酶活性进行了检测,结果与基因表达情况一致。为探讨其进一步作用机理,通过染色质免疫沉淀实验发现,Mstn基因下游转录因子SMAD3可与Cpt1b基因的启动子直接结合。上述结果表明,Mstn敲减后主要通过调控其下游转录因子SMAD3与Cpt1b基因启动子的结合,上调Cpt1b的表达,从而促进肌内脂肪酸的β氧化代谢。
2022, 38(8):3090-3098. DOI: 10.13345/j.cjb.220016
摘要:新冠疫情发生之后,线上教学的全面应用给高校教育教学带来了挑战和机遇。后疫情时代,新的教学体系构建是课程教学改革的重点。针对生物科学专业“人体及动物生理学”的课程特点,课程组教师通过更新教学理念、重构课程内容、转变教学模式、强化德智融合、改进考核方式等构建新的教学体系,以满足学生个性化学习的需求,适应新的教学环境。本文介绍了课程改革创新与实践的情况。
罗远婵,张晓彦,王启要,黄娇芳,胡凤仙,高淑红,叶蕊芳,左鹏,庄英萍,吴辉
2022, 38(8):3099-3109. DOI: 10.13345/j.cjb.220167
摘要:“微生物学”是高等院校生物类、生物工程类及相关专业的专业基础课程。目前我国高等院校的“微生物学”以中文授课为主,但随着“双一流”建设等教改政策的推进及学生求学多元化需求的增加,全英文“微生物学”课程建设已势在必行。华东理工大学自2016年即开始“微生物学”全英文授课,并在授课方式和课程内容方面进行了改革和创新。“微生物学”全英文课程开设后,学生的学习兴趣有了很大的提高,科研能力和实践能力有了长足的进步,在专业英语的听、说、读、写能力方面也领先于同年级其他同学,为“双一流”建设背景下国家级一流本科专业创新性人才培养提供了重要支撑。
通信地址:中国科学院微生物研究所 邮编:100101
电话:010-64807509 E-mail:cjb@im.ac.cn
技术支持:北京勤云科技发展有限公司