科微学术
生物工程学报
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ISSN 1000-3061
CN 11-1998/Q
主管单位： 中国科学院 创刊时间：1985年
主办单位： 中国科学院微生物研究所 出版刊期：月刊
中国微生物学会 邮发代号：82-13
主 编： 邓子新 院士 出版日期：每月25日
执行主编： 李寅
收录类型：北大中文核心期刊、中国科技核心期刊、CSCD核心期刊、中国知网、Medline/PubMed、Scopus、AJ、JST、CSA(NS)、IC、EMBASE
主要栏目：综述、动物及兽医生物技术、环境生物技术、工业生物技术、合成生物技术、农业生物技术、医药生物技术、组织工程与细胞培养、生物技术与方法、生物育种与工艺优化、高校生物学教学
- 2024年第40卷第10期
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2024,40(10):3321-3336, DOI: 10.13345/j.cjb.240256
摘要：
黄嘌呤脱氢酶(xanthine dehydrogenase,XDH)是一种含钼氧化还原酶，属于钼羟化酶黄蛋白家族，广泛存在于真核生物、细菌和古细菌中。XDH可以催化黄嘌呤和次黄嘌呤生成尿酸，经一系列反应形成尿囊素和尿囊酸。植物中的XDH在嘌呤代谢、氮代谢、激素代谢、活性氧代谢、生物胁迫和非生物胁迫等代谢过程中发挥着重要作用。本文对植物XDH的结构特征、代谢途径、基因家族生物学功能等方面进行了综述，总结了植物嘌呤代谢的分子机制，并对XDH应用前景进行了展望，为作物的生长发育和抗逆性研究提供了参考。
黄嘌呤脱氢酶(xanthine dehydrogenase,XDH)是一种含钼氧化还原酶，属于钼羟化酶黄蛋白家族，广泛存在于真核生物、细菌和古细菌中。XDH可以催化黄嘌呤和次黄嘌呤生成尿酸，经一系列反应形成尿囊素和尿囊酸。植物中的XDH在嘌呤代谢、氮代谢、激素代谢、活性氧代谢、生物胁迫和非生物胁迫等代谢过程中发挥着重要作用。本文对植物XDH的结构特征、代谢途径、基因家族生物学功能等方面进行了综述，总结了植物嘌呤代谢的分子机制，并对XDH应用前景进行了展望，为作物的生长发育和抗逆性研究提供了参考。
2024,40(10):3337-3359, DOI: 10.13345/j.cjb.230827
摘要：
钙依赖性蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase,CDPK/CPK)是一类Ca2+敏感的Ser/Thr蛋白激酶，在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥重要作用。CDPK能够迅速感知细胞内瞬时Ca2+信号的变化，识别并磷酸化特异性底物，从而将Ca2+信号向下游传递并级联放大，广泛参与干旱、盐碱和伤害应激等逆境胁迫，调控植物生长发育以及相关基因表达、离子通道和气孔运动等。CDPK的自磷酸化会影响其酶活性以及底物的选择性。CDPK具有与多种底物结合并磷酸化的能力，除了参与呼吸暴发氧化酶同源物(respiratory burst oxidase homolog,RBOH)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)、植物激素等信号通路，CDPK还可以与14-3-3蛋白结合，调控植物应对逆境胁迫和促进生长发育。本研究综述了植物CDPK的发现、结构、分类及其在逆境胁迫响应中的作用等方面的研究成果，并对其未来研究方向进行展望，为农作物抗逆性遗传改良提供了基因资源和理论依据。
钙依赖性蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase,CDPK/CPK)是一类Ca2+敏感的Ser/Thr蛋白激酶，在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥重要作用。CDPK能够迅速感知细胞内瞬时Ca2+信号的变化，识别并磷酸化特异性底物，从而将Ca2+信号向下游传递并级联放大，广泛参与干旱、盐碱和伤害应激等逆境胁迫，调控植物生长发育以及相关基因表达、离子通道和气孔运动等。CDPK的自磷酸化会影响其酶活性以及底物的选择性。CDPK具有与多种底物结合并磷酸化的能力，除了参与呼吸暴发氧化酶同源物(respiratory burst oxidase homolog,RBOH)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)、植物激素等信号通路，CDPK还可以与14-3-3蛋白结合，调控植物应对逆境胁迫和促进生长发育。本研究综述了植物CDPK的发现、结构、分类及其在逆境胁迫响应中的作用等方面的研究成果，并对其未来研究方向进行展望，为农作物抗逆性遗传改良提供了基因资源和理论依据。
2024,40(10):3360-3374, DOI: 10.13345/j.cjb.240197
摘要：
油茶(Camellia oleifera)是我国重要的木本油料作物，油茶籽油具有极高的经济价值。炭疽病是油茶最主要的病害之一，在油茶各产区广泛传播，使油茶植株的生长发育受到限制，油茶籽油的产量受到影响。近年来，随着油茶产业的快速发展，油茶炭疽病的相关研究也取得了很大进展。本文从油茶抗炭疽病机制、抗病关键基因挖掘及种质资源评价等方面进行了综述，为油茶炭疽病防治和油茶抗炭疽病种质创新提供了理论依据和参考。
油茶(Camellia oleifera)是我国重要的木本油料作物，油茶籽油具有极高的经济价值。炭疽病是油茶最主要的病害之一，在油茶各产区广泛传播，使油茶植株的生长发育受到限制，油茶籽油的产量受到影响。近年来，随着油茶产业的快速发展，油茶炭疽病的相关研究也取得了很大进展。本文从油茶抗炭疽病机制、抗病关键基因挖掘及种质资源评价等方面进行了综述，为油茶炭疽病防治和油茶抗炭疽病种质创新提供了理论依据和参考。
2024,40(10):3375-3394, DOI: 10.13345/j.cjb.240033
摘要：
高粱是一种重要的粮食、能源、饲料和工业原料作物，具有广泛的生长适应性和多样的利用价值。在过去的几十年，传统育种方法在高粱育种中虽然取得了一定的成果，但如今仍然面临着一系列挑战，如育种周期长、育种效率低以及遗传背景复杂等。随着分子生物学、遗传学和生物信息学等技术的快速发展，分子育种技术开辟了提高高粱产量与品质的新途径。本文综述了包括高粱农艺性状和适应性性状等重要性状方面的分子基础研究进展，包括籽粒产量、籽粒品质、开花期和株高、分蘖特性、胁迫抗逆特性和雄性不育特性等，并对未来的重点研究方向进行了讨论，为高粱育种提供了新的思路和方法。
高粱是一种重要的粮食、能源、饲料和工业原料作物，具有广泛的生长适应性和多样的利用价值。在过去的几十年，传统育种方法在高粱育种中虽然取得了一定的成果，但如今仍然面临着一系列挑战，如育种周期长、育种效率低以及遗传背景复杂等。随着分子生物学、遗传学和生物信息学等技术的快速发展，分子育种技术开辟了提高高粱产量与品质的新途径。本文综述了包括高粱农艺性状和适应性性状等重要性状方面的分子基础研究进展，包括籽粒产量、籽粒品质、开花期和株高、分蘖特性、胁迫抗逆特性和雄性不育特性等，并对未来的重点研究方向进行了讨论，为高粱育种提供了新的思路和方法。
2024,40(10):3395-3406, DOI: 10.13345/j.cjb.230873
摘要：
植物内生菌是一类能够在植物体内度过部分生命周期而不会引起宿主病害的微生物，是种类和功能十分丰富的微生物资源。随着测序技术的进步，在微生物领域中关于植物内生菌的研究愈发深入。Sanger测序的定向验证性以及较低的测序成本使得该测序技术沿用至今，但其测序的通量较低，不适用于更深层次的内生菌基因组研究。本文简要概述了植物内生菌的研究历程，并综述了以高通量为技术特点的下一代测序(next-generation sequencing,NGS)和以单分子实时测序技术(single-molecule real-time,SMRT)为代表的第三代测序技术在植物内生菌研究领域的应用，总结了不同测序技术在实际研究中的优势和局限性，并探讨了如何根据研究需求选择合适的测序技术，希望为研究者进一步发掘植物内生菌的潜在价值提供参考。
植物内生菌是一类能够在植物体内度过部分生命周期而不会引起宿主病害的微生物，是种类和功能十分丰富的微生物资源。随着测序技术的进步，在微生物领域中关于植物内生菌的研究愈发深入。Sanger测序的定向验证性以及较低的测序成本使得该测序技术沿用至今，但其测序的通量较低，不适用于更深层次的内生菌基因组研究。本文简要概述了植物内生菌的研究历程，并综述了以高通量为技术特点的下一代测序(next-generation sequencing,NGS)和以单分子实时测序技术(single-molecule real-time,SMRT)为代表的第三代测序技术在植物内生菌研究领域的应用，总结了不同测序技术在实际研究中的优势和局限性，并探讨了如何根据研究需求选择合适的测序技术，希望为研究者进一步发掘植物内生菌的潜在价值提供参考。
2024,40(10):3407-3426, DOI: 10.13345/j.cjb.240091
摘要：
微生物资源丰富多样，是生物活性物质发现的重要来源，但是随着对微生物次级代谢产物研究的深入，从常规环境中发现新型微生物及新颖活性次级代谢产物变得愈发困难。极端环境微生物由于其独特的生理特性，能够形成独特的代谢途径，因而具有产生高度化学多样性和显著新颖生物活性次级代谢物的巨大潜力。本文就近年来极端环境微生物分离策略及其产生的抗菌、抗肿瘤、抗氧化等活性物质的研究进展进行综述，为极端微生物资源的开发利用及其相关研究提供参考。
微生物资源丰富多样，是生物活性物质发现的重要来源，但是随着对微生物次级代谢产物研究的深入，从常规环境中发现新型微生物及新颖活性次级代谢产物变得愈发困难。极端环境微生物由于其独特的生理特性，能够形成独特的代谢途径，因而具有产生高度化学多样性和显著新颖生物活性次级代谢物的巨大潜力。本文就近年来极端环境微生物分离策略及其产生的抗菌、抗肿瘤、抗氧化等活性物质的研究进展进行综述，为极端微生物资源的开发利用及其相关研究提供参考。
2024,40(10):3427-3440, DOI: 10.13345/j.cjb.230860
摘要：
水环境的重金属污染已成为全球环境问题，威胁着水生生态系统和人类健康。传统的物理和化学方法虽然可以有效地去除重金属污染物，但成本高、操作复杂、易造成二次污染，限制了其应用。生物修复是消除多种有毒污染物的有效方法。细菌、真菌、微藻等微生物能将有毒重金属转化为毒性较小的形式，已成为水环境重金属污染修复中有效且环保的解决方案。本文综述了重金属污染的毒性和作用机制、微生物修复机理以及主要的微生物修复策略，为去除或减少水域环境的金属污染物以及进行相关工艺开发提供了参考。
水环境的重金属污染已成为全球环境问题，威胁着水生生态系统和人类健康。传统的物理和化学方法虽然可以有效地去除重金属污染物，但成本高、操作复杂、易造成二次污染，限制了其应用。生物修复是消除多种有毒污染物的有效方法。细菌、真菌、微藻等微生物能将有毒重金属转化为毒性较小的形式，已成为水环境重金属污染修复中有效且环保的解决方案。本文综述了重金属污染的毒性和作用机制、微生物修复机理以及主要的微生物修复策略，为去除或减少水域环境的金属污染物以及进行相关工艺开发提供了参考。
2024,40(10):3441-3459, DOI: 10.13345/j.cjb.240089
摘要：
硝酸盐(NO3–-N)是一种水体中常见的无机氮污染物，过量的NO3–-N会使水体富营养化并对人体健康构成威胁。纳米零价铁(nanoscale zero-valent iron,nZVI)因具有高比表面积并可作为优良电子供体，在NO3–-N去除方面备受关注。nZVI协同反硝化细菌(denitrifying bacteria,DNB)可高效地转化NO3–-N为氮气(N2)，该方法不仅能显著提高NO3–-N的去除率，而且比传统的化学脱氮法更绿色环保，在NO3–-N污染治理中具有更大的应用潜力。因此，有必要深入认识nZVI协同DNB高效去除NO3–-N的互作机理。本文详细阐述了影响nZVI与DNB协同去除NO3–-N的相关因素，综述了nZVI协同DNB去除NO3–-N的最新研究进展，系统分析了nZVI与DNB协同去除NO3–-N相互作用机理，综合讨论了nZVI协同DNB高效去除NO3–-N所面临的挑战，并对未来的研究方向进行了展望，为开发更高效治理NO3–-N污染的方法提供了理论依据和参考。
硝酸盐(NO3–-N)是一种水体中常见的无机氮污染物，过量的NO3–-N会使水体富营养化并对人体健康构成威胁。纳米零价铁(nanoscale zero-valent iron,nZVI)因具有高比表面积并可作为优良电子供体，在NO3–-N去除方面备受关注。nZVI协同反硝化细菌(denitrifying bacteria,DNB)可高效地转化NO3–-N为氮气(N2)，该方法不仅能显著提高NO3–-N的去除率，而且比传统的化学脱氮法更绿色环保，在NO3–-N污染治理中具有更大的应用潜力。因此，有必要深入认识nZVI协同DNB高效去除NO3–-N的互作机理。本文详细阐述了影响nZVI与DNB协同去除NO3–-N的相关因素，综述了nZVI协同DNB去除NO3–-N的最新研究进展，系统分析了nZVI与DNB协同去除NO3–-N相互作用机理，综合讨论了nZVI协同DNB高效去除NO3–-N所面临的挑战，并对未来的研究方向进行了展望，为开发更高效治理NO3–-N污染的方法提供了理论依据和参考。
2024,40(10):3460-3470, DOI: 10.13345/j.cjb.230856
摘要：
微生物电化学技术(microbial electrochemical technology,MET)是一种跨学科新兴技术，在环境保护、节能减碳、新能源等新兴产业中具有重要应用价值。微生物电化学呼吸管(microbial electrochemical snorkels,MES)是众多MET中结构最为简单的一种，且具有成本低、应用方式灵活的优势，目前已在欧洲和美洲的多个国家的生物环保产业中成功应用。相对于MES技术近几年的快速发展，国内外关于MES的综述较为缺乏。本文对MES技术的微生物电化学原理、结构、环境保护功能及其实际应用案例等进行了归纳和分析，并对该技术发展面临的挑战和未来研究方向进行了总结和展望，可为MES及相关MET技术的研究提供参考，并推动和拓展该类技术在环境保护、节能减碳等领域中的应用。
微生物电化学技术(microbial electrochemical technology,MET)是一种跨学科新兴技术，在环境保护、节能减碳、新能源等新兴产业中具有重要应用价值。微生物电化学呼吸管(microbial electrochemical snorkels,MES)是众多MET中结构最为简单的一种，且具有成本低、应用方式灵活的优势，目前已在欧洲和美洲的多个国家的生物环保产业中成功应用。相对于MES技术近几年的快速发展，国内外关于MES的综述较为缺乏。本文对MES技术的微生物电化学原理、结构、环境保护功能及其实际应用案例等进行了归纳和分析，并对该技术发展面临的挑战和未来研究方向进行了总结和展望，可为MES及相关MET技术的研究提供参考，并推动和拓展该类技术在环境保护、节能减碳等领域中的应用。
2024,40(10):3471-3484, DOI: 10.13345/j.cjb.230647
摘要：
水稻(Oryza sativa L.)是重要的粮食作物，其植株光合作用与肥料利用的效率是决定水稻产量的重要因素。本研究在水稻‘科辐粳7号’的辐射诱变群体中筛选到一个叶片黄化且分蘖减少的突变体，并将其命名为yllt10(yellow leaf and less tillering 10)。与野生型对照相比，该突变体叶片的叶绿素含量降低、叶绿体的结构发育异常、光合作用速率显著下降。遗传分析表明yllt10突变体的表型受单隐性核基因控制，利用图位克隆技术将YLLT10基因定位于水稻第10号染色体J4与J5两个分子标记之间，通过对该区间内的注释基因进行PCR测序，发现在yllt10突变体中CAO1/PGL基因的第1个外显子发生单碱基缺失，从而导致该基因的移码突变，是CAO1/PGL基因的一个新等位变异。此外，在不同氮素浓度种植条件下，yllt10突变体均表现出对氮素不敏感的表型。本研究表明YLLT10基因调控水稻的叶色和分蘖数，影响水稻的光合作用和产量，对该基因的功能机制研究能够为水稻高产育种提供一定的理论依据。
水稻(Oryza sativa L.)是重要的粮食作物，其植株光合作用与肥料利用的效率是决定水稻产量的重要因素。本研究在水稻‘科辐粳7号’的辐射诱变群体中筛选到一个叶片黄化且分蘖减少的突变体，并将其命名为yllt10(yellow leaf and less tillering 10)。与野生型对照相比，该突变体叶片的叶绿素含量降低、叶绿体的结构发育异常、光合作用速率显著下降。遗传分析表明yllt10突变体的表型受单隐性核基因控制，利用图位克隆技术将YLLT10基因定位于水稻第10号染色体J4与J5两个分子标记之间，通过对该区间内的注释基因进行PCR测序，发现在yllt10突变体中CAO1/PGL基因的第1个外显子发生单碱基缺失，从而导致该基因的移码突变，是CAO1/PGL基因的一个新等位变异。此外，在不同氮素浓度种植条件下，yllt10突变体均表现出对氮素不敏感的表型。本研究表明YLLT10基因调控水稻的叶色和分蘖数，影响水稻的光合作用和产量，对该基因的功能机制研究能够为水稻高产育种提供一定的理论依据。
2024,40(10):3485-3499, DOI: 10.13345/j.cjb.240357
摘要：
维生素B6(vitamin B6,VB6)作为参与动植物多项生命活动的重要组成成分，体现了水稻等粮食经济作物的营养品质。目前对于控制水稻籽粒VB6含量的相关基因的挖掘较少且不深入。本研究以‘华占(HZ)’和‘热研2号(Nekken2)’为亲本所构建的重组自交系为材料，在数量性状基因座(quantitative trait loci,QTL)定位的基础上进行候选基因初步筛选，共获得10个候选基因，其中LOC_Os01g52450、LOC_Os01g52500、LOC_Os05g09500、LOC_Os05g09440、LOC_Os05g20570和LOC_Os05g36270基因的表达量在双亲间差异显著。结合基因表达量和亲本VB6含量数据，推测LOC_Os05g09500是影响水稻籽粒VB6含量的关键基因，其高表达显著影响水稻籽粒VB6含量。本研究填补了水稻籽粒VB6性状QTL定位研究的空白，为进一步阐明水稻VB6合成的分子遗传机理、克隆相关基因提供了理论支持，在鉴定、筛选和培育高VB6含量的水稻新品种方面具有一定意义。
维生素B6(vitamin B6,VB6)作为参与动植物多项生命活动的重要组成成分，体现了水稻等粮食经济作物的营养品质。目前对于控制水稻籽粒VB6含量的相关基因的挖掘较少且不深入。本研究以‘华占(HZ)’和‘热研2号(Nekken2)’为亲本所构建的重组自交系为材料，在数量性状基因座(quantitative trait loci,QTL)定位的基础上进行候选基因初步筛选，共获得10个候选基因，其中LOC_Os01g52450、LOC_Os01g52500、LOC_Os05g09500、LOC_Os05g09440、LOC_Os05g20570和LOC_Os05g36270基因的表达量在双亲间差异显著。结合基因表达量和亲本VB6含量数据，推测LOC_Os05g09500是影响水稻籽粒VB6含量的关键基因，其高表达显著影响水稻籽粒VB6含量。本研究填补了水稻籽粒VB6性状QTL定位研究的空白，为进一步阐明水稻VB6合成的分子遗传机理、克隆相关基因提供了理论支持，在鉴定、筛选和培育高VB6含量的水稻新品种方面具有一定意义。
2024,40(10):3500-3514, DOI: 10.13345/j.cjb.230854
摘要：
提高水稻氮肥的利用效率是增加产量的有效途径，而维持碳氮平衡是促进水稻正常生长发育的保障。为探究蔗糖转运蛋白OsSTP1对水稻氮素吸收的影响，本研究以野生型TB309为背景材料，构建了蔗糖转运蛋白OsSTP1的过表达转基因株系OsSTP1-OE1、OsSTP1-OE2和突变体转基因株系osstp1-1、osstp1-2。采用水培试验，设置不供氮(free nitrogen,FN,0 mg/L)、低氮(low nitrogen,LN,10 mg/L)、正常氮(normal nitrogen,NN,40 mg/L)和高氮(high nitrogen,HN,80 mg/L)四个供氮水平，研究各株系苗期对不同供氮水平的响应。结果发现，相对于野生型和突变体，OsSTP1过表达材料在低氮水平下，生物量、根长、株高显著增加，叶片可溶性糖含量显著降低，而根部的可溶性糖含量显著增加。表明其叶片光合作用产生的可溶性糖通过韧皮部转运到根系中，从而促进根系的生长来吸收更多的氮素促进地上部生物量增加。本研究证明水稻糖转运蛋白基因OsSTP1通过影响水稻碳水化合物在源库端的长距离运输来促进水稻的根系生长，最终影响水稻对氮素的吸收与积累，提高了水稻氮素利用率，为氮肥减施提供了参考。
提高水稻氮肥的利用效率是增加产量的有效途径，而维持碳氮平衡是促进水稻正常生长发育的保障。为探究蔗糖转运蛋白OsSTP1对水稻氮素吸收的影响，本研究以野生型TB309为背景材料，构建了蔗糖转运蛋白OsSTP1的过表达转基因株系OsSTP1-OE1、OsSTP1-OE2和突变体转基因株系osstp1-1、osstp1-2。采用水培试验，设置不供氮(free nitrogen,FN,0 mg/L)、低氮(low nitrogen,LN,10 mg/L)、正常氮(normal nitrogen,NN,40 mg/L)和高氮(high nitrogen,HN,80 mg/L)四个供氮水平，研究各株系苗期对不同供氮水平的响应。结果发现，相对于野生型和突变体，OsSTP1过表达材料在低氮水平下，生物量、根长、株高显著增加，叶片可溶性糖含量显著降低，而根部的可溶性糖含量显著增加。表明其叶片光合作用产生的可溶性糖通过韧皮部转运到根系中，从而促进根系的生长来吸收更多的氮素促进地上部生物量增加。本研究证明水稻糖转运蛋白基因OsSTP1通过影响水稻碳水化合物在源库端的长距离运输来促进水稻的根系生长，最终影响水稻对氮素的吸收与积累，提高了水稻氮素利用率，为氮肥减施提供了参考。
2024,40(10):3515-3529, DOI: 10.13345/j.cjb.230821
摘要：
水稻Rho GDP解离抑制因子1(Rho GDP dissociation inhibitor 1,RhoGDI1)是本课题组前期通过酵母双杂交筛选从幼穗中分离的一个与小G蛋白Rho/Rop家族成员OsRac5相互作用蛋白的编码基因，对该基因特征及其功能的研究报道较少。本研究在对OsRhoGDI1开展生物信息学分析的基础上，利用表达谱芯片挖掘和实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real time polymerase chain reaction,RT-qPCR)对OsRhoGDI1基因的表达模式进行分析，发现该基因在水稻多种组织中广泛表达，尤其在幼穗发育过程中高表达，且该基因的表达受脱落酸(abscisic acid,ABA)、油菜素内酯(brassinolide,BL)、水杨酸(salicylic acid,SA)、吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)、赤霉素(gibberellin,GA)及盐胁迫的调控。亚细胞定位鉴定显示，OsRhoGDI1分布在细胞膜、细胞质以及细胞核中。双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)技术检测发现OsRhoGDI1与OsRac5在细胞膜、细胞质和细胞核均能发生互作，OsRhoGDI1还可与OsRac1在细胞膜上相互作用。本研究表明，OsRhoGDI1与水稻穗发育等过程密切相关，并且OsRhoGDI1可能通过与不同Rho/Rop蛋白结合并调节其活性，参与调控水稻生长发育、激素应答以及非生物胁迫等多种生物学过程。
水稻Rho GDP解离抑制因子1(Rho GDP dissociation inhibitor 1,RhoGDI1)是本课题组前期通过酵母双杂交筛选从幼穗中分离的一个与小G蛋白Rho/Rop家族成员OsRac5相互作用蛋白的编码基因，对该基因特征及其功能的研究报道较少。本研究在对OsRhoGDI1开展生物信息学分析的基础上，利用表达谱芯片挖掘和实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real time polymerase chain reaction,RT-qPCR)对OsRhoGDI1基因的表达模式进行分析，发现该基因在水稻多种组织中广泛表达，尤其在幼穗发育过程中高表达，且该基因的表达受脱落酸(abscisic acid,ABA)、油菜素内酯(brassinolide,BL)、水杨酸(salicylic acid,SA)、吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)、赤霉素(gibberellin,GA)及盐胁迫的调控。亚细胞定位鉴定显示，OsRhoGDI1分布在细胞膜、细胞质以及细胞核中。双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)技术检测发现OsRhoGDI1与OsRac5在细胞膜、细胞质和细胞核均能发生互作，OsRhoGDI1还可与OsRac1在细胞膜上相互作用。本研究表明，OsRhoGDI1与水稻穗发育等过程密切相关，并且OsRhoGDI1可能通过与不同Rho/Rop蛋白结合并调节其活性，参与调控水稻生长发育、激素应答以及非生物胁迫等多种生物学过程。
2024,40(10):3530-3547, DOI: 10.13345/j.cjb.240284
摘要：
为了促进沙枣新品种选育、种质资源鉴定保护和生态经济型沙枣产业综合发展，对沙枣(Elaeagnus angustifolia)种质资源进行遗传多样性分析，构建DNA指纹图谱，挖掘沙枣种质来源和遗传背景。本研究采用多态性好、条带清晰、重复性好的11对引物，利用简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)分子标记技术，对甘肃省和北京市来源的150份沙枣材料的遗传多样性进行了研究，基于遗传距离进行非加权组平均法(unweighted pair-group method with arithmetic means,UPGMA)聚类分析，基于贝叶斯模型的Structure v2.3.3软件解析150份种质的遗传结构。在遗传多样性分析中，平均等位基因数为(number of alleles,Na)7.636 4，平均有效等位基因数(number of effective alleles,Ne)为2.832 6，平均Shannon信息指数(Shannon genetic diversity index,I)为1.178 1，Nei’s平均基因多样性指数(Nei’s gene diversity index,H)为0.582 1，平均观测杂合度(observed heterozygosity,Ho)为0.489 9，平均期望杂合度(expected heterozygosity,He)为0.584 0，平均多态信息含量(polymorphism information content,PIC)为0.535 4，平均遗传相似性系数(genetic similarity,GS)为0.831 5，表明所研究的沙枣之间具有显著的遗传差异和丰富的遗传多样性。聚类分析将150份材料划分为3个类群，平均遗传距离(genetic distance,GD)为0.422 9，聚类结果和地理来源并不完全一致。Structure群体结构分析将供试材料分为2个种群。利用8对多态信息含量最高的引物，构建了150份沙枣材料的指纹图谱。本研究成功构建了甘肃和北京沙枣种质资源的DNA指纹图谱，阐明了其亲缘关系，为沙枣种质资源鉴定、优异种质筛选、园林应用和分子辅助育种工作提供了理论依据。
为了促进沙枣新品种选育、种质资源鉴定保护和生态经济型沙枣产业综合发展，对沙枣(Elaeagnus angustifolia)种质资源进行遗传多样性分析，构建DNA指纹图谱，挖掘沙枣种质来源和遗传背景。本研究采用多态性好、条带清晰、重复性好的11对引物，利用简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)分子标记技术，对甘肃省和北京市来源的150份沙枣材料的遗传多样性进行了研究，基于遗传距离进行非加权组平均法(unweighted pair-group method with arithmetic means,UPGMA)聚类分析，基于贝叶斯模型的Structure v2.3.3软件解析150份种质的遗传结构。在遗传多样性分析中，平均等位基因数为(number of alleles,Na)7.636 4，平均有效等位基因数(number of effective alleles,Ne)为2.832 6，平均Shannon信息指数(Shannon genetic diversity index,I)为1.178 1，Nei’s平均基因多样性指数(Nei’s gene diversity index,H)为0.582 1，平均观测杂合度(observed heterozygosity,Ho)为0.489 9，平均期望杂合度(expected heterozygosity,He)为0.584 0，平均多态信息含量(polymorphism information content,PIC)为0.535 4，平均遗传相似性系数(genetic similarity,GS)为0.831 5，表明所研究的沙枣之间具有显著的遗传差异和丰富的遗传多样性。聚类分析将150份材料划分为3个类群，平均遗传距离(genetic distance,GD)为0.422 9，聚类结果和地理来源并不完全一致。Structure群体结构分析将供试材料分为2个种群。利用8对多态信息含量最高的引物，构建了150份沙枣材料的指纹图谱。本研究成功构建了甘肃和北京沙枣种质资源的DNA指纹图谱，阐明了其亲缘关系，为沙枣种质资源鉴定、优异种质筛选、园林应用和分子辅助育种工作提供了理论依据。
2024,40(10):3548-3560, DOI: 10.13345/j.cjb.230852
摘要：
新型赤霉素(gibberellin) GA4因其独特的优势而具有广阔的应用前景。为探究GA4生物合成调控机制，本研究以藤仓赤霉菌(Gibberella fujikuroi) GA4生产菌株S (CGMCC 17793)和野生菌株Y (GenBank登录号：NRRL 13620)为研究对象，利用液相色谱-质谱联用(liquid chromatograph-mass spectrometer,LC-MS)代谢组学技术，结合主成分分析(principal component analysis,PCA)与偏最小二乘-显著性分析联合法(partial least squares-discrimination analysis,PLS-DA)等对两种菌株在同一发酵时间以及菌株S在不同发酵时间的差异代谢物进行筛选与鉴定，并利用KEGG数据库和MBROLE 2.0分析相关代谢通路。结果表明，与菌株Y相比，菌株S在发酵3、6、9 d时，显著上调和下调的代谢物分别为107种和66种、136种和47种、94种和65种。与生产菌株S发酵3 d时相比，6、9 d时显著上调和下调的代谢物分别为29种和40种、52种和67种。菌株S与菌株Y同一发酵时间的差异代谢物主要富集在氨基酸代谢、三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA cycle)和萜类生物合成等通路。菌株S不同发酵时间的差异代谢物主要富集在氨基酸代谢与糖代谢等合成途径。通路注释与分析结果说明，菌株S通过促进氨基酸与糖代谢、TCA循环产生更多乙酰CoA，增强了甲羟戊酸途径，从而使萜类化合物合成的前体物质异戊烯焦磷酸(isopentenyl pyrophosphate,IPP)含量增加，最终提高了GA4产量。本研究探究了藤仓赤霉菌GA4代谢规律，为调控藤仓赤霉菌提高GA4产量提供了理论基础。
新型赤霉素(gibberellin) GA4因其独特的优势而具有广阔的应用前景。为探究GA4生物合成调控机制，本研究以藤仓赤霉菌(Gibberella fujikuroi) GA4生产菌株S (CGMCC 17793)和野生菌株Y (GenBank登录号：NRRL 13620)为研究对象，利用液相色谱-质谱联用(liquid chromatograph-mass spectrometer,LC-MS)代谢组学技术，结合主成分分析(principal component analysis,PCA)与偏最小二乘-显著性分析联合法(partial least squares-discrimination analysis,PLS-DA)等对两种菌株在同一发酵时间以及菌株S在不同发酵时间的差异代谢物进行筛选与鉴定，并利用KEGG数据库和MBROLE 2.0分析相关代谢通路。结果表明，与菌株Y相比，菌株S在发酵3、6、9 d时，显著上调和下调的代谢物分别为107种和66种、136种和47种、94种和65种。与生产菌株S发酵3 d时相比，6、9 d时显著上调和下调的代谢物分别为29种和40种、52种和67种。菌株S与菌株Y同一发酵时间的差异代谢物主要富集在氨基酸代谢、三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA cycle)和萜类生物合成等通路。菌株S不同发酵时间的差异代谢物主要富集在氨基酸代谢与糖代谢等合成途径。通路注释与分析结果说明，菌株S通过促进氨基酸与糖代谢、TCA循环产生更多乙酰CoA，增强了甲羟戊酸途径，从而使萜类化合物合成的前体物质异戊烯焦磷酸(isopentenyl pyrophosphate,IPP)含量增加，最终提高了GA4产量。本研究探究了藤仓赤霉菌GA4代谢规律，为调控藤仓赤霉菌提高GA4产量提供了理论基础。
2024,40(10):3561-3587, DOI: 10.13345/j.cjb.240069
摘要：
萜烯类合成酶(terpene synthases,TPSs)是合成花香中多种萜类化合物的关键酶，但TPS基因在福州双瓣茉莉(Jasminum sambac var.Fuzhou bifoliatum)中全基因组鉴定和响应茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)的表达模式分析少见报道。本研究利用生物信息学的方法对双瓣茉莉TPS (DJTPS)基因进行全基因组鉴定，对基因家族成员的理化性质、亚细胞定位、蛋白互作、系统进化、亚家族分类、染色体定位及共线性、基因结构、顺式作用元件和保守基序进行分析，并利用转录组数据和实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR,qRT-PCR)分析DJTPS家族在不同组织器官下及在MeJA处理下的表达模式。结果表明，在双瓣茉莉全基因组中一共鉴定到32个DJTPS家族成员，不均匀地分布在9条染色体上，所编码蛋白质均为亲水性蛋白，大多数定位于细胞质；系统进化分析显示，DJTPS家族分为TPS-a、TPS-b、TPS-c、TPS-e/f和TPS-g共5个亚家族；共线性结果揭示了双瓣茉莉中共有10组复制事件，大部分都经历了纯化选择；分析双瓣茉莉与其他6个物种之间的TPS同源基因对，发现了不同数量的同源基因对；基因结构和保守基序分析结果显示，同一亚家族的外显子数量和基序数目具有一定的保守性；对顺式作用元件分析发现，DJTPS家族中存在多个可能涉及MeJA响应的元件；转录组和qRT-PCR数据分析显示，多个TPS基因在不同组织器官中特异性表达，在花中特异性表达的基因最多；14个TPS基因在MeJA处理5 h或6 h后表达上调，其中DJTPS03、DJTPS04和DJTPS21在MeJA处理后表达量显著增加。本研究初步证明了MeJA能够促进DJTPS家族成员在开花关键时期的表达，从而促进萜类化合物的合成，提高花香的品质。
萜烯类合成酶(terpene synthases,TPSs)是合成花香中多种萜类化合物的关键酶，但TPS基因在福州双瓣茉莉(Jasminum sambac var.Fuzhou bifoliatum)中全基因组鉴定和响应茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)的表达模式分析少见报道。本研究利用生物信息学的方法对双瓣茉莉TPS (DJTPS)基因进行全基因组鉴定，对基因家族成员的理化性质、亚细胞定位、蛋白互作、系统进化、亚家族分类、染色体定位及共线性、基因结构、顺式作用元件和保守基序进行分析，并利用转录组数据和实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR,qRT-PCR)分析DJTPS家族在不同组织器官下及在MeJA处理下的表达模式。结果表明，在双瓣茉莉全基因组中一共鉴定到32个DJTPS家族成员，不均匀地分布在9条染色体上，所编码蛋白质均为亲水性蛋白，大多数定位于细胞质；系统进化分析显示，DJTPS家族分为TPS-a、TPS-b、TPS-c、TPS-e/f和TPS-g共5个亚家族；共线性结果揭示了双瓣茉莉中共有10组复制事件，大部分都经历了纯化选择；分析双瓣茉莉与其他6个物种之间的TPS同源基因对，发现了不同数量的同源基因对；基因结构和保守基序分析结果显示，同一亚家族的外显子数量和基序数目具有一定的保守性；对顺式作用元件分析发现，DJTPS家族中存在多个可能涉及MeJA响应的元件；转录组和qRT-PCR数据分析显示，多个TPS基因在不同组织器官中特异性表达，在花中特异性表达的基因最多；14个TPS基因在MeJA处理5 h或6 h后表达上调，其中DJTPS03、DJTPS04和DJTPS21在MeJA处理后表达量显著增加。本研究初步证明了MeJA能够促进DJTPS家族成员在开花关键时期的表达，从而促进萜类化合物的合成，提高花香的品质。
2024,40(10):3588-3602, DOI: 10.13345/j.cjb.240088
摘要：
多磷酸肌醇-5-磷酸酶(inositol polyphosphate 5-phosphatase,5PTase)是肌醇信号传导途径中的关键酶，能水解肌醇磷酸(inositol phosphate,IP)或磷脂酰肌醇磷酸(phosphatidylinositol phosphates,PIP)的肌醇环5-磷酸。然而，大豆中该类基因研究较少。本研究从野生大豆(Glycine soja S.&Z.)中克隆出耐盐基因Gs5PTase8并对其底物进行探究。Gs5PTase8编码493个氨基酸。经序列比对与系统进化树分析，发现其在植物中具有保守性。利用实时荧光定量PCR对不同大豆组织分析该基因的表达，发现Gs5PTase8主要在大豆根中表达。为了探究其水解底物，分别构建了大肠杆菌表达载体pET28a-Gs5PTase8和pGEX4T1-Gs5PTase8，但只成功诱导表达了GST-Gs5PTase8重组蛋白。使用不同浓度异丙基β-d-硫代半乳糖苷(isopropyl beta-d-thiogalactopyranoside,IPTG)，分别在16、30、37℃条件下进行诱导表达条件优化，发现重组蛋白在16℃、0.2 mmol/L IPTG过夜诱导时表达量最高。SDS-PAGE检测重组蛋白的相对分子量约为75 kDa，经纯化后条带单一，纯度达95%以上，二辛可酸法(bicinchoninic acid assay,BCA)检测出重组蛋白的得率为4.9 mg/L。体外底物酶活检测表明，Gs5PTase8蛋白可以水解IP3[inositol (1,4,5) trisphosphate]、IP4[inositol (1,3,4,5) tetrakisphosphate]、PI (4,5) P2[phosphatidylinositol (4,5) bisphosphate]和PI (3,4,5) P3[phosphatidylinositol (3,4,5) trisphosphate]，本研究为进一步探索Gs5PTase8参与耐盐的分子作用机制提供了科学依据。
多磷酸肌醇-5-磷酸酶(inositol polyphosphate 5-phosphatase,5PTase)是肌醇信号传导途径中的关键酶，能水解肌醇磷酸(inositol phosphate,IP)或磷脂酰肌醇磷酸(phosphatidylinositol phosphates,PIP)的肌醇环5-磷酸。然而，大豆中该类基因研究较少。本研究从野生大豆(Glycine soja S.&Z.)中克隆出耐盐基因Gs5PTase8并对其底物进行探究。Gs5PTase8编码493个氨基酸。经序列比对与系统进化树分析，发现其在植物中具有保守性。利用实时荧光定量PCR对不同大豆组织分析该基因的表达，发现Gs5PTase8主要在大豆根中表达。为了探究其水解底物，分别构建了大肠杆菌表达载体pET28a-Gs5PTase8和pGEX4T1-Gs5PTase8，但只成功诱导表达了GST-Gs5PTase8重组蛋白。使用不同浓度异丙基β-d-硫代半乳糖苷(isopropyl beta-d-thiogalactopyranoside,IPTG)，分别在16、30、37℃条件下进行诱导表达条件优化，发现重组蛋白在16℃、0.2 mmol/L IPTG过夜诱导时表达量最高。SDS-PAGE检测重组蛋白的相对分子量约为75 kDa，经纯化后条带单一，纯度达95%以上，二辛可酸法(bicinchoninic acid assay,BCA)检测出重组蛋白的得率为4.9 mg/L。体外底物酶活检测表明，Gs5PTase8蛋白可以水解IP3[inositol (1,4,5) trisphosphate]、IP4[inositol (1,3,4,5) tetrakisphosphate]、PI (4,5) P2[phosphatidylinositol (4,5) bisphosphate]和PI (3,4,5) P3[phosphatidylinositol (3,4,5) trisphosphate]，本研究为进一步探索Gs5PTase8参与耐盐的分子作用机制提供了科学依据。
2024,40(10):3603-3618, DOI: 10.13345/j.cjb.230816
摘要：
锌吸收调控蛋白(zinc uptake regulator,Zur)在植物病原黄单胞菌中的序列高度保守，但其在不同菌株或小种中的功能却差异显著。为阐明Zur在大豆斑疹病菌(Xanthomonas axonopodis pv.glycines,Xag)中的功能，本研究利用同源重组策略获得了zur基因的缺失突变株(∆zur)。该突变株在寄主大豆上的致病性和在非寄主(烟草、番茄、辣椒和茄子)上激发超敏反应(hypersensitive responses,HR)能力相较于野生型均显著减弱。此外，与野生型菌株相比，突变株∆zur的胞内锌稳态失衡，细胞外多糖(extracellular polysaccharide,EPS)产量和胞外水解酶(纤维素酶、内切葡聚糖酶、淀粉酶和蛋白酶)表达均大幅降低，而且其对Zn2+、Fe3+和Cu2+的敏感性显著增强。功能互补可将突变株Δzur的上述缺陷性表型恢复至野生型水平。荧光定量PCR结果表明，zur基因受Zn2+诱导表达；且zur基因突变大幅降低hrp基因簇代表性基因(hrpB1、hrpD6、hrpE、hrcV和hrcC)、胞外水解酶编码基因(engXCA、egl2、pro1、pro2、pro8、pro11和alpha1)和EPS合成基因(gumB、gumD、gumK、gumM、gumG和gumH)的表达水平。这些结果表明，Zur可能通过调控毒性因子合成和hrp基因表达，从而参与Xag在寄主大豆上的致病性和在非寄主植物上激发HR能力。本研究为进一步解析Zur在黄单胞菌-植物互作中的作用机制奠定了基础。
锌吸收调控蛋白(zinc uptake regulator,Zur)在植物病原黄单胞菌中的序列高度保守，但其在不同菌株或小种中的功能却差异显著。为阐明Zur在大豆斑疹病菌(Xanthomonas axonopodis pv.glycines,Xag)中的功能，本研究利用同源重组策略获得了zur基因的缺失突变株(∆zur)。该突变株在寄主大豆上的致病性和在非寄主(烟草、番茄、辣椒和茄子)上激发超敏反应(hypersensitive responses,HR)能力相较于野生型均显著减弱。此外，与野生型菌株相比，突变株∆zur的胞内锌稳态失衡，细胞外多糖(extracellular polysaccharide,EPS)产量和胞外水解酶(纤维素酶、内切葡聚糖酶、淀粉酶和蛋白酶)表达均大幅降低，而且其对Zn2+、Fe3+和Cu2+的敏感性显著增强。功能互补可将突变株Δzur的上述缺陷性表型恢复至野生型水平。荧光定量PCR结果表明，zur基因受Zn2+诱导表达；且zur基因突变大幅降低hrp基因簇代表性基因(hrpB1、hrpD6、hrpE、hrcV和hrcC)、胞外水解酶编码基因(engXCA、egl2、pro1、pro2、pro8、pro11和alpha1)和EPS合成基因(gumB、gumD、gumK、gumM、gumG和gumH)的表达水平。这些结果表明，Zur可能通过调控毒性因子合成和hrp基因表达，从而参与Xag在寄主大豆上的致病性和在非寄主植物上激发HR能力。本研究为进一步解析Zur在黄单胞菌-植物互作中的作用机制奠定了基础。
2024,40(10):3619-3628, DOI: 10.13345/j.cjb.230836
摘要：
碱性亮氨酸拉链转录因子脱落酸不敏感蛋白5(abscisic acid-insensitive 5,ABI5)是脱落酸介导的种子萌发的关键调控因子，而TaABI5基因与小麦穗发芽密切相关。TaABI5的多拷贝基因成员TaABI5-D3具有编码完整TaABI5蛋白的能力。本研究通过构建原核表达载体pET-28a-TaABI5-D3，并在大肠杆菌中进行表达，最终得到纯化的His-TaABI5-D3重组蛋白。该重组蛋白以包涵体的形式存在，最佳表达条件为16℃、0.6 mmol/L IPTG、150 r/min过夜诱导12 h。进一步将His-TaABI5-D3重组蛋白进行纯化后免疫Balb/c小鼠制备多克隆抗体，Western blotting结果显示抗体的特异性完好。该研究结果为进一步研究TaABI5蛋白在小麦籽粒中的功能奠定了基础。
碱性亮氨酸拉链转录因子脱落酸不敏感蛋白5(abscisic acid-insensitive 5,ABI5)是脱落酸介导的种子萌发的关键调控因子，而TaABI5基因与小麦穗发芽密切相关。TaABI5的多拷贝基因成员TaABI5-D3具有编码完整TaABI5蛋白的能力。本研究通过构建原核表达载体pET-28a-TaABI5-D3，并在大肠杆菌中进行表达，最终得到纯化的His-TaABI5-D3重组蛋白。该重组蛋白以包涵体的形式存在，最佳表达条件为16℃、0.6 mmol/L IPTG、150 r/min过夜诱导12 h。进一步将His-TaABI5-D3重组蛋白进行纯化后免疫Balb/c小鼠制备多克隆抗体，Western blotting结果显示抗体的特异性完好。该研究结果为进一步研究TaABI5蛋白在小麦籽粒中的功能奠定了基础。
2024,40(10):3629-3648, DOI: 10.13345/j.cjb.240074
摘要：
为了探讨植物激素在调控黄花菜花蕾大小发育过程中的作用及代谢差异，采集了‘大同黄花’和‘东北黄花’幼蕾期、绿期、转黄期、黄期共4个时期的花蕾，开展了转录组测序、差异表达基因分析和喷施激素验证分析。结果表明，在‘大同黄花’和‘东北黄花’花蕾不同发育时期中，共筛选出199个植物激素生物合成代谢相关的差异表达基因，分别调控脱落酸、赤霉素、生长素、茉莉酸、细胞分裂素和乙烯这6种植物激素的合成代谢，其中生长素差异表达基因数量最多，表明生长素可能在调控花蕾发育中具有重要的作用。生长素响应因子(auxin response factor,ARF)在花蕾发育的4个时期均处于上调状态，说明ARF在黄花菜花蕾发育的整个阶段都起到正向调控作用；通过外源喷施6种激素，进一步验证了吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)显著促进‘大同黄花’花蕾的生长和营养成分的提高，因此推测IAA对调控花蕾发育具有重要的作用。研究结果为进一步研究‘大同黄花’与‘东北黄花’花蕾发育的调控机制奠定了理论基础。
为了探讨植物激素在调控黄花菜花蕾大小发育过程中的作用及代谢差异，采集了‘大同黄花’和‘东北黄花’幼蕾期、绿期、转黄期、黄期共4个时期的花蕾，开展了转录组测序、差异表达基因分析和喷施激素验证分析。结果表明，在‘大同黄花’和‘东北黄花’花蕾不同发育时期中，共筛选出199个植物激素生物合成代谢相关的差异表达基因，分别调控脱落酸、赤霉素、生长素、茉莉酸、细胞分裂素和乙烯这6种植物激素的合成代谢，其中生长素差异表达基因数量最多，表明生长素可能在调控花蕾发育中具有重要的作用。生长素响应因子(auxin response factor,ARF)在花蕾发育的4个时期均处于上调状态，说明ARF在黄花菜花蕾发育的整个阶段都起到正向调控作用；通过外源喷施6种激素，进一步验证了吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)显著促进‘大同黄花’花蕾的生长和营养成分的提高，因此推测IAA对调控花蕾发育具有重要的作用。研究结果为进一步研究‘大同黄花’与‘东北黄花’花蕾发育的调控机制奠定了理论基础。
2024,40(10):3649-3665, DOI: 10.13345/j.cjb.240098
摘要：
昆虫Toll和免疫缺陷(immune deficiency,IMD)信号通路在进化上非常保守，主要通过核转录因子κB (nuclear factor-kappa B,NF-κB)调节抗菌肽等免疫相关基因的表达。然而，关于家蚕NF-κB转录因子Rels和Relish对抗菌肽等免疫相关基因表达调控的差异目前尚未见系统报道。本研究克隆了家蚕BmRelA、BmRelB和BmRelish1基因，并构建了它们的真核细胞过表达载体。将重组载体分别转染家蚕BmE和BmN细胞后，利用实时荧光定量PCR (real-time quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)检测了抗菌肽及免疫相关基因的表达变化。结果表明，家蚕抗菌肽基因Defensin2和Gloverin2的表达主要受Relish1调控，Moricin的表达主要受RelA和RelB调控，其他抗菌肽的表达则受二者共同调控。此外，家蚕肽聚糖识别蛋白(peptidoglycan recognition proteins,PGRPs)、β-1,3-葡聚糖识别蛋白(β-1,3-glucan recognition proteins,βGRPs)、溶菌酶(lysozymes,Lys)、类溶菌酶蛋白(lysozyme and lysozyme-like proteins,LLPs)、一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)等蛋白的编码基因均响应Rels和Relish的诱导，在不同细胞系中不同程度上调表达，提示这些分子的表达也受到Toll或IMD通路的调节。相比于果蝇Toll和IMD信号通路转录因子对抗菌肽基因表达调控具有特异性，本研究发现家蚕Rels和Relish1对抗菌肽基因表达的调控模式更为复杂，为进一步解析昆虫Toll和IMD通路的效应机制和反馈机制提供了实验依据。
昆虫Toll和免疫缺陷(immune deficiency,IMD)信号通路在进化上非常保守，主要通过核转录因子κB (nuclear factor-kappa B,NF-κB)调节抗菌肽等免疫相关基因的表达。然而，关于家蚕NF-κB转录因子Rels和Relish对抗菌肽等免疫相关基因表达调控的差异目前尚未见系统报道。本研究克隆了家蚕BmRelA、BmRelB和BmRelish1基因，并构建了它们的真核细胞过表达载体。将重组载体分别转染家蚕BmE和BmN细胞后，利用实时荧光定量PCR (real-time quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)检测了抗菌肽及免疫相关基因的表达变化。结果表明，家蚕抗菌肽基因Defensin2和Gloverin2的表达主要受Relish1调控，Moricin的表达主要受RelA和RelB调控，其他抗菌肽的表达则受二者共同调控。此外，家蚕肽聚糖识别蛋白(peptidoglycan recognition proteins,PGRPs)、β-1,3-葡聚糖识别蛋白(β-1,3-glucan recognition proteins,βGRPs)、溶菌酶(lysozymes,Lys)、类溶菌酶蛋白(lysozyme and lysozyme-like proteins,LLPs)、一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)等蛋白的编码基因均响应Rels和Relish的诱导，在不同细胞系中不同程度上调表达，提示这些分子的表达也受到Toll或IMD通路的调节。相比于果蝇Toll和IMD信号通路转录因子对抗菌肽基因表达调控具有特异性，本研究发现家蚕Rels和Relish1对抗菌肽基因表达的调控模式更为复杂，为进一步解析昆虫Toll和IMD通路的效应机制和反馈机制提供了实验依据。
2024,40(10):3666-3676, DOI: 10.13345/j.cjb.230698
摘要：
为缓解疯草中毒病对我国畜牧业的不良影响并充分利用潜在牧草资源，利用生物降解技术对疯草进行处理，可以去除疯草中的主要毒性成分苦马豆素，使之作为优质牧草被利用。节杆菌HW08被证实对苦马豆素具有稳定高效的降解能力。本研究以被公认为安全的食品级微生物的乳酸乳球菌作为表达载体，选取节杆菌HW08中的4个关键降解基因进行表达，并使用液相色谱法对其降解苦马豆素的能力进行了分析。结果显示，转化了乙醇脱氢酶A1R6C3基因的乳酸乳球菌经诱导后，提取的粗酶液在30℃条件下，24 h内能够降解约323.4 μg苦马豆素；转化了谷胱甘肽合酶、酯酶/酰基水解酶、糖基转移酶基因的乳酸乳球菌中提取的粗酶液单独作用时未表现出对于苦马豆素的降解能力，但混合后在同样条件下能够降解约140.5 μg苦马豆素。本研究为苦马豆素降解工程菌的临床推广提供了帮助，也为动物苦马豆素中毒的防治及疯草的脱毒利用提供了新的研究思路。
为缓解疯草中毒病对我国畜牧业的不良影响并充分利用潜在牧草资源，利用生物降解技术对疯草进行处理，可以去除疯草中的主要毒性成分苦马豆素，使之作为优质牧草被利用。节杆菌HW08被证实对苦马豆素具有稳定高效的降解能力。本研究以被公认为安全的食品级微生物的乳酸乳球菌作为表达载体，选取节杆菌HW08中的4个关键降解基因进行表达，并使用液相色谱法对其降解苦马豆素的能力进行了分析。结果显示，转化了乙醇脱氢酶A1R6C3基因的乳酸乳球菌经诱导后，提取的粗酶液在30℃条件下，24 h内能够降解约323.4 μg苦马豆素；转化了谷胱甘肽合酶、酯酶/酰基水解酶、糖基转移酶基因的乳酸乳球菌中提取的粗酶液单独作用时未表现出对于苦马豆素的降解能力，但混合后在同样条件下能够降解约140.5 μg苦马豆素。本研究为苦马豆素降解工程菌的临床推广提供了帮助，也为动物苦马豆素中毒的防治及疯草的脱毒利用提供了新的研究思路。
2024,40(10):3677-3688, DOI: 10.13345/j.cjb.230756
摘要：
为明确核盘菌热休克蛋白70(heat shock protein 70,Hsp70)基因在菌核形成过程中的功能及其与病菌致病力的关系，本研究采用逆转录PCR (reverse transcription PCR,RT-PCR)方法克隆核盘菌Hsp70基因并进行序列分析，采用实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR,qRT-PCR)方法测定基因在病菌不同生长阶段、环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)及低温和高温胁迫下的相对表达量；对Hsp70蛋白进行耐热性检测；通过农杆菌介导法构建Hsp70基因沉默转化菌株，采用离体油菜叶片接种法进行致病力检测，在含腐霉利和甲基托布津药物培养基中进行耐药性检测。结果表明，核盘菌Hsp70基因全长1 890 bp，与叶杯菌属(Ciborinia)的Hsp70亲缘关系较高；Hsp70在菌核中表达量最高，为菌丝中的30倍以上，cAMP胁迫显著诱导Hsp70的表达，40℃下，Hsp70表达量呈先升后降再升高的趋势，4℃处理无显著影响；高表达Hsp70的重组菌株耐热性显著增加；核盘菌Hsp70沉默转化子不能形成菌核，其致病力和耐药性均下降。本研究揭示了Hsp70在核盘菌菌核形成及对抗不良环境中发挥重要作用，为下一步深入解析核盘菌Hsp70的生物学功能提供参考。
为明确核盘菌热休克蛋白70(heat shock protein 70,Hsp70)基因在菌核形成过程中的功能及其与病菌致病力的关系，本研究采用逆转录PCR (reverse transcription PCR,RT-PCR)方法克隆核盘菌Hsp70基因并进行序列分析，采用实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR,qRT-PCR)方法测定基因在病菌不同生长阶段、环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)及低温和高温胁迫下的相对表达量；对Hsp70蛋白进行耐热性检测；通过农杆菌介导法构建Hsp70基因沉默转化菌株，采用离体油菜叶片接种法进行致病力检测，在含腐霉利和甲基托布津药物培养基中进行耐药性检测。结果表明，核盘菌Hsp70基因全长1 890 bp，与叶杯菌属(Ciborinia)的Hsp70亲缘关系较高；Hsp70在菌核中表达量最高，为菌丝中的30倍以上，cAMP胁迫显著诱导Hsp70的表达，40℃下，Hsp70表达量呈先升后降再升高的趋势，4℃处理无显著影响；高表达Hsp70的重组菌株耐热性显著增加；核盘菌Hsp70沉默转化子不能形成菌核，其致病力和耐药性均下降。本研究揭示了Hsp70在核盘菌菌核形成及对抗不良环境中发挥重要作用，为下一步深入解析核盘菌Hsp70的生物学功能提供参考。
2024,40(10):3689-3704, DOI: 10.13345/j.cjb.240090
摘要：
在检测和修复环境中重金属如镉污染时，藻类被证实具有作为高效生物吸附材料的潜力。本研究旨在利用细胞表面展示技术在莱茵衣藻细胞壁表达镉结合蛋白CADR，提高衣藻对镉的吸附性能。首先，采用golden gate技术构建转化载体PET-X-CADR，通过细胞壁蛋白GP1将CADR锚定至细胞壁。同时利用融合标签YFP的荧光信号进行高通量筛选，得到3株CADR蛋白高表达且定位于细胞壁的工程藻株。生理实验结果表明，细胞壁展示CADR蛋白并不影响工程藻株在低于200μmol/L镉浓度下的生长；在200 μmol/L镉浓度下，CADR工程藻株的生长速度是野生型的3倍，表明CADR工程藻株对镉有更高的耐受性。运用配子型裂解酶GLE处理藻细胞分离野生型和工程藻株细胞壁，并比较其中镉的含量，结果显示工程藻株的细胞壁对镉吸附能力提升了33%。本研究为利用藻类治理环境中镉污染特别是从环境中回收重金属提供了新的思路。
在检测和修复环境中重金属如镉污染时，藻类被证实具有作为高效生物吸附材料的潜力。本研究旨在利用细胞表面展示技术在莱茵衣藻细胞壁表达镉结合蛋白CADR，提高衣藻对镉的吸附性能。首先，采用golden gate技术构建转化载体PET-X-CADR，通过细胞壁蛋白GP1将CADR锚定至细胞壁。同时利用融合标签YFP的荧光信号进行高通量筛选，得到3株CADR蛋白高表达且定位于细胞壁的工程藻株。生理实验结果表明，细胞壁展示CADR蛋白并不影响工程藻株在低于200μmol/L镉浓度下的生长；在200 μmol/L镉浓度下，CADR工程藻株的生长速度是野生型的3倍，表明CADR工程藻株对镉有更高的耐受性。运用配子型裂解酶GLE处理藻细胞分离野生型和工程藻株细胞壁，并比较其中镉的含量，结果显示工程藻株的细胞壁对镉吸附能力提升了33%。本研究为利用藻类治理环境中镉污染特别是从环境中回收重金属提供了新的思路。
2024,40(10):3705-3721, DOI: 10.13345/j.cjb.230745
摘要：
聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)是全球产量最大的聚酯之一，但由于其废弃量大且难降解，环境污染严重。酶解法处理PET是目前的研究热点，碳水化合物结合模块(carbohydrate binding module,CBM)的加入可以增加酶与底物之间的亲和力，提高酶的降解能力。为了开发更高效的PET水解酶，本研究在PET降解酶LCC-ICCG中引入来源于不同家族具有不同底物亲和力的碳水化合物结合结构域(CBM)，并以高结晶度PET粉末和无定型PET膜为底物，对改造后酶的降解效率进行了表征，以探寻降解能力最优的酶。结果表明，融合B型CBM后降低了酶对PET的降解率和Tm值，而引入A、C型CBM后，酶对膜状底物的降解率得到了显著提高，PET的降解速率和Tm值也得到了提升，尤其是融合酶LCC-ICCG-CBM9-2对膜状PET底物的降解率对比原始酶LCC-ICCG提高了10倍以上。本研究的结果表明，通过引入A、C两型CBM的方式，可以提高LCC-ICCG对膜状PET降解率和热稳定性，改善其活性低的问题，从而更有效地降解PET。本研究可为塑料降解提供技术支持，有利于推进环保事业。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)是全球产量最大的聚酯之一，但由于其废弃量大且难降解，环境污染严重。酶解法处理PET是目前的研究热点，碳水化合物结合模块(carbohydrate binding module,CBM)的加入可以增加酶与底物之间的亲和力，提高酶的降解能力。为了开发更高效的PET水解酶，本研究在PET降解酶LCC-ICCG中引入来源于不同家族具有不同底物亲和力的碳水化合物结合结构域(CBM)，并以高结晶度PET粉末和无定型PET膜为底物，对改造后酶的降解效率进行了表征，以探寻降解能力最优的酶。结果表明，融合B型CBM后降低了酶对PET的降解率和Tm值，而引入A、C型CBM后，酶对膜状底物的降解率得到了显著提高，PET的降解速率和Tm值也得到了提升，尤其是融合酶LCC-ICCG-CBM9-2对膜状PET底物的降解率对比原始酶LCC-ICCG提高了10倍以上。本研究的结果表明，通过引入A、C两型CBM的方式，可以提高LCC-ICCG对膜状PET降解率和热稳定性，改善其活性低的问题，从而更有效地降解PET。本研究可为塑料降解提供技术支持，有利于推进环保事业。
2024,40(10):3722-3749, DOI: 10.13345/j.cjb.240060
摘要：
为应对水环境中潜在致癌物质1,4-二噁烷(1,4-dioxane)的污染，本研究从1,4-二噁烷污染的地下水中，通过富集驯化、分离得到一株1,4-二噁烷高效降解菌株DXTK-010。经过形态学观察、16S rRNA基因序列比对以及基于全基因组的物种分类研究，鉴定该菌株为觧胺胺杆菌(Aminobacter aminovorans)。研究结果表明，该菌株具有较强的环境适应能力，在20−37℃及pH 5.0−8.0下均能有效降解1,4-二噁烷。单因素实验表明，在30℃、pH 7.5条件下降解性能最佳。在优选条件下，该菌株能在24 h内完全降解200 mg/L的1,4-二噁烷，最大降解速率达9.367 mg/(L·h)。菌株DXTK-010对1,4-二噁烷的降解动力学采用Monod方程进行拟合，其最大比降解速率(Vmax)为0.224 mg 1,4-dioxane/(mg protein·h)，半饱和浓度(Ks)为41.350 mg/L，细胞产率(Y)为0.130 mg protein/(mg 1,4-dioxane)，与已报道的降解菌相比，DXTK-010作为优异的降解菌株，扩充了生物修复1,4-二噁烷的菌株资源。全基因组测序揭示其完整基因组包括1条环状染色体和3个质粒。功能基因分析表明，丙烷单加氧酶基因簇和醇脱氢酶基因是其高效降解1,4-二噁烷的关键功能基因。本研究为DXTK-010实际应用于1,4-二噁烷污染修复提供了理论基础。
为应对水环境中潜在致癌物质1,4-二噁烷(1,4-dioxane)的污染，本研究从1,4-二噁烷污染的地下水中，通过富集驯化、分离得到一株1,4-二噁烷高效降解菌株DXTK-010。经过形态学观察、16S rRNA基因序列比对以及基于全基因组的物种分类研究，鉴定该菌株为觧胺胺杆菌(Aminobacter aminovorans)。研究结果表明，该菌株具有较强的环境适应能力，在20−37℃及pH 5.0−8.0下均能有效降解1,4-二噁烷。单因素实验表明，在30℃、pH 7.5条件下降解性能最佳。在优选条件下，该菌株能在24 h内完全降解200 mg/L的1,4-二噁烷，最大降解速率达9.367 mg/(L·h)。菌株DXTK-010对1,4-二噁烷的降解动力学采用Monod方程进行拟合，其最大比降解速率(Vmax)为0.224 mg 1,4-dioxane/(mg protein·h)，半饱和浓度(Ks)为41.350 mg/L，细胞产率(Y)为0.130 mg protein/(mg 1,4-dioxane)，与已报道的降解菌相比，DXTK-010作为优异的降解菌株，扩充了生物修复1,4-二噁烷的菌株资源。全基因组测序揭示其完整基因组包括1条环状染色体和3个质粒。功能基因分析表明，丙烷单加氧酶基因簇和醇脱氢酶基因是其高效降解1,4-二噁烷的关键功能基因。本研究为DXTK-010实际应用于1,4-二噁烷污染修复提供了理论基础。
2024,40(10):3750-3764, DOI: 10.13345/j.cjb.230743
摘要：
为了解浙江地区稻蛙共养模式下大肠杆菌耐药情况及其传播风险，本研究从浙江省4个不同地区的稻蛙共养基地采集分离泥土、田间水及蛙粪便中的大肠杆菌，进行了16S rRNA测序鉴定，纸片扩散法(Kirby-Bauer,K-B)测定耐药表型，PCR法鉴定耐药基因型与整合子，分析了大肠杆菌的耐药情况，并通过接合转移评估耐药传播特性。结果显示，分离得到的82株大肠杆菌对四环素、磺胺异噁唑、阿莫西林和红霉素表现出较高的耐药率，大多数为多重耐药菌，且富阳分离株的耐药率高于其他3个地区。PCR鉴定结果表明，耐药基因sul1检出率最高，为63.41%，其次是blaTEM、tetA和tetB。在检测的16种抗生素耐药基因(antibiotic resistance genes,ARGs)中，富阳分离株有9种ARGs的检出率高于其他地区。整合酶基因intI1的检出率最高，整合酶阳性菌中共14株菌(34.15%)携带基因盒，存在4种不同的基因盒组成方式，以dfrA1-aadA1和dfrA17-aadA5最常见。接合转移结果显示，14株携带基因盒的供体菌中有4株接合转移成功，接合转移频率在4.32×10−5−7.13×10−4之间。研究表明，4个地区中富阳分离株的耐药情况较为严重为整合子介导大肠杆菌对多种抗生素耐药，并且耐药基因盒可能通过整合子在不同细菌之间传播。本研究对浙江省稻蛙共养环境中大肠杆菌的耐药情况和传播特性进行分析，为保障食品安全提供理论基础。
为了解浙江地区稻蛙共养模式下大肠杆菌耐药情况及其传播风险，本研究从浙江省4个不同地区的稻蛙共养基地采集分离泥土、田间水及蛙粪便中的大肠杆菌，进行了16S rRNA测序鉴定，纸片扩散法(Kirby-Bauer,K-B)测定耐药表型，PCR法鉴定耐药基因型与整合子，分析了大肠杆菌的耐药情况，并通过接合转移评估耐药传播特性。结果显示，分离得到的82株大肠杆菌对四环素、磺胺异噁唑、阿莫西林和红霉素表现出较高的耐药率，大多数为多重耐药菌，且富阳分离株的耐药率高于其他3个地区。PCR鉴定结果表明，耐药基因sul1检出率最高，为63.41%，其次是blaTEM、tetA和tetB。在检测的16种抗生素耐药基因(antibiotic resistance genes,ARGs)中，富阳分离株有9种ARGs的检出率高于其他地区。整合酶基因intI1的检出率最高，整合酶阳性菌中共14株菌(34.15%)携带基因盒，存在4种不同的基因盒组成方式，以dfrA1-aadA1和dfrA17-aadA5最常见。接合转移结果显示，14株携带基因盒的供体菌中有4株接合转移成功，接合转移频率在4.32×10−5−7.13×10−4之间。研究表明，4个地区中富阳分离株的耐药情况较为严重为整合子介导大肠杆菌对多种抗生素耐药，并且耐药基因盒可能通过整合子在不同细菌之间传播。本研究对浙江省稻蛙共养环境中大肠杆菌的耐药情况和传播特性进行分析，为保障食品安全提供理论基础。
2024,40(10):3765-3780, DOI: 10.13345/j.cjb.230806
摘要：
三氯生(triclosan,TCS)和三氯卡班(triclocarban,TCC)作为两种高效的广谱杀菌剂被广泛使用，尤其是在新冠肺炎疫情期间，然而其二次污染造成的健康风险备受关注。TCS和TCC具有相似的母核结构和高亲脂性特点，其对环境生物的毒性效应和致毒机制的差异尚不明晰，尤其是二者的免疫毒性研究较少。本研究以脊椎动物斑马鱼为模型，比较二者在相同浓度暴露下(0.6µmol/L)的免疫毒性及其作用机制。结果发现，TCS和TCC均能导致受精后72 h (hours post fertilization,hpf)的斑马鱼受精卵孵化率低于60%，对120 hpf幼鱼的致死率分别达40%和50%，并伴有抑制体节生长、游囊关闭、心包水肿、卵黄囊肿淤积与吸收障碍等畸形，且TCC致畸程度显著高于TCS。TCS暴露刺激固有免疫细胞增殖率为20%，T细胞减少了35%，而TCC对固有免疫细胞和T细胞分化均呈抑制作用，抑制率分别为25%和60%。实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR,RT-qPCR)和ELISA的结果显示，TCS和TCC分别致il-1β、il-6和tnf-α炎症因子编码基因显著上调，而二者对il-10和IgM的表达呈相反趋势，且均导致C3的表达下降。皮尔逊(Pearson)相关性分析表明，发现TCS与TCC诱导的发育毒性与免疫细胞分化之间分别呈正相关和负相关，但二者均与促炎因子表达量呈正相关。GO功能和KEGG通路富集分析发现，TCS与TCC作用靶分子富集在不同的信号通路上，关键网络hub基因和富集的调控通路也有所不同。本研究为揭示TCS和TCC引发免疫毒性的不同机制提供了证据，并为二者所致健康风险的识别、预警和管理提供了理论参考。
三氯生(triclosan,TCS)和三氯卡班(triclocarban,TCC)作为两种高效的广谱杀菌剂被广泛使用，尤其是在新冠肺炎疫情期间，然而其二次污染造成的健康风险备受关注。TCS和TCC具有相似的母核结构和高亲脂性特点，其对环境生物的毒性效应和致毒机制的差异尚不明晰，尤其是二者的免疫毒性研究较少。本研究以脊椎动物斑马鱼为模型，比较二者在相同浓度暴露下(0.6µmol/L)的免疫毒性及其作用机制。结果发现，TCS和TCC均能导致受精后72 h (hours post fertilization,hpf)的斑马鱼受精卵孵化率低于60%，对120 hpf幼鱼的致死率分别达40%和50%，并伴有抑制体节生长、游囊关闭、心包水肿、卵黄囊肿淤积与吸收障碍等畸形，且TCC致畸程度显著高于TCS。TCS暴露刺激固有免疫细胞增殖率为20%，T细胞减少了35%，而TCC对固有免疫细胞和T细胞分化均呈抑制作用，抑制率分别为25%和60%。实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR,RT-qPCR)和ELISA的结果显示，TCS和TCC分别致il-1β、il-6和tnf-α炎症因子编码基因显著上调，而二者对il-10和IgM的表达呈相反趋势，且均导致C3的表达下降。皮尔逊(Pearson)相关性分析表明，发现TCS与TCC诱导的发育毒性与免疫细胞分化之间分别呈正相关和负相关，但二者均与促炎因子表达量呈正相关。GO功能和KEGG通路富集分析发现，TCS与TCC作用靶分子富集在不同的信号通路上，关键网络hub基因和富集的调控通路也有所不同。本研究为揭示TCS和TCC引发免疫毒性的不同机制提供了证据，并为二者所致健康风险的识别、预警和管理提供了理论参考。
2024,40(10):3781-3794, DOI: 10.13345/j.cjb.230795
摘要：
硫酸铵介导的南方离子型稀土浸取开采产生了大量含高氨氮尾水，引发了严重的环境污染问题。本研究以从原始稀土氨氮尾水中分离到的衣藻(Chlamydomonas sp.) YC为出发藻株，选择50 L柱式光生物反应器(airlift photobioreactors,AL-PBRs)和5 m3开放式跑道池光生物反应器(open race-way photobioreactors,ORWPs)两种中试反应器，研究该藻户外处理稀土氨氮尾水(NH4+-N，约2 000 mg/L)的生长情况和尾水处理性能；此外，检测采收的藻粉氨基酸、脂肪酸等生化组分，评估其营养价值。结果表明，与ORWPs相比，衣藻YC在AL-PBRs中处理稀土氨氮尾水具有更高的生物量(1.1 g/L)、NH4+-N (24.9%)与总氮去除率(20.4%)和CO2的固定速率[125.0 mg/(L·d)]。对于藻粉生化组分方面，AL-PBRs和ORWPs获得的衣藻YC蛋白含量分别为44.5%和49.4%，油脂含量分别为9.1%和14.3%。同时，与大豆蛋白(0.657)相比，两种藻粉的必需氨基酸指数(essential amino acid indexes,EAAI)更高(均为0.900)，这表明衣藻藻粉具有更好的营养价值。本研究的结果表明，衣藻YC中试柱式光生物反应器室外处理稀土氨氮尾水的工艺可能是一种潜在集成生物固碳、污水处理和藻粉开发的耦合技术。
硫酸铵介导的南方离子型稀土浸取开采产生了大量含高氨氮尾水，引发了严重的环境污染问题。本研究以从原始稀土氨氮尾水中分离到的衣藻(Chlamydomonas sp.) YC为出发藻株，选择50 L柱式光生物反应器(airlift photobioreactors,AL-PBRs)和5 m3开放式跑道池光生物反应器(open race-way photobioreactors,ORWPs)两种中试反应器，研究该藻户外处理稀土氨氮尾水(NH4+-N，约2 000 mg/L)的生长情况和尾水处理性能；此外，检测采收的藻粉氨基酸、脂肪酸等生化组分，评估其营养价值。结果表明，与ORWPs相比，衣藻YC在AL-PBRs中处理稀土氨氮尾水具有更高的生物量(1.1 g/L)、NH4+-N (24.9%)与总氮去除率(20.4%)和CO2的固定速率[125.0 mg/(L·d)]。对于藻粉生化组分方面，AL-PBRs和ORWPs获得的衣藻YC蛋白含量分别为44.5%和49.4%，油脂含量分别为9.1%和14.3%。同时，与大豆蛋白(0.657)相比，两种藻粉的必需氨基酸指数(essential amino acid indexes,EAAI)更高(均为0.900)，这表明衣藻藻粉具有更好的营养价值。本研究的结果表明，衣藻YC中试柱式光生物反应器室外处理稀土氨氮尾水的工艺可能是一种潜在集成生物固碳、污水处理和藻粉开发的耦合技术。
2024,40(10):3795-3809, DOI: 10.13345/j.cjb.230842
摘要：
硝酸转运蛋白(nitrate transporter,NRT)与铵转运蛋白(ammonium transporter,AMT)是小麦无机氮素吸收、转运、分配的一类重要跨膜蛋白，获得NRT/AMT蛋白并制备其抗体有助于了解其组织定位特点，理解小麦的氮素利用过程。本研究从前期鉴定到的405个TaNRT/TaNPF基因和23个TaAMT基因中，筛选并克隆到了4个表达量较高的基因：TaNPF4.5、TaNPF8.3、TaNRT3.1、TaAMT1.2。利用HMMER软件对4个转运蛋白进行跨膜结构域预测，确定拟表达区段，并进行原核表达和纯化。在37℃、1 mmol/L IPTG诱导条件下，非跨膜区段TaNPF4.5、TaNPF8.3、TaNRT3.1诱导4 h后表达量最大且为包涵体形式，TaAMT1.2诱导3 h后表达量最大，主要是可溶性表达。非跨膜区段TaNPF4.5、TaNPF8.3、TaNRT3.1采用pH梯度分离纯化，TaNPF4.5在pH 2.0时蛋白纯度约为87%，TaNPF8.3在pH 3.0时纯化蛋白纯度约为85%，均可用于抗体制备，TaNRT3.1的蛋白纯度未达到85%；TaAMT1.2采用咪唑梯度分离纯化，在咪唑浓度为20 mmol/L时纯度约95%，并成功制备了抗体。TaAMT1.2的表达纯化与抗体制备，为TaNPF4.5、TaNPF8.3等膜蛋白表达纯化及抗体制备提供了思路，为研究小麦膜蛋白表达与定位特点奠定了基础。
硝酸转运蛋白(nitrate transporter,NRT)与铵转运蛋白(ammonium transporter,AMT)是小麦无机氮素吸收、转运、分配的一类重要跨膜蛋白，获得NRT/AMT蛋白并制备其抗体有助于了解其组织定位特点，理解小麦的氮素利用过程。本研究从前期鉴定到的405个TaNRT/TaNPF基因和23个TaAMT基因中，筛选并克隆到了4个表达量较高的基因：TaNPF4.5、TaNPF8.3、TaNRT3.1、TaAMT1.2。利用HMMER软件对4个转运蛋白进行跨膜结构域预测，确定拟表达区段，并进行原核表达和纯化。在37℃、1 mmol/L IPTG诱导条件下，非跨膜区段TaNPF4.5、TaNPF8.3、TaNRT3.1诱导4 h后表达量最大且为包涵体形式，TaAMT1.2诱导3 h后表达量最大，主要是可溶性表达。非跨膜区段TaNPF4.5、TaNPF8.3、TaNRT3.1采用pH梯度分离纯化，TaNPF4.5在pH 2.0时蛋白纯度约为87%，TaNPF8.3在pH 3.0时纯化蛋白纯度约为85%，均可用于抗体制备，TaNRT3.1的蛋白纯度未达到85%；TaAMT1.2采用咪唑梯度分离纯化，在咪唑浓度为20 mmol/L时纯度约95%，并成功制备了抗体。TaAMT1.2的表达纯化与抗体制备，为TaNPF4.5、TaNPF8.3等膜蛋白表达纯化及抗体制备提供了思路，为研究小麦膜蛋白表达与定位特点奠定了基础。
2024,40(10):3810-3822, DOI: 10.13345/j.cjb.230805
摘要：
WRKY转录因子基因家族是植物特有的转录因子，在植物防御中起着重要作用。拟南芥中的研究表明WRKY作用于丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated-protein kinase,MAPK)级联途径下游，通过激活防御相关基因的表达而参与防御反应。然而大豆WRKY基因家族在防御中的作用尚不明晰。本研究通过生物信息学分析，在大豆中找到3对GmWRKY33同源基因。前2对GmWRKY33同源基因间的同源性高于84%(命名为GmWRKY33A)，而每对GmWRKY33A同源基因间的同源性高于95%。从这4个GmWRKY33A同源基因保守区域选取300 bp片段构建至菜豆豆荚斑驳病毒(bean pod mosaic virus,BPMV)改造的沉默载体(BPMV-VIGS)上以达到同时沉默上述4个GmWRKY33A基因的目的。结果表明，同时沉默上述4个GmWRKY33A基因并未改变沉默植株的发育表型，但沉默植株对大豆斑点病菌、大豆斑疹病菌和大豆花叶病毒的抗性却显著降低，说明GmWRKY33A不参与大豆的生长发育，但却参与大豆免疫反应。GmWRKY33A沉默植株中大豆斑点病菌侵染所诱导的GmMPK3和GmMPK6的激活程度显著低于空载体植株，表明GmWRKY33A可以通过调控GmMPK3/6的转录激活或激酶活性而参与大豆的免疫反应，GmWRKY33A是大豆免疫反应的正调控因子。
WRKY转录因子基因家族是植物特有的转录因子，在植物防御中起着重要作用。拟南芥中的研究表明WRKY作用于丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated-protein kinase,MAPK)级联途径下游，通过激活防御相关基因的表达而参与防御反应。然而大豆WRKY基因家族在防御中的作用尚不明晰。本研究通过生物信息学分析，在大豆中找到3对GmWRKY33同源基因。前2对GmWRKY33同源基因间的同源性高于84%(命名为GmWRKY33A)，而每对GmWRKY33A同源基因间的同源性高于95%。从这4个GmWRKY33A同源基因保守区域选取300 bp片段构建至菜豆豆荚斑驳病毒(bean pod mosaic virus,BPMV)改造的沉默载体(BPMV-VIGS)上以达到同时沉默上述4个GmWRKY33A基因的目的。结果表明，同时沉默上述4个GmWRKY33A基因并未改变沉默植株的发育表型，但沉默植株对大豆斑点病菌、大豆斑疹病菌和大豆花叶病毒的抗性却显著降低，说明GmWRKY33A不参与大豆的生长发育，但却参与大豆免疫反应。GmWRKY33A沉默植株中大豆斑点病菌侵染所诱导的GmMPK3和GmMPK6的激活程度显著低于空载体植株，表明GmWRKY33A可以通过调控GmMPK3/6的转录激活或激酶活性而参与大豆的免疫反应，GmWRKY33A是大豆免疫反应的正调控因子。
2024,40(10):3823-3832, DOI: 10.13345/j.cjb.240085
摘要：
为了获得抗癌植物红豆杉更为有效的细胞培养参数，本研究以曼地亚红豆杉带芽茎段为外植体，利用植物组织培养技术和正交试验对其愈伤组织诱导和继代培养条件进行优化，并对培养过程中出现的褐化问题进行探讨。结果表明在黑暗条件下，B5+0.25 mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)+1.5 mg/L萘乙酸(naphthaleneacetic acid,NAA)+0.5 mg/L激动素(kinetin,KT)是愈伤组织诱导最适培养基，表现为诱导时间短、诱导率高(86.7%)；最适继代培养基为B5+0.5 mg/L 2,4-D+2.0 mg/L NAA+1.5 mg/L KT；在愈伤组织生长第10天进行继代培养的愈伤组织增殖倍数最高；活性炭能够最大限度减轻褐变的发生，其最佳浓度为0.8 g/L。本研究将为曼地亚红豆杉细胞悬浮培养及通过细胞培养生产紫杉醇奠定基础。
为了获得抗癌植物红豆杉更为有效的细胞培养参数，本研究以曼地亚红豆杉带芽茎段为外植体，利用植物组织培养技术和正交试验对其愈伤组织诱导和继代培养条件进行优化，并对培养过程中出现的褐化问题进行探讨。结果表明在黑暗条件下，B5+0.25 mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)+1.5 mg/L萘乙酸(naphthaleneacetic acid,NAA)+0.5 mg/L激动素(kinetin,KT)是愈伤组织诱导最适培养基，表现为诱导时间短、诱导率高(86.7%)；最适继代培养基为B5+0.5 mg/L 2,4-D+2.0 mg/L NAA+1.5 mg/L KT；在愈伤组织生长第10天进行继代培养的愈伤组织增殖倍数最高；活性炭能够最大限度减轻褐变的发生，其最佳浓度为0.8 g/L。本研究将为曼地亚红豆杉细胞悬浮培养及通过细胞培养生产紫杉醇奠定基础。
2024,40(10):3833-3843, DOI: 10.13345/j.cjb.240352
摘要：
Uhrf1是一种有多结构域和功能的表观遗传因子，在DNA甲基化、细胞代谢及细胞增殖中发挥关键作用。为探究Uhrf1在母牦牛生殖生理过程中的作用，本研究采集3种繁殖期(卵泡期、黄体期和妊娠期)健康牦牛的3种生殖器官(卵巢、输卵管和子宫)，共9组，采用实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative PCR,RT-qPCR)、蛋白免疫印迹技术(Western blotting)和免疫组织化学(immunohistochemistry,IHC)法检测Uhrf1的表达和定位情况。RT-qPCR和Western blotting结果显示，Uhrf1在卵泡期输卵管中的表达量最高，妊娠期子宫次之，黄体期子宫最低(P<0.05)。IHC结果显示，Uhrf1主要在卵巢生殖上皮、卵泡膜、卵泡颗粒层、黄体细胞、输卵管黏膜上皮细胞、子宫腺(uterine glands,UG)中表达。本研究表明Uhrf1在不同繁殖期母牦牛主要生殖器官中的表达存在差异，提示其在牦牛生殖生理过程中的调控作用具有重要意义。
Uhrf1是一种有多结构域和功能的表观遗传因子，在DNA甲基化、细胞代谢及细胞增殖中发挥关键作用。为探究Uhrf1在母牦牛生殖生理过程中的作用，本研究采集3种繁殖期(卵泡期、黄体期和妊娠期)健康牦牛的3种生殖器官(卵巢、输卵管和子宫)，共9组，采用实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative PCR,RT-qPCR)、蛋白免疫印迹技术(Western blotting)和免疫组织化学(immunohistochemistry,IHC)法检测Uhrf1的表达和定位情况。RT-qPCR和Western blotting结果显示，Uhrf1在卵泡期输卵管中的表达量最高，妊娠期子宫次之，黄体期子宫最低(P<0.05)。IHC结果显示，Uhrf1主要在卵巢生殖上皮、卵泡膜、卵泡颗粒层、黄体细胞、输卵管黏膜上皮细胞、子宫腺(uterine glands,UG)中表达。本研究表明Uhrf1在不同繁殖期母牦牛主要生殖器官中的表达存在差异，提示其在牦牛生殖生理过程中的调控作用具有重要意义。
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为了提高干扰素抗病毒活性测定的生物安全性，本研究使用含有GFP的复制缺陷型水疱性口炎病毒 (VSV△G*G) 为指示病毒，分别对经原核表达系统和杆状病毒表达系统表达的重组猪γ干扰素 (PoIFN-γ) 在MDBK细胞上进行抗病毒活性测定。结果显示：由杆状病毒表达的重组PoIFN-γ具有高度抗病毒活性，其抗病毒活性为105 IU/mL，原核表达的重组PoIFN-γ纯化后经缓慢复性也会产生一定的抗病毒活性，其抗病毒活性为32 IU/mL。该方法与利用表达GFP的重组水疱性口炎病毒 (VSV*GFP) 所检测的干扰素抗病毒活性结果完全一致，表明复制缺陷型病毒VSV△G*G可作为复制型重组病毒的替代品，使得干扰素抗病毒活性检测更加安全、准确。
为了提高干扰素抗病毒活性测定的生物安全性，本研究使用含有GFP的复制缺陷型水疱性口炎病毒 (VSV△G*G) 为指示病毒，分别对经原核表达系统和杆状病毒表达系统表达的重组猪γ干扰素 (PoIFN-γ) 在MDBK细胞上进行抗病毒活性测定。结果显示：由杆状病毒表达的重组PoIFN-γ具有高度抗病毒活性，其抗病毒活性为105 IU/mL，原核表达的重组PoIFN-γ纯化后经缓慢复性也会产生一定的抗病毒活性，其抗病毒活性为32 IU/mL。该方法与利用表达GFP的重组水疱性口炎病毒 (VSV*GFP) 所检测的干扰素抗病毒活性结果完全一致，表明复制缺陷型病毒VSV△G*G可作为复制型重组病毒的替代品，使得干扰素抗病毒活性检测更加安全、准确。
摘要：
从人肌肉素基因出发, 在dbEST数据库中进行同源性搜索, 找到七个有较高同源性的Expressed Sequence Tag(DY426490, CF787546, AJ660979, AJ664670, AJ663820, AJ680159, DN106254)。通过拼接和进一步RT-PCR实验验证, 获得猪肌肉素基因全长cDNA序列, 其全长651 bp, 开放阅读框为54~452 bp, 编码有132个氨基酸。同源性分析结果表明, 与人、小鼠和大鼠的肌肉素基因cDNA编码区(CDS)同源性分别为87.2%、77.6%和77.9%。利用克隆出的猪肌肉素cDNA, 构建表达载体pGEX-4T-1-musclin, 并在BL21大肠杆菌中成功表达和纯化了分子量为38.59 kD的融合蛋白GST-Musclin, 并运用蛋白印迹技术进行鉴定。
从人肌肉素基因出发, 在dbEST数据库中进行同源性搜索, 找到七个有较高同源性的Expressed Sequence Tag(DY426490, CF787546, AJ660979, AJ664670, AJ663820, AJ680159, DN106254)。通过拼接和进一步RT-PCR实验验证, 获得猪肌肉素基因全长cDNA序列, 其全长651 bp, 开放阅读框为54~452 bp, 编码有132个氨基酸。同源性分析结果表明, 与人、小鼠和大鼠的肌肉素基因cDNA编码区(CDS)同源性分别为87.2%、77.6%和77.9%。利用克隆出的猪肌肉素cDNA, 构建表达载体pGEX-4T-1-musclin, 并在BL21大肠杆菌中成功表达和纯化了分子量为38.59 kD的融合蛋白GST-Musclin, 并运用蛋白印迹技术进行鉴定。
摘要：
白藜芦醇是一种含有芪类结构的非黄酮类多酚化合物。它不仅是植物遭受胁迫时产生的一种能提高植物抵抗病原性攻击和环境恶化的植物抗毒素, 还具有抗癌、抗氧化、调节血脂、影响寿命等多方面有益于人类健康的重要功能。以下对白藜芦醇的理化特性、合成、提取、纯化与检测方法进行了全面总结, 并在其作用的分子机制基础上, 对其生物学活性、基因工程研究及产业化情况进行了重点介绍。发现在传统育种的基础上, 借助于现代生物技术手段, 将白藜芦醇的天然活性保健作用应用于保健食品的开发、作物经济附加值的提高具有广阔的前景。它的开发和利用, 必将为食品及制药工业新产品的开发提供新的挑战与机遇。
白藜芦醇是一种含有芪类结构的非黄酮类多酚化合物。它不仅是植物遭受胁迫时产生的一种能提高植物抵抗病原性攻击和环境恶化的植物抗毒素, 还具有抗癌、抗氧化、调节血脂、影响寿命等多方面有益于人类健康的重要功能。以下对白藜芦醇的理化特性、合成、提取、纯化与检测方法进行了全面总结, 并在其作用的分子机制基础上, 对其生物学活性、基因工程研究及产业化情况进行了重点介绍。发现在传统育种的基础上, 借助于现代生物技术手段, 将白藜芦醇的天然活性保健作用应用于保健食品的开发、作物经济附加值的提高具有广阔的前景。它的开发和利用, 必将为食品及制药工业新产品的开发提供新的挑战与机遇。
摘要：
自然界中微生物种类极为丰富，尺寸涵盖了纳米级与微米级。微生物细胞培养成本低廉，生长繁殖迅速，具有丰富的遗传表现型，因此微生物是可用于纳米、微米以及多层次跨尺度加工的天然“基本单元”和“底盘细胞”。“基于微生物”的生物制造目的是利用微生物的特异结构和多样功能进行仿生和调控，操纵微生物进行加工组装，从而获得新材料、新器件。同时，建立深入研究微生物行为模式的新技术与新方法，为揭示传统方法所未涉及的基本科学问题提供新的平台。以下将分别从纳米和微米两个尺度以及利用微生物的结构或功能两个角度来概述基于微生物的微纳米生物制造的前沿进展。
自然界中微生物种类极为丰富，尺寸涵盖了纳米级与微米级。微生物细胞培养成本低廉，生长繁殖迅速，具有丰富的遗传表现型，因此微生物是可用于纳米、微米以及多层次跨尺度加工的天然“基本单元”和“底盘细胞”。“基于微生物”的生物制造目的是利用微生物的特异结构和多样功能进行仿生和调控，操纵微生物进行加工组装，从而获得新材料、新器件。同时，建立深入研究微生物行为模式的新技术与新方法，为揭示传统方法所未涉及的基本科学问题提供新的平台。以下将分别从纳米和微米两个尺度以及利用微生物的结构或功能两个角度来概述基于微生物的微纳米生物制造的前沿进展。
摘要：
葡萄球菌Staphylococcus hominis来源的N-乙酰神经氨酸裂合酶基因shnal (GenBank Accession No. EFS20452.1) 构建至pET-28a质粒并在大肠杆菌中得到表达。通过目的蛋白的纯化和酶学性质研究发现，ShNAL是一个四聚体，裂解方向的最适反应pH为8.0；合成方向的最适反应pH为7.5，最适反应温度为45 ℃。在45 ℃下孵育2 h对ShNAL的活力基本无影响，高于45 ℃时，活力迅速下降。该酶在pH 5.0~10.0的环境中比较稳定，4 ℃下放置24 h酶的残余活力在70％以上。ShNAL对N-乙酰神经氨酸 (Neu5Ac)、N-乙酰甘露糖胺 (Man) 和丙酮酸 (Pyr) 的Km值分别是 (4.0±0.2) mmol/L、(131.7±12.1) mmol/L和 (35.1±3.2) mmol/L，kcat/Km值分别为1.9 L/(mmol·s)、0.08 L/(mmol·s) 和0.08 L/(mmol·s)。
葡萄球菌Staphylococcus hominis来源的N-乙酰神经氨酸裂合酶基因shnal (GenBank Accession No. EFS20452.1) 构建至pET-28a质粒并在大肠杆菌中得到表达。通过目的蛋白的纯化和酶学性质研究发现，ShNAL是一个四聚体，裂解方向的最适反应pH为8.0；合成方向的最适反应pH为7.5，最适反应温度为45 ℃。在45 ℃下孵育2 h对ShNAL的活力基本无影响，高于45 ℃时，活力迅速下降。该酶在pH 5.0~10.0的环境中比较稳定，4 ℃下放置24 h酶的残余活力在70％以上。ShNAL对N-乙酰神经氨酸 (Neu5Ac)、N-乙酰甘露糖胺 (Man) 和丙酮酸 (Pyr) 的Km值分别是 (4.0±0.2) mmol/L、(131.7±12.1) mmol/L和 (35.1±3.2) mmol/L，kcat/Km值分别为1.9 L/(mmol·s)、0.08 L/(mmol·s) 和0.08 L/(mmol·s)。
摘要：
BMP6是一种调节成骨细胞和成软骨细胞分化的骨诱导因子, 在修复各种骨缺损方面具有很好的应用潜力。有诱骨活性的BMP6是多二硫键的二聚体蛋白, 疏水性极强容易聚集沉淀。为了在大肠杆菌中可溶表达具有生物活性的重组人BMP6(rhBMP6), 构建了具有TRX、GST、MBP、CBD融合标签和His6标签的 rhBMP6成熟肽原核表达载体, 调节诱导温度和IPTG浓度, 比较不同融合标签和诱导条件对目的蛋白表达量和溶解性的影响。结果表明, MBP最能有效的增强rhBMP6的溶解性, 诱导条件对溶解性影响较小。大肠杆菌BL21 trxB(DE3)这种硫氧还蛋白还原酶缺陷菌株为rhBMP6二硫键在胞质中形成提供了合适的氧化还原环境。MBP和BL21 trxB(DE3)相结合在细胞质中高效可溶表达出了BMP6融合蛋白二聚体。表达产物经亲和层析和凝胶排阻层析纯化后, 能诱导成肌细胞系C2C12向成骨细胞方向 转化。
BMP6是一种调节成骨细胞和成软骨细胞分化的骨诱导因子, 在修复各种骨缺损方面具有很好的应用潜力。有诱骨活性的BMP6是多二硫键的二聚体蛋白, 疏水性极强容易聚集沉淀。为了在大肠杆菌中可溶表达具有生物活性的重组人BMP6(rhBMP6), 构建了具有TRX、GST、MBP、CBD融合标签和His6标签的 rhBMP6成熟肽原核表达载体, 调节诱导温度和IPTG浓度, 比较不同融合标签和诱导条件对目的蛋白表达量和溶解性的影响。结果表明, MBP最能有效的增强rhBMP6的溶解性, 诱导条件对溶解性影响较小。大肠杆菌BL21 trxB(DE3)这种硫氧还蛋白还原酶缺陷菌株为rhBMP6二硫键在胞质中形成提供了合适的氧化还原环境。MBP和BL21 trxB(DE3)相结合在细胞质中高效可溶表达出了BMP6融合蛋白二聚体。表达产物经亲和层析和凝胶排阻层析纯化后, 能诱导成肌细胞系C2C12向成骨细胞方向 转化。
摘要：
细菌启动子是细菌中基因表达的必需调控元件，决定了细菌基因表达的强度和时机。通过启动子的插入或缺失，可以改变细菌基因的表达，实现对菌体生长发育以及代谢调控的研究。启动子也是构建各种表达系统、实现异源基因表达的基础。启动子的识别和应用研究，对于实现异源基因的可控表达、有效获得目的产物、促进生物催化和代谢工程研究具有重要的意义。以下对细菌启动子进行了简单的介绍，总结了细菌启动子的识别方法，并对细菌启动子的研究进展和具体应用进行了概述。
细菌启动子是细菌中基因表达的必需调控元件，决定了细菌基因表达的强度和时机。通过启动子的插入或缺失，可以改变细菌基因的表达，实现对菌体生长发育以及代谢调控的研究。启动子也是构建各种表达系统、实现异源基因表达的基础。启动子的识别和应用研究，对于实现异源基因的可控表达、有效获得目的产物、促进生物催化和代谢工程研究具有重要的意义。以下对细菌启动子进行了简单的介绍，总结了细菌启动子的识别方法，并对细菌启动子的研究进展和具体应用进行了概述。
摘要：
本研究通过单因素试验和响应面分析试验建立了能够选择性富集沙门氏菌、副溶血弧菌和霍乱弧菌的共增菌培养基SVV, 采用平板计数法及三重荧光PCR技术验证了SVV的增菌效果。结果表明: SVV能同时富集以不同浓度比例混合的3种目标菌, 37oC振荡培养18 h后, 菌体浓度达到105~108 CFU/mL; SVV强烈抑制大部分的非目标菌; 用荧光PCR方法检测经过37oC振荡培养18 h的10份人工接种样品和608份实际样品, 结果表明目标菌在SVV中增殖18 h后菌量达到检测限以上, SVV联合荧光PCR检测方法的检出率为4.06%, 比传统检测方法(3.78%)高, 无假阴性和假阳性。SVV可望应用于水产品中沙门氏菌、副溶血弧菌和霍乱弧菌检测前的增菌处理, 可简化检测过程, 有效克服漏检, 提高检出率。
本研究通过单因素试验和响应面分析试验建立了能够选择性富集沙门氏菌、副溶血弧菌和霍乱弧菌的共增菌培养基SVV, 采用平板计数法及三重荧光PCR技术验证了SVV的增菌效果。结果表明: SVV能同时富集以不同浓度比例混合的3种目标菌, 37oC振荡培养18 h后, 菌体浓度达到105~108 CFU/mL; SVV强烈抑制大部分的非目标菌; 用荧光PCR方法检测经过37oC振荡培养18 h的10份人工接种样品和608份实际样品, 结果表明目标菌在SVV中增殖18 h后菌量达到检测限以上, SVV联合荧光PCR检测方法的检出率为4.06%, 比传统检测方法(3.78%)高, 无假阴性和假阳性。SVV可望应用于水产品中沙门氏菌、副溶血弧菌和霍乱弧菌检测前的增菌处理, 可简化检测过程, 有效克服漏检, 提高检出率。
摘要：
环境胁迫使植物细胞中积累大量的活性氧，从而导致蛋白质、膜脂、DNA及其它细胞组分的严重损伤。植物体内有效清除活性氧的保护机制分为酶促和非酶促两类。酶促脱毒系统包括超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)等。非酶类抗氧化剂包括抗坏血酸、谷胱甘肽、甘露醇和类黄酮。利用基因工程策略增加这些物质在植物体内的含量，从而获得耐逆转基因植物已取得一定的进展。
环境胁迫使植物细胞中积累大量的活性氧，从而导致蛋白质、膜脂、DNA及其它细胞组分的严重损伤。植物体内有效清除活性氧的保护机制分为酶促和非酶促两类。酶促脱毒系统包括超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)等。非酶类抗氧化剂包括抗坏血酸、谷胱甘肽、甘露醇和类黄酮。利用基因工程策略增加这些物质在植物体内的含量，从而获得耐逆转基因植物已取得一定的进展。
摘要：
为了研究灰葡萄孢菌肌糖磷脂酰神经酰胺合成酶 (BcAUR1基因) 的表达及酶活性，采用RT-PCR方法，利用含有FLAG标签以及BamHⅠ、XhoⅠ酶切位点的AUR1特异引物从灰葡萄孢菌中扩增得到BcAUR1基因。将BcAUR1基因与穿梭质粒pYES2重组，得到pYES2-BcAUR1质粒采用醋酸锂转化法导入酿酒酵母尿嘧啶突变菌株Δyor1中，Western blotting检测肌糖磷脂酰神经酰胺 (IPC) 合成酶表达，HPLC检测IPC合成酶活力。结果显示pYES2-BcAUR1在酿酒酵母尿嘧啶突变菌株Δyor1中获得表达，pYES2-BcAUR1转化子IPC合成酶活性显著增高，比空载转化子约提高1倍。低浓度的AbA能够抑制空载pYES2酵母转化子生长，但pYES2-BcAUR1酵母转化子能抵抗AbA对菌体生长的抑制。
为了研究灰葡萄孢菌肌糖磷脂酰神经酰胺合成酶 (BcAUR1基因) 的表达及酶活性，采用RT-PCR方法，利用含有FLAG标签以及BamHⅠ、XhoⅠ酶切位点的AUR1特异引物从灰葡萄孢菌中扩增得到BcAUR1基因。将BcAUR1基因与穿梭质粒pYES2重组，得到pYES2-BcAUR1质粒采用醋酸锂转化法导入酿酒酵母尿嘧啶突变菌株Δyor1中，Western blotting检测肌糖磷脂酰神经酰胺 (IPC) 合成酶表达，HPLC检测IPC合成酶活力。结果显示pYES2-BcAUR1在酿酒酵母尿嘧啶突变菌株Δyor1中获得表达，pYES2-BcAUR1转化子IPC合成酶活性显著增高，比空载转化子约提高1倍。低浓度的AbA能够抑制空载pYES2酵母转化子生长，但pYES2-BcAUR1酵母转化子能抵抗AbA对菌体生长的抑制。
摘要：
通过外源转录调控因子的诱导，使成体细胞重编程为胚胎干细胞 (ES细胞) 样的多能细胞，这种细胞称为诱导多能干细胞 (iPS细胞)，这一方法被称为iPS技术。目前，iPS技术已先后在小鼠、人、猕猴、大鼠和猪中成功应用，建立了相应的iPS细胞系，并获得了iPS细胞嵌合小鼠和四倍体克隆小鼠。尽管iPS与ES细胞在形态和生长特性上有许多相同之处，但iPS细胞的建立需要较独特的诱导培养体系和鉴定方法。以下结合近年来iPS技术的发展和本实验室的相关研究，对iPS细胞的建立和培养体系的优化进行了深入探讨。
通过外源转录调控因子的诱导，使成体细胞重编程为胚胎干细胞 (ES细胞) 样的多能细胞，这种细胞称为诱导多能干细胞 (iPS细胞)，这一方法被称为iPS技术。目前，iPS技术已先后在小鼠、人、猕猴、大鼠和猪中成功应用，建立了相应的iPS细胞系，并获得了iPS细胞嵌合小鼠和四倍体克隆小鼠。尽管iPS与ES细胞在形态和生长特性上有许多相同之处，但iPS细胞的建立需要较独特的诱导培养体系和鉴定方法。以下结合近年来iPS技术的发展和本实验室的相关研究，对iPS细胞的建立和培养体系的优化进行了深入探讨。
2023,39(10):4275-4294, DOI: 10.13345/j.cjb.230297
摘要：
本研究旨在通过蛋白质工程手段获得结构均一性更好、活性更高、抗真菌能力更强的家蚕蛋白酶抑制剂BmSPI38的串联多聚体蛋白。利用原核表达技术获得BmSPI38串联多聚体蛋白，并通过蛋白酶抑制剂胶内活性染色、蛋白酶抑制实验和真菌生长抑制实验等探讨串联多聚体化对BmSPI38的结构均一性、抑制活性和抗真菌能力的影响。活性染色结果表明，基于多肽柔性接头的串联表达能够极大提高BmSPI38蛋白的结构均一性。蛋白酶抑制实验表明，基于接头的串联三聚体化和四聚体化能提高BmSPI38对微生物蛋白酶的抑制能力。孢子萌发实验表明，His6-SPI38L-tetramer对球孢白僵菌（Beauveria bassiana）分生孢子萌发的抑制能力显著强于His6-SPI38-monomer。真菌生长抑制实验显示，能够通过串联多聚体化来增强BmSPI38对酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和白色念珠菌（Candida albicans）的抑制能力。本研究成功实现BmSPI38的串联多聚体在大肠杆菌中的异源活性表达，并证实可通过串联多聚体化来增强BmSPI38的结构均一性和抗真菌能力，不仅可为培育抗真菌转基因家蚕提供重要的理论依据和新策略，还将推动BmSPI38的外源生产及在医疗领域的应用。
本研究旨在通过蛋白质工程手段获得结构均一性更好、活性更高、抗真菌能力更强的家蚕蛋白酶抑制剂BmSPI38的串联多聚体蛋白。利用原核表达技术获得BmSPI38串联多聚体蛋白，并通过蛋白酶抑制剂胶内活性染色、蛋白酶抑制实验和真菌生长抑制实验等探讨串联多聚体化对BmSPI38的结构均一性、抑制活性和抗真菌能力的影响。活性染色结果表明，基于多肽柔性接头的串联表达能够极大提高BmSPI38蛋白的结构均一性。蛋白酶抑制实验表明，基于接头的串联三聚体化和四聚体化能提高BmSPI38对微生物蛋白酶的抑制能力。孢子萌发实验表明，His6-SPI38L-tetramer对球孢白僵菌（Beauveria bassiana）分生孢子萌发的抑制能力显著强于His6-SPI38-monomer。真菌生长抑制实验显示，能够通过串联多聚体化来增强BmSPI38对酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和白色念珠菌（Candida albicans）的抑制能力。本研究成功实现BmSPI38的串联多聚体在大肠杆菌中的异源活性表达，并证实可通过串联多聚体化来增强BmSPI38的结构均一性和抗真菌能力，不仅可为培育抗真菌转基因家蚕提供重要的理论依据和新策略，还将推动BmSPI38的外源生产及在医疗领域的应用。
摘要：
单克隆抗体从问世到目前广泛应用于临床，经历了一段曲折的发展历程。其中人源化抗体是一个重要的里程碑，并伴随着一系列重大的技术革新，如PCR技术、抗体库技术、转基因动物等。人源化抗体的形式也从最初的嵌合抗体、改型抗体等逐步发展为今天的人抗体。抗体人源化已经成为治疗性抗体的发展趋势,同时各种抗体衍生物也不断涌现，它们从不同角度克服抗体本身的应用局限，也为治疗人类疾病提供了更多利器。对单克隆抗体进行改造使之应用于临床治疗，不仅需要对抗体效应机制进行更细致深入的研究，同时还有赖于对人类免疫系统调控机制的全面精确认识。
单克隆抗体从问世到目前广泛应用于临床，经历了一段曲折的发展历程。其中人源化抗体是一个重要的里程碑，并伴随着一系列重大的技术革新，如PCR技术、抗体库技术、转基因动物等。人源化抗体的形式也从最初的嵌合抗体、改型抗体等逐步发展为今天的人抗体。抗体人源化已经成为治疗性抗体的发展趋势,同时各种抗体衍生物也不断涌现，它们从不同角度克服抗体本身的应用局限，也为治疗人类疾病提供了更多利器。对单克隆抗体进行改造使之应用于临床治疗，不仅需要对抗体效应机制进行更细致深入的研究，同时还有赖于对人类免疫系统调控机制的全面精确认识。
摘要：
在基因表达定位或启动子调控模式的研究中, 多以gusA作为报告基因。但由于部分组织中高内源GUS背景活性或转化手段的限制, 使判断基因表达定位或调控时存在很大误差。为了解决上述问题, 本实验将报道基因绿色荧光蛋白(GFP)和红色荧光蛋白(RFP)融合构建双荧光标记瞬时表达载体pBI221-RFP/GFP。该载体以CaMV35S启动子驱动GFP确定转化效率, 通过鉴定阳性个体的红色荧光活性分析目的基因或启动子的表达模式。并通过番茄E8和西瓜AGPL1果实特异启动子验证了该载体在启动子调控模式研究中的应用可行性。结果表明pBI221-RFP/GFP是一个可以在基因和启动子功能验证中应用的高效瞬时表达载体。
在基因表达定位或启动子调控模式的研究中, 多以gusA作为报告基因。但由于部分组织中高内源GUS背景活性或转化手段的限制, 使判断基因表达定位或调控时存在很大误差。为了解决上述问题, 本实验将报道基因绿色荧光蛋白(GFP)和红色荧光蛋白(RFP)融合构建双荧光标记瞬时表达载体pBI221-RFP/GFP。该载体以CaMV35S启动子驱动GFP确定转化效率, 通过鉴定阳性个体的红色荧光活性分析目的基因或启动子的表达模式。并通过番茄E8和西瓜AGPL1果实特异启动子验证了该载体在启动子调控模式研究中的应用可行性。结果表明pBI221-RFP/GFP是一个可以在基因和启动子功能验证中应用的高效瞬时表达载体。
摘要：
随着DNA 重组技术的日趋成熟, 代谢工程的理论和应用已经得到了迅速发展。合成生物学是近年来蓬勃发展的一门新兴学科, 在许多领域都具有重要的应用。以下从改造细胞代谢的关键因子、代谢途径的调节和宿主细胞与代谢途径构建的关系等方面详细讨论了合成生物学的最新进展和合成生物学在代谢工程领域的应用。
随着DNA 重组技术的日趋成熟, 代谢工程的理论和应用已经得到了迅速发展。合成生物学是近年来蓬勃发展的一门新兴学科, 在许多领域都具有重要的应用。以下从改造细胞代谢的关键因子、代谢途径的调节和宿主细胞与代谢途径构建的关系等方面详细讨论了合成生物学的最新进展和合成生物学在代谢工程领域的应用。
摘要：
通过胶体金免疫层析技术建立一种特异、便捷、快速的三聚氰胺抗原检测方法，对奶制品及饲料中的三聚氰胺残留水平监测提供参考。用柠檬酸三钠还原法制备的胶体金，标记纯化的三聚氰胺单克隆抗体，喷于试纸的金标垫。将MEL-OVA （三聚氰胺和卵清白蛋白的偶练物） 和纯化的羊抗鼠IgG 分别喷于试纸的T (检测线) 处和C (质控线) 处，通过挑选试纸条材料和调试工艺参数，并最终组装成试纸条。结果显示，制备的试纸监测体系方法检出限为50 mg/L。试纸条对牛奶、奶粉和饲料中的三聚氰胺残留的检出限分别为100?mg/L、1
通过胶体金免疫层析技术建立一种特异、便捷、快速的三聚氰胺抗原检测方法，对奶制品及饲料中的三聚氰胺残留水平监测提供参考。用柠檬酸三钠还原法制备的胶体金，标记纯化的三聚氰胺单克隆抗体，喷于试纸的金标垫。将MEL-OVA （三聚氰胺和卵清白蛋白的偶练物） 和纯化的羊抗鼠IgG 分别喷于试纸的T (检测线) 处和C (质控线) 处，通过挑选试纸条材料和调试工艺参数，并最终组装成试纸条。结果显示，制备的试纸监测体系方法检出限为50 mg/L。试纸条对牛奶、奶粉和饲料中的三聚氰胺残留的检出限分别为100?mg/L、1
摘要：
Cre/loxP定位重组系统来源于噬菌体P1，由Cre重组酶和loxP位点两部分组成。在Cre重组酶的介导下，设定的DNA片段可以被切除，可以发生倒位，亦可造成定点的整合。由于其作用方式高效简单，Cre/loxP定位重组系统已在特定基因的删除、基因功能的鉴定、外源基因的整合、基因捕获及染色体工程等方面得到了有效的利用，在转基因的酵母、植物、昆虫、哺乳动物的体内外DNA重组方面成为一个有力的工具。这里就Cre重组酶的结构、功能及该定位重组系统的应用等方面的研究进行了综述。
Cre/loxP定位重组系统来源于噬菌体P1，由Cre重组酶和loxP位点两部分组成。在Cre重组酶的介导下，设定的DNA片段可以被切除，可以发生倒位，亦可造成定点的整合。由于其作用方式高效简单，Cre/loxP定位重组系统已在特定基因的删除、基因功能的鉴定、外源基因的整合、基因捕获及染色体工程等方面得到了有效的利用，在转基因的酵母、植物、昆虫、哺乳动物的体内外DNA重组方面成为一个有力的工具。这里就Cre重组酶的结构、功能及该定位重组系统的应用等方面的研究进行了综述。
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