• 2025年第41卷第12期文章目次
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      2025, 41(12):1-6. DOI: 10.13345/j.cjb.250894 CSTR: 32114.14.j.cjb.250894

      摘要 (114) HTML (375) PDF 45.08 K (554) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >综述
    • 邻苯二甲酸酯降解细菌底物偏好性、降解机制及生物修复

      2025, 41(12):4611-4625. DOI: 10.13345/j.cjb.250447 CSTR: 32114.14.j.cjb.250447

      摘要 (406) HTML (478) PDF 121.24 K (617) 评论 (0) 收藏

      摘要:邻苯二甲酸酯(phthalate esters, PAEs)是一类塑料增塑剂,因其广泛存于环境介质中且具有内分泌干扰性,其污染治理已成为科研热点。微生物降解是去除环境中PAEs污染的有效修复策略,其中细菌因具有良好的PAEs耐受性和降解能力成为主要研究对象。值得关注的是,部分PAEs降解细菌具有底物偏好性,这种特性可能直接影响其在实际环境污染场地的修复效率。本文总结了近年来报道的具有PAEs底物偏好性的降解细菌,同时综述了PAEs降解细菌的代谢途径、酯酶作用机制、转运蛋白运输机制及其在PAEs污染生物修复应用等方面的研究进展,为治理PAEs环境污染问题提供更多解决方案。

    • 黑曲霉酸性蛋白酶研究进展

      2025, 41(12):4626-4649. DOI: 10.13345/j.cjb.250133 CSTR: 32114.14.j.cjb.250133

      摘要 (277) HTML (476) PDF 192.46 K (608) 评论 (0) 收藏

      摘要:酸性蛋白酶被广泛应用于食品、动物饲料和皮革的生产等行业。其广泛存在于动物、真菌、植物、原生动物、细菌和病毒中,但曲霉属丝状真菌黑曲霉因其较高的蛋白分泌效率和安全性等原因,是目前酸性蛋白酶的主要生产者。多种不同特性的黑曲霉酸性蛋白酶已经得到了较好的解析,但依然有多种黑曲霉酸性蛋白酶未得到充分研究,为满足各行各业生产力发展的需求,还需要不断开发更高酶活、不同环境适应性的酸性蛋白酶。本文综述了黑曲霉酸性蛋白酶的分类、结构和酶学性质、影响黑曲霉分泌酸性蛋白酶的调控因素,以及黑曲霉产酸性蛋白酶的不同产酶优化策略,对未来的研究提供了借鉴和参考。

    • 铁基材料在微生物能源领域的应用研究进展

      2025, 41(12):4650-4666. DOI: 10.13345/j.cjb.250524 CSTR: 32114.14.j.cjb.250524

      摘要 (161) HTML (546) PDF 163.75 K (518) 评论 (0) 收藏

      摘要:微生物能源是指通过微生物代谢过程,将有机质(糖、酸、废弃生物质、有机废水等)或无机底物(如二氧化碳、氨、硫化物等)等原料转化为可再生的能源产物,如氢气、甲烷、乙醇及电能等。随着合成生物学与酶工程技术的迅猛发展,研究者可以对微生物及其功能酶系进行定向改造,从而提高底物向能源产物的转化效率,但微生物能源转化技术在实际应用中仍普遍面临电子传递受限、代谢调控复杂与能量转化效率低下等共性瓶颈,严重制约了系统的能效提升与工程化推广。铁基材料凭借其优异的电子传递能力、作为酶辅因子的潜力和良好的磁性分离性能,被广泛应用于微生物能源转化技术中,以协同提升系统的能量转化效率与运行稳定性。本文系统梳理了铁基材料在代表性的微生物能源转化技术(如产氢、产甲烷、产电、产乙醇及产脂质)中的应用研究进展,分析了不同类型铁基材料促进微生物能源的关键作用机制,为高效铁基材料-微生物耦合体系的构建、优化与实际应用提供了理论支撑和技术参考。

    • 电遗传系统的工程设计及应用进展

      2025, 41(12):4667-4690. DOI: 10.13345/j.cjb.250322 CSTR: 32114.14.j.cjb.250322

      摘要 (166) HTML (480) PDF 163.68 K (533) 评论 (0) 收藏

      摘要:电遗传学是一种利用电子装置和遗传学方法相结合来控制基因表达及相关细胞功能的技术,涵盖了合成生物学、遗传学和电化学等多个领域,受到了国内外学术界的广泛关注,在种群交流行为、细胞生理代谢调控、数字信息存储和疾病治疗等领域具有巨大的应用前景和潜力。本文首先概括了电遗传系统的组成部分、优势特点和发展进程,重点介绍了电遗传系统的关键响应调控元件,如响应代谢物的转录因子、响应氧化应激信号的转录因子、哺乳动物核因子等。随后,详细描述和探讨了基于这些调控元件所构建的电遗传调控系统及其应用。最后,对电遗传技术在合成生物领域的发展进行了总结和展望,指出了电遗传学现阶段的不足之处,并提出了未来研究的方向和可能的发展趋势,旨在为相关研究人员提供参考和思路,推动电遗传学研究在合成生物学领域的发展和进步。

    • 利用合成生物技术生产5-氨基乙酰丙酸的研究进展

      2025, 41(12):4691-4705. DOI: 10.13345/j.cjb.250395 CSTR: 32114.14.j.cjb.250395

      摘要 (237) HTML (576) PDF 115.79 K (546) 评论 (0) 收藏

      摘要:5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid, 5-ALA)是一种重要的非蛋白质氨基酸,广泛应用于生物医学、农业和化妆品等领域。近年来,随着合成生物学技术的发展,通过微生物细胞工厂高效生产5-ALA成为了研究热点。本文综述了近年来利用合成生物学策略生产5-ALA的最新进展,包括代谢途径优化、关键酶工程改造、发酵工艺优化等方面的研究成果。通过重构天然C4途径和C5途径以及开发非天然合成路径,实现了对5-ALA前体代谢流量的精准调控。此外,关键酶如5-氨基乙酰丙酸合酶(5-aminolevulinic acid synthase, ALAS)、谷氨酰-tRNA还原酶(glutamyl-tRNA reductase, HemA)和谷氨酸-1-半醛氨基转移酶(glutamic acid-1-semialdehyde aminotransferase, HemL)的定向进化与理性设计显著提高了催化效率。底盘细胞方面,大肠杆菌、谷氨酸棒状杆菌等微生物被广泛用于构建高效生产平台,精准调控代谢通路可实现对代谢负担与毒性的有效平衡,从而提高5-ALA的产量。尽管目前5-ALA的生物合成研究和规模化生产已取得了显著进展,但5-ALA亲脂性弱、稳定性低、生物利用度差等缺点降低了其应用效率,如何提高其稳定性和亲脂性是今后需要重点关注的方向。未来,通过整合人工智能辅助设计、合成生物学驱动优化及新型底盘开发,有望进一步推动绿色、高效的5-ALA工业化生产。本文不仅全面梳理了在代谢途径、关键酶和底盘细胞等领域驱动5-ALA产量提升的合成生物学策略,还指出了5-ALA市场应用的关键挑战,指明了通过多学科融合实现产业化的未来路径,为后续的5-ALA相关的科学研究和产业转化提供了一定的指导。

    • 液-液相分离在植物miRNA与siRNA生物合成和基因沉默中的调控作用

      2025, 41(12):4706-4718. DOI: 10.13345/j.cjb.250340 CSTR: 32114.14.j.cjb.250340

      摘要 (174) HTML (399) PDF 88.97 K (474) 评论 (0) 收藏

      摘要:液-液相分离(liquid-liquid phase separation, LLPS)是真核细胞中调控生物分子凝聚体形成的重要机制。近年来发现LLPS在植物小RNA [small RNA, sRNA;包括微RNA (microRNA, miRNA)与小干扰RNA (small interfering RNA, siRNA)]的生物合成和RNA沉默途径中具有核心作用。本文系统总结了LLPS在植物miRNA和siRNA生成中的调控功能及其分子机制。在细胞核内,SE (SERRATE)蛋白通过其固有无序区(intrinsic disordered region, IDR)介导液-液相分离,形成切割小体(dicing bodies, D-bodies),招募DCL1 (DICER-LIKE 1)、HYL1 (HYPONASTIC LEAVES)、pri-miRNA (primary microRNA)以及其他蛋白,显著提高miRNA加工效率;此外,还总结了pri-miRNA的N6-甲基酰苷(N6-methyadenosine, m6A)修饰在相分离与miRNA生成中的作用;在细胞质中,基因沉默抑制子3 (SUPPRESSOR OF GENE SILENCING 3, SGS3)蛋白通过相分离形成siRNA小体(siRNA-bodies),富集依赖于RNA的RNA聚合酶(RNA-DEPEDENT RNA POLYMERASE, RDR6)、DCL2/4等因子,促进siRNA生成并参与抗病毒防御和发育调控,且SGS3的相分离能力受磷酸化调控。本文为理解植物RNA沉默的精密调控提供了新视角,并为开发新型抗病毒策略奠定了理论基础。

    • >动物及兽医生物技术
    • 甲型流感病毒感染诱导的ZFAS1表达受I型干扰素调控并显著抑制病毒复制

      2025, 41(12):4719-4733. DOI: 10.13345/j.cjb.250661 CSTR: 32114.14.j.cjb.250661

      摘要 (183) HTML (478) PDF 81.65 K (433) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)及其编码微肽在甲型流感病毒(influenza A virus, IAV)复制中的功能,本研究通过分析转录组测序(RNA sequencing, RNA-seq)与核糖体印迹测序(ribosome profiling, Ribo-seq)数据,发现IAV感染可显著上调lncRNA锌指蛋白反义链1 (zinc finger antisense 1, ZFAS1)表达,且该效应具有病毒剂量与时间依赖性,并发现在多种RNA及DNA病毒感染的细胞中ZFAS1表达均上调。随后,发现IAV感染诱导的ZFAS1表达受I型干扰素信号通路调控。进一步功能实验表明,干扰ZFAS1表达显著促进IAV复制,而过表达ZFAS1则显著抑制病毒复制。最后,应用液相色谱-串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS/MS)和蛋白免疫印迹(Western blotting, WB)等技术,发现lncRNA ZFAS1具有编码一条长度为56个氨基酸微肽的潜能。将该微肽命名为ZFAS1-P56,过表达ZFAS1-P56可显著抑制流感病毒的复制。综上,本研究发现IAV感染过程中I型干扰素信号通路调控ZFAS1的表达,而ZFAS1及其编码微肽具有抑制IAV复制的功能。本研究的结果揭示了一种抗流感病毒天然免疫的新机制。

    • >合成生物技术
    • P450Diff2:基于扩散模型的P450酶序列生成方法

      2025, 41(12):4734-4744. DOI: 10.13345/j.cjb.250282 CSTR: 32114.14.j.cjb.250282

      摘要 (176) HTML (472) PDF 65.63 K (408) 评论 (0) 收藏

      摘要:细胞色素P450酶是自然界最大的一类氧化还原酶超家族,广泛参与药物代谢、植物次生代谢以及环境污染物转化等重要生物过程。为了生成具有高保真度和多样性的人工P450酶序列,本研究提出了一种基于扩散模型的P450酶序列生成方法——P450Diff2。该模型基于参数量达6.4亿的EvoDiff-Seq框架进行构建,并以来自NCBI、GMind注释、RNA-Seq组装和宏基因组数据库的1 041 254条非冗余P450蛋白序列作为训练数据。基于训练完成的模型进行序列生成评估,结果显示,P450Diff2在氨基酸组成分布、序列特征空间、序列相似性分布以及结构合理性等多个维度均优于此前提出的P450Diffusion模型,其所生成序列的平均局部预测置信度(predicted local distance difference test, pLDDT)达到72.29。实验结果进一步表明,所生成的序列中有60%能够正确折叠为具有生物活性的P450酶,表明本方法不仅有效保留了天然序列的结构特征,同时具备一定的功能性序列生成可能性。结合大规模序列生成与筛选流程,有望快速设计生成高效新酶序列,降低实验筛选的时间与成本,为新酶的高效、可扩展设计提供了全新的参考。

    • 构建CRISPR-Cas6介导的番茄红素合成酶组装调控方法

      2025, 41(12):4745-4758. DOI: 10.13345/j.cjb.250396 CSTR: 32114.14.j.cjb.250396

      摘要 (180) HTML (441) PDF 80.40 K (553) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了构建CRISPR-Cas6介导的番茄红素合成酶组装调控方法,优化番茄红素合成酶的代谢通路,提升大肠杆菌中番茄红素的生物合成效率,本研究利用Cas6蛋白家族中EcCas6e和Csy4蛋白的正交特性,结合RNA支架技术构建组装蛋白-RNA复合体。设计16种质粒(LYC-1−LYC-16),通过调整基因连接顺序、融合蛋白末端连接方式、linker长度、RNA支架表达量及基于RNA支架的酶组装与传统蛋白linker的酶组装策略之间表达效果的比较,优化代谢体组装策略;采用高效液相色谱(HPLC)定量分析番茄红素产量,评估系统性能。结果表明,通过EcCas6e和Csy4蛋白与RNA支架形成的复合体将CrtB和CrtI这2个酶组装在一起的LYC-3-4 (4.02 mg/L)重组菌株番茄红素产量最高,与RNA杂交区不匹配互补的对照重组菌株LYC-3-5 (2.55 mg/L)相比提升58%,与番茄红素合成酶单独游离表达的LYC-6 (2.86 mg/L)重组菌株相比提升41%。LYC-3-4重组菌株通过蛋白-RNA杂交实现酶空间位置共定位,显著增强了底物通道效应,而其他组装方式没有提升的效果,反而降低了番茄红素的产量。本研究利用CRISPR-Cas6蛋白与RNA支架的蛋白组装能力,实现了番茄红素合成途径中酶的共定位组装,该策略为微生物生产番茄红素的代谢工程提供了便捷、灵活和可扩展的酶共定位组装调控工具。

    • 代谢工程改造酿酒酵母从头合成络塞

      2025, 41(12):4759-4776. DOI: 10.13345/j.cjb.250352 CSTR: 32114.14.j.cjb.250352

      摘要 (214) HTML (549) PDF 104.01 K (477) 评论 (0) 收藏

      摘要:络塞是珍稀药用植物玫瑰红景天的特征性成分之一,具有多种生物活性。然而,化学合成和植物提取等方法均无法满足可持续的发展需求。本研究通过代谢工程改造酿酒酵母,构建了一株以葡萄糖为碳源的络塞生产菌株。首先,通过过表达反馈抑制抗性突变体并引入外源同工酶,解除芳香族氨基酸合成通路中的反馈抑制;同时引入磷酸酮醇酶途径增强赤藓糖-4-磷酸(erythrose-4-phosphate, E4P)的供给,进一步强化芳香族氨基酸合成通路。已报道的肉桂酰辅酶A还原酶(cinnamoyl-CoA reductase, CCR)或羧酸还原酶(carboxylic acid reductase, CAR)途径均可合成肉桂醇;本研究在酿酒酵母中分别测试了这2条途径,并成功实现了肉桂醇的从头合成,摇瓶产量分别达到0.35 mg/L和35.51 mg/L。进一步筛选了7种不同来源催化肉桂醇糖基化的糖基转移酶,其中拟南芥来源的AtUGT73C5syn催化效率最高。将其整合至肉桂醇生产菌株,首次实现了酿酒酵母中络塞的从头合成,摇瓶产量为14.91 mg/L。最后通过增加糖基转移酶拷贝数并强化UDP-葡萄糖供给,将络塞摇瓶产量提高到23.54 mg/L。本研究为利用酿酒酵母构建高产苯丙素苷类天然产物的细胞工厂奠定了基础。

    • >工业生物技术
    • 代谢工程改造大肠杆菌高效生产L-苏氨酸

      2025, 41(12):4777-4793. DOI: 10.13345/j.cjb.250064 CSTR: 32114.14.j.cjb.250064

      摘要 (292) HTML (483) PDF 109.72 K (591) 评论 (0) 收藏

      摘要:L-苏氨酸属于L-天冬氨酸族氨基酸,是哺乳动物无法自身合成的氨基酸之一,广泛应用于饲料、医药和食品领域。L-苏氨酸发酵生产中存在底物利用谱窄、菌株生长迟缓以及转化率低等问题。本研究以实验室保藏的大肠杆菌(Escherichia coli) THRN1为出发菌株进行代谢工程改造,构建能够高效、稳定持续生产L-苏氨酸的工业生产菌株。首先,针对诱变而来的出发菌株THRN1和FMME1进行比较基因组分析,揭示L-苏氨酸过量积累的潜在代谢机制,确定下一步代谢改造靶点;随后,通过体内定向进化MutaT7系统获得了3个未报道过的thrA有效突变体,进一步提高L-苏氨酸合成通量,获得了THRN2菌株;另外,为了提高菌株的工业适用性,敲除mlc并引入来源于盐田慢生芽孢杆菌(Lentibacillus salicampi)的GlvAV,强化菌株对于工业用淀粉水解糖中的葡萄糖和麦芽糖的利用,获得了THRN7菌株,该菌株在5 L发酵罐发酵34 h,L-苏氨酸产量达到121.26 g/L,糖酸转化率为60.47%;最后,通过发酵工艺的优化,菌株THRN7在50 L发酵罐发酵32 h,能够生产120.42 g/L的L-苏氨酸,糖酸转化率和生产强度分别达到60.88%和3.76 g/(L·h)。本研究构建了一株无抗不携带质粒的L-苏氨酸高产菌株,为L-苏氨酸工业化生产奠定了坚实的基础。

    • 基于CRISPRi系统的莱茵衣藻硝酸盐代谢关键基因表达调控及其应用

      2025, 41(12):4794-4809. DOI: 10.13345/j.cjb.250363 CSTR: 32114.14.j.cjb.250363

      摘要 (202) HTML (501) PDF 83.95 K (381) 评论 (0) 收藏

      摘要:全球能源危机和环境污染问题日益严峻,开发可持续、清洁的可再生能源成为科学研究的重点方向。微藻因其高效的光合作用能力、快速生长速率及丰富的脂质含量,是生产生物柴油的理想原料。莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)作为单细胞真核绿藻的模式生物,具有遗传背景清晰、操作便捷等优势,是研究微藻脂质代谢的理想对象。氮胁迫可诱导微藻脂质积累,但其分子机制尚未完全阐明。本研究旨在利用CRISPR干扰(CRISPR interference, CRISPRi)系统靶向调控氮代谢关键基因,模拟氮胁迫环境,探究其对莱茵衣藻脂质积累的影响,为微藻油脂的高效生产提供新的技术策略。以莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii) FACHB-2220为研究对象,通过构建CRISPRi系统,抑制硝酸还原酶基因(CrNIT1)和亚硝酸还原酶基因(CrNII1)的表达。通过测定细胞生长、脂质含量及关键基因表达水平,分析抑制氮代谢对脂质积累的影响。CrNIT1基因表达抑制藻株ΔNIT1-4CrNIT1基因表达量为野生型的10.27%,CrNII1基因沉默组(ΔNII组)中ΔNII1-4CrNII1基因表达量为野生型的16.02%,表明CRISPRi系统可有效抑制目标基因转录。在氮充足条件下,ΔNIT1-4和ΔNII1-4的细胞密度仅分别为野生型的33.7%和40.2%,但总脂含量分别达干重的34.41%和33.45%,显著高于野生型。本研究通过CRISPRi系统靶向抑制氮代谢关键基因,成功模拟了氮胁迫效应,显著提高了莱茵衣藻的油脂积累效率。本研究阐明了氮代谢与脂质合成之间的调控关系,为微藻生物能源的产业化应用提供了理论基础和技术支撑。

    • 腈水解酶的半理性设计及其合成2-氯烟酸

      2025, 41(12):4810-4821. DOI: 10.13345/j.cjb.250279 CSTR: 32114.14.j.cjb.250279

      摘要 (188) HTML (492) PDF 73.09 K (474) 评论 (0) 收藏

      摘要:2-氯烟酸是一种重要的精细化工中间体,在医药、农药合成领域应用广泛。化学法合成2-氯烟酸存在专一性差、废盐含量高和收率低等缺点。利用腈水解酶催化2-氯烟腈合成2-氯烟酸的路线具有原子经济性高、环境友好等优势,是工业合成2-氯烟酸的理想路线。然而,由于腈水解酶催化邻位氯取代底物存在严重的空间位阻和电子效应,目前报道的腈水解酶催化2-氯烟腈具有活力低、催化效率差等缺陷。本研究利用腈水解酶高效合成2-氯烟酸,以实验室保藏的腈水解酶GiNITM11为研究对象,通过半理性设计手段对其活性中心远端的氨基酸残基进行改造,发现了2个对活力有影响的远端残基W66和T107,通过迭代突变得到双突变体GiNITM11W66F/T107S,较出发菌株酶活提高78.6%,催化效率提升146.1%。分子动力学结果表明,双突变体酶活力提高是亲核进攻、氢键网络、疏水环境和空间位阻等协同作用的结果。本研究对于认识腈水解酶的构效关系、开发腈水解酶法工业化合成2-氯烟酸技术具有重要意义。

    • Tamlana sp. I1来源的GH3家族冷适应β-葡萄糖苷酶TsBgl3的酶学性质分析及其在人参皂苷Rb1水解中的应用

      2025, 41(12):4822-4839. DOI: 10.13345/j.cjb.250343 CSTR: 32114.14.j.cjb.250343

      摘要 (207) HTML (522) PDF 121.12 K (390) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究旨在挖掘具有特殊环境适应性的新型β-葡萄糖苷酶,并探索其水解人参皂苷Rb1的应用潜力。本研究从海洋来源的肠道细菌Tamlanasp. I1中克隆了一种GH3家族β-葡萄糖苷酶基因TsBgl3,并通过优化的大肠杆菌异源表达系统获得了具有良好可溶性的重组酶。经鉴定,重组酶TsBgl3的分子量为80.8 kDa,最适反应条件为pH 6.0和37 ℃。结果表明,该酶展现出显著的低温催化特性,在0 ℃时仍能保持16.56%的相对活性。动力学分析表明,TsBgl3对底物4-硝基苯基- β-d-吡喃葡萄糖苷(4-nitrophenyl-beta-d-glucopyranoside,pNPG)具有较高的底物亲和力和催化效率,其KmVmaxkcat/Km值分别为3.65 mmol/L、578.04 μmol/(mg·min)和213.01 L/(mmol·s)。值得注意的是,TsBgl3表现出良好的耐盐特性,在2 mol/L NaCl溶液中酶活力可提高57.47%。此外,皂苷水解实验表明,TsBgl3能特异性水解人参皂苷Rb1分子中C-20位的β-1,6-葡萄糖苷键,表现出高度专一性,且在11 h内即可实现底物完全转化为人参皂苷Rd (HPLC检测转化率>99%)。本研究成功获得了一种新型的兼具冷适应性和高盐耐受性的β-葡萄糖苷酶TsBgl3,该酶不仅为稀有人参皂苷的绿色制备提供了高效生物催化剂,也为海洋微生物资源的开发利用提供了新的路径。

    • >农业生物技术
    • 沉默大豆GmRACK1同源基因可降低大豆抗病性

      2025, 41(12):4840-4849. DOI: 10.13345/j.cjb.250097 CSTR: 32114.14.j.cjb.250097

      摘要 (231) HTML (432) PDF 73.05 K (451) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物中的支架蛋白激活态蛋白C受体(receptor for activated C kinase 1, RACK1)蛋白可通过与不同激酶及受体等蛋白相互作用参与不同生物学过程的调控。RACK1在拟南芥免疫反应中的作用已有了较深入的研究,但在大豆中的功能尚未见报道。由于大豆是古四倍体,传统的正向遗传学方法不适用于其基因功能研究。利用菜豆豆荚斑驳病毒(bean pod mottle virus, BPMV)介导的病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术可有效解决大豆基因功能冗余的问题。本研究利用该技术,同时沉默了大豆基因组中的2个GmRACK1同源基因GmRACK1AGmRACK1B。结果发现GmRACK1A/1B沉默株系对大豆花叶病毒(soybean mosaic virus, SMV)、大豆斑点病菌(Pseudomonas syringae pv. glycinea, Psg)以及大豆斑疹病菌(Xanthomonas campestris pv. glycinea,Xag)的抗性均显著下降。与抗病性的降低相一致,GmRACK1A/1B沉默植株中被Psg侵染所诱导的GmMPK3/6的激活程度较对照植株也显著降低。本研究结果表明GmRACK1可能通过激活GmMPK3/6正向调控大豆免疫反应,GmRACK1可作为潜在的分子育种靶标,为通过基因工程手段提高大豆广谱抗性奠定了基础。

    • 花生GRF基因家族的鉴定与分析

      2025, 41(12):4850-4864. DOI: 10.13345/j.cjb.250574 CSTR: 32114.14.j.cjb.250574

      摘要 (189) HTML (617) PDF 85.14 K (403) 评论 (0) 收藏

      摘要:花生(Arachis hypogaea L.)是重要的油料作物,广泛种植于热带和亚热带地区。生长调节因子(growth-regulating factors, GRFs)是调控植物生长和逆境应答的重要转录因子。为了提高花生的产量和抗逆性,研究其GRFs在生长发育和逆境胁迫中的作用至关重要。本研究通过生物信息学方法分析了AhGRF基因家族的理化性质、进化关系、染色体定位以及序列差异,通过实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative PCR, qRT-PCR)技术揭示了AhGRF基因家族在干旱和低温胁迫下的表达模式,构建亚细胞定位表达载体分析AhGRF2b和AhGRF3b蛋白在细胞中的定位,最后利用酵母双杂交技术分析AhGRF3b的互作蛋白。结果显示,花生中共鉴定出24个AhGRF基因,不均匀地分布在16条染色体上,编码氨基酸长度为268‒630 aa,相对分子量为29 842.27‒67 980.83 Da,该基因家族蛋白多数呈酸性且预测定位于细胞核;系统发育分析发现AhGRF基因家族成员可以分为6个簇;多重序列比对结果表明大多数AhGRF含有保守的QLQ和WRC结构域;干旱胁迫和低温胁迫处理下,多个AhGRF基因表达量显著上调,尤其是AhGRF2bAhGRF3b基因,表明多个基因可响应干旱和低温胁迫;烟草瞬时表达实验表明,AhGRF2b定位在细胞核和细胞质中,AhGRF3b定位在细胞核中。此外,酵母双杂分析发现,AhGRF3b与过氧化氢酶蛋白AhCAT3可能存在互作,推测花生AhGRF基因可通过调控活性氧的清除来参与花生抗逆。本研究的结果为花生抗逆育种提供了一定的理论基础。

    • >生物技术与方法
    • 根癌农杆菌介导的不产孢紫杉木霉遗传转化体系的建立

      2025, 41(12):4865-4874. DOI: 10.13345/j.cjb.250324 CSTR: 32114.14.j.cjb.250324

      摘要 (186) HTML (464) PDF 67.04 K (470) 评论 (0) 收藏

      摘要:木霉菌素是一种兼具抗真菌、植物生长调节及抗肿瘤活性的倍半萜类化合物,在医药与农业领域展现出广阔的应用前景。紫杉木霉是从南方红豆杉中分离出的高效木霉菌素生产菌,具有独特的不产生分生孢子的表型,制约了其遗传转化和改造。为了克服这一遗传操作障碍,实现对该菌株的定向改造,本研究基于建立产孢丝状真菌遗传转化体系的成熟经验,建立了适用于不产孢紫杉木霉的农杆菌介导转化体系。通过系统优化菌丝体预处理(机械研磨法)、侵染时间及共培养条件等关键参数,成功实现了根癌农杆菌对紫杉木霉的高效转化。利用该技术平台,靶向木霉菌素生物合成途径中的关键酶基因——乙酰转移酶基因(tri3),构建了tri3过表达菌株,发现其木霉菌素产量达到1.17 g/L,较出发菌株提升33.3%。本研究所建立的转化体系不仅为紫杉木霉的代谢通路改造及高产菌株培育提供了可靠的技术手段,也为工业上其他不产孢丝状真菌的遗传操作开辟了新路径。

    • 阿维链霉菌细胞上清液生物合成纳米硒的表征及其机制

      2025, 41(12):4875-4888. DOI: 10.13345/j.cjb.250268 CSTR: 32114.14.j.cjb.250268

      摘要 (149) HTML (456) PDF 100.89 K (456) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究阿维链霉菌(Streptomyces avermitilis)细胞上清液生物合成纳米硒(selenium nanoparticles, SeNPs)的还原机理和稳定机制,本研究利用细胞上清液作为还原体系来制备SeNPs,采用电感耦合等离子体发射光谱仪(inductively coupled plasma-optical emission spectrometer, ICP-OES)对SeNPs中的硒元素进行定性、定量;同时利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform-infrared spectroscopy, FT-IR)、电位分析仪对SeNPs进行表征;并借助液相色谱-串联质谱法(liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS/MS)对上清液成分以及SeNPs表面的蛋白质进行鉴定和分析。结果显示,当阿维链霉菌细胞上清液中Na2SeO3浓度低于200 mmol/L时,上清液具有合成SeNPs的能力;合成的SeNPs中硒含量占比64.39%,蛋白质含量占比2.49%;上清液中蛋白质的活性及pH显著影响SeNPs的形成,并且SeNPs颗粒存在蛋白结合型和非蛋白结合型这2种形式;红外光谱(FT-IR)分析发现,利用上清液合成的SeNPs的峰形与阿维链霉菌介导形成的SeNPs几乎没有差异;Zeta电位值为−22.9 mV;LC-MS/MS分析发现,细胞上清液中的l-半胱氨酸在Na2SeO3处理前后发生了较显著的变化。SeNPs表面蛋白鉴定结果表明,共有119种蛋白质参与了SeNPs颗粒的形成,其长度在76−1 299个氨基酸之间,分子量介于8 145.08−145 036.30 Da,等电点(isoelectric point, pI)在4.39−11.50之间。在这些蛋白质中,有100种含有半胱氨酸残基,其中甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, GAPDH)的含量最高,同时也检测到了含有硫氧还蛋白(thioredoxin, Trx)结构域的AhpE巯基特异性抗氧化蛋白;上清液中添加碘乙酸验证发现均没有SeNPs产生。综上所述,阿维链霉菌的细胞上清液具有合成SeNPs的能力,其中的l-半胱氨酸和含有半胱氨酸残基的蛋白巯基群还原Na2SeO3产生红色单质硒,并在蛋白质等生物大分子的包裹下形成SeNPs。本研究可为SeNPs的开发应用提供新的选择,也为深入理解阿维链霉菌生物合成SeNPs的机制提供参考。

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      2025, 41(12):0-0.

      摘要 (88) HTML (0) PDF 642.20 K (247) 评论 (0) 收藏

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      2025, 41(12):0-0.

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