生物技术通报

褪黑素对玉米幼苗根系发育和抗旱性的影响

马旭辉, 陈茹梅, 柳小庆, 赵军, 张霞

2021, 37(2): 1-14. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0575

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褪黑素是一种在生物体内广泛存在的吲哚胺类化合物,参与植物的多种生理和生化过程。近年来研究认为褪黑素可以不同程度地增强植物的抗逆性,但对其作用机理仍知之甚少。通过两种褪黑素的施用方法,详细研究了褪黑素对于玉米根系发育和抗旱性的影响。首先,采用水培根灌褪黑素的方法对玉米幼苗的根系和生长状况进行分析,结果表明施加褪黑素显著提高多种玉米幼苗根系参数,包括根长、根表面积、根体积和侧根数目等。其次,采用盆栽浸种褪黑素的方法,对叶片相对含水量、光合作用、抗氧化酶活性、地上部分生物量等进行测定,结果表明在干旱胁迫条件下,褪黑素浸泡种子的处理方式能够提高植株的光合速率、气孔导度和蒸腾速率,增强抗氧化酶活性以及降低活性氧和丙二醛含量,证明褪黑素促进植物根系发育,减轻氧化损伤,缓解光合抑制,改善植物水分状况,从而提高植物抗旱性。

拟南芥GLABROUS 1两个新等位突变体的筛选和鉴定

郑叶子, 王丹, 潘咪, 王艳玲, 安丽君

2021, 37(2): 15-23. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0774

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植物细胞命运决定机制的解析一直以来都是植物发育生物学研究的核心。模式植物拟南芥的表皮毛形成过程是研究植物细胞命运决定的优良模式系统。为了筛选和鉴定控制拟南芥表皮毛形成的新因子,我们进行了大规模的正向遗传筛选,获得了两株莲座叶表皮毛不能形成或数量显著减少的突变体f08-01和vat002-07。通过对突变基因的克隆和遗传互补实验,确定这两株突变体是GLABROUS 1（GL1）的新等位突变体。GL1是调控植物表皮毛发生的关键遗传因子,其表达模式在表皮毛形成过程中受到严格调控,但是具体的机制还不清楚。通过遗传互补实验,证实GL1的3'非编码区在表皮毛形成过程中至关重要,并且3'非编码区的序列影响GL1 mRNA的稳定性和转录激活。

小桐子低温诱导型启动子JcDnaJ20p的克隆及烟草转化功能鉴定

王海波, 郭俊云

2021, 37(2): 24-31. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0620

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低温转录组数据显示,DnaJ20是小桐子低温诱导基因。为鉴定该基因启动子的低温诱导活性,基于PCR技术从小桐子叶片基因组DNA中克隆到DnaJ20基因（JcDna20）启动子序列,命名为JcDnaJ20p,利用重组技术构建了JcDnaJ20p启动子驱动GUS标记基因的植物双元表达载体pCambia1381Z-JcDnaJ20p-GUS,并通过农杆菌介导转化烟草进行功能解析。结果表明,克隆的小桐子DnaJ20基因启动子序列长度2 023 bp,序列分析显示该启动子中具有真核生物典型的核心启动子区元件TATA-box和CAAT-box,另外,还鉴定到激素如脱落酸、赤霉素响应元件与植物抗逆性相关如低温、干旱胁迫响应元件。以转化空质粒pCambia1381Z-GUS与35S启动子驱动pCambia1381Z-35S-GUS的烟草为对照,对转化pCambia1381Z-JcDnaJ20p-GUS的烟草叶片分别进行15、4℃低温处理24 h,通过GUS组织化学染色表明,JcDnaJ20p在低温处理下能够提高GUS基因的表达量,具有低温诱导启动子活性。

高羊茅逆境胁迫蛋白基因FaUSP的克隆、表达及生物学功能分析

陈莹, 陈锡, 王茜, 王小利

2021, 37(2): 32-39. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0744

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逆境胁迫蛋白（Universal stress protein,USP）参与干旱、高温、氮胁迫和高盐等多种逆境胁迫反应。为研究逆境胁迫蛋白USP在高羊茅中的表达模式,采用cDNA末端快速扩增技术从高羊茅叶片中克隆USP基因,命名为FaUSP。结果表明,FaUSP全长为844 bp,含501 bp的开放阅读框,共编码166个氨基酸,具有USP家族典型的USPA结构域。经系统进化树分析,高羊茅FaUSP蛋白与禾本科植物小麦、大麦、山羊草的USP蛋白亲缘关系较近。荧光定量PCR表明,高羊茅FaUSP受干旱、高温、氮胁迫及高盐胁迫的诱导表达上调,构建FaUSP超量表达载体,利用农杆菌侵染法转化菊苣,干旱胁迫下过量表达FaUSP菊苣可溶性蛋白、GR、SOD、POD、CAT的合成显著高于野生型,表明FaUSP的超量表达可以增强菊苣的抗旱能力,推测该基因与抗旱性相关。

兼防黄瓜根腐病和根结线虫病的淡紫拟青霉和哈茨木霉的筛选

张雅静, 宋美燕, 张怡静, 房庆, 杨俊, 彭德良, 黄文坤, 彭焕, 朱英波, 孔令安

2021, 37(2): 40-50. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0872

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蔬菜根腐病和根结线虫病严重危害蔬菜生产,淡紫拟青霉（Purpureocillium lilacinum）和哈茨木霉（Trichoderma harzianum）在防治根腐病和根结线虫病等单一土传病害中具有应用潜力,为筛选同时防控这两种土传病害的淡紫拟青霉（P. lilacinum）和哈茨木霉（T. harzianum）菌株,从京北5省采集茄科、葫芦科蔬菜的根际土样25份,从中分离共获得真菌699株,通过平板对峙培养筛选出拮抗病原菌尖孢镰孢菌（Fusarium oxysporum）的拮抗菌株89株,通过ITS1/ITS4扩增测序筛选获得3株淡紫拟青霉（P. lilacinum）（2018-31、2018-32和2019-79）和2株哈茨木霉（T. harzianum）（2018-44和2018-54）。采用菌株发酵液泡根方法评价候选拮抗菌株对黄瓜幼苗的安全性,发现哈茨木霉（T. harzianum）的2株菌株（2018-44和2018-54）对黄瓜幼苗均安全,而淡紫拟青霉（P. lilacinum）仅有1株菌株（2018-32）对黄瓜幼苗安全。通过盆栽试验进一步测试其对黄瓜根腐病和根结线虫病的防效,发现2018-32号淡紫拟青霉（P. lilacinum）和2018-44号哈茨木霉（T. harzianum）对根腐病的防效分别为81.19%和73.08%,对根结线虫病的防效分别为64.06%和50.54%,其防效均好于同类商品菌剂,研究结果表明本研究筛选的淡紫拟青霉（P. lilacinum）（2018-32）和哈茨木霉（T. harzianum）（2018-44）菌株对黄瓜根腐病和根结线虫病同时具有良好的防效。

CNR转录因子在番茄果实成熟过程中的功能

李玲, 杨丽霞, 郭梅

2021, 37(2): 51-62. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0783

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SPL转录因子在植物中广泛存在并参与植物生长、发育和成熟过程,CNR是SPL转录因子家族中的一个成员,其作用机制尚不清楚。通过RNA-seq、qRT-PCR和染色质免疫共沉淀技术（ChIP）确定转录因子CNR直接作用的新的靶基因,旨在揭示番茄果实成熟过程中CNR的转录调控网络。通过RNA-seq筛选出野生型AC和突变体Cnr番茄果实中有10 223个差异表达基因,这些基因涉及番茄果实生长和发育的许多方面。qRT-PCR验证的结果和转录组测序数据一致,发现甘露聚糖-1,4-β-甘露糖苷酶基因、亚油酸 9S-脂氧合酶基因、果胶酯酶基因、八氢番茄红素合成酶基因、1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶基因、乙烯响应因子基因、多聚半乳糖醛酸酶基因和果胶裂解酶基因在AC和Cnr番茄果实中的表达量有显著差异。同时,在这些基因的启动子区域发现了转录因子CNR的结合位点GTAC 基序,揭示CNR可能直接调控这些基因的转录,最后通过ChIP分析进一步验证了这个假设。转录因子CNR新靶基因涉及脂代谢、细胞壁、番茄红素合成和乙烯生物合成途径,CNR通过这些途径在番茄果实成熟过程中起作用。

微生物发酵青蒿叶和叶渣的研究

丁嘉伟, 苏新堯, 尹薪项, 马婷玉, 王晚晴, 向丽, 冯宝民, 王彩霞

2021, 37(2): 63-70. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0493

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为扩大青蒿原料的应用途径,延伸青蒿产业链,对青蒿叶和叶渣进行发酵研究。拟开发可用于动物保健的青蒿来源的产品。采用微生物发酵青蒿及青蒿叶渣,检测枯草芽孢杆菌、酿酒酵母菌、植物乳杆菌等菌株发酵青蒿叶和叶渣后其粗蛋白、粗脂肪、粗纤维素以及青蒿素、青蒿乙素、双氢青蒿酸、青蒿酸含量变化。青蒿叶发酵产物及功效成分含量与对照组比较,酵母菌发酵后粗蛋白提高43.05%,植物乳杆菌发酵后粗脂肪提高106%,枯草芽孢杆菌发酵后粗纤维降低43.30%,黑曲霉菌发酵后青蒿素和青蒿乙素分别提高133.27%和88.06%,地衣芽孢杆菌发酵后青蒿酸提高21.49%,枯草芽孢杆菌发酵后双氢青蒿酸提高86.01%;青蒿叶渣发酵产物与对照组比较,植物乳杆菌发酵后粗脂肪提高87.73%,酿酒酵母菌发酵后粗蛋白提高85.30%,枯草芽孢杆菌发酵后粗纤维降低55.67%,枯草芽孢杆菌发酵后双氢青蒿酸提高71.91%,地衣芽孢杆菌发酵后青蒿乙素提高94.71%。微生物发酵青蒿叶和叶渣显著提高其功效成分含量,增加了探索青蒿叶和叶渣发酵产物作为动物保健品的可能性。

小鼠骨骼肌纤维类型定量PCR内参基因的筛选

张静, 熊燕, 华永琳, 郭玉, 熊显荣, 字向东, 李键

2021, 37(2): 71-79. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0540

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旨在筛选定量PCR检测不同骨骼肌纤维类型的稳定内参基因,为骨骼肌的能量和糖代谢等功能研究提供基础数据。试验选用6周龄小鼠,采集腓肠肌（Gastrocnemius muscle,GAS）、比目鱼肌（Soleus,SOL）、胫骨前肌（Tibialis anterior muscle,TA）和趾长伸肌（Extensor digitorum longus,EDL）为试验材料。以荧光定量PCR法检测Gapdh、Actb、Rer1、Hprt1、Ppia、Rpl7、B2m、Sdha和Rpl27等9个内参基因的mRNA水平,并采用Delta CT、geNorm、NormFinder、BestKeeper和RefFinder五种方法对其表达稳定性进行评估。结果显示,Delta CT法分析稳定性前3个基因为Rpl7>Actb>Rer1,以NormFinder法分析稳定性前3个基因是Rpl7>Rer1>Actb,以BestKeeper法分析稳定性前3个基因是Rpl7>Gapdh> Actb,而以geNorm法分析稳定性前3个基因是Actb>B2m>Rpl27。最后通过RefFinder法综合分析Rpl7是最稳定的内参基因,且5种方法中Ppia均最不稳定。因此,Rpl7可作为小鼠骨骼肌纤维类型检测的稳定内参基因。

miR-378促进脂质生成相关靶基因鉴定

张廷焕, 龙熙, 郭宗义, 柴捷

2021, 37(2): 80-87. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0848

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旨为验证miR-378在脂肪细胞中的功能,及其脂质相关靶基因的筛选和鉴定。利用miR-378类似物转染3T3-L1细胞,验证miR-378在脂肪细胞中的功能;根据靶标位点的保守性以及促脂功能确定miR-378潜在靶基因;采用microRNA pulldown技术验证miR-378与靶基因的靶标关系;运用双荧光素报告基因实验确定miR-378与靶基因的结合位点。结果发现,miR-378可以通过增加脂质合成和减少脂质分解两条途经来促进脂肪细胞中脂质生成,确定了miR-378与Runx1t1、Galnt3、和RAB10的靶标关系以及结合的靶位点。

Leptin介导JAK/STAT信号通路对猪皮下前脂肪细胞脂类代谢调控的研究

查星琴, 杨明华, 李永能, 赵素梅, 黄英

2021, 37(2): 88-95. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0749

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以猪原代皮下前脂肪细胞为研究材料,检测Leptin介导JAK/STAT信号通路中基因表达水平,旨在阐明Leptin介导JAK/STAT信号通路对脂肪代谢的分子机制。用0和100 ng/mL Leptin分别处理脂肪细胞48 h,油红O染色鉴定脂肪细胞,试剂盒测定细胞中甘油三酯和游离脂肪酸含量,Real-time PCR方法检测皮下前脂肪细胞中JAK/STAT信号通路中基因表达水平。研究结果表明：皮下前脂肪细胞中,Leptin组甘油三酯含量均显著低于对照组（P<0.05）,脂肪酸含量均低于对照组;JAK/STAT信号通路中LepR、JAK2、STAT3、CPT-1、ACOX1和PGC-1α基因的表达量均显著高于对照组（P<0.05）;LepR、JAK2、STAT3、CPT-1、ACOX1和PGC-1α基因表达量均与甘油三酯和游离脂肪酸含量呈显著负相关（P<0.05）。该研究结果表明,Leptin激活皮下前脂肪细胞中JAK/STAT信号通路,上调通路相关基因的表达,促进甘油三酯分解及脂肪酸氧化,降低细胞中甘油三酯和游离脂肪酸含量。

铁蛋白与口蹄疫病毒VP1在大肠杆菌中融合表达及纳米颗粒自组装

张伟业, 宋浩志, 刘兴健, 李轶女, 张志芳

2021, 37(2): 96-102. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0758

摘要 ( 391 )

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口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的世界上最重要的畜牧疾病之一,严重影响世界畜牧业的发展,而疫苗免疫仍然是对疫情预防和控制的最有效手段。铁蛋白具有自组装和生物修饰的特性,在纳米疫苗等领域具有广阔的应用前景。选用O型口蹄疫病毒的vp1基因和幽门螺杆菌铁蛋白基因,通过融合PCR将vp1基因构建到铁蛋白亚基基因前端,在大肠杆菌中表达后通过His标签进行镍柱亲和层析纯化。将纯化好的重组蛋白进行Western blotting检测、质谱分析和透射电镜观察,发现重组蛋白VP1-Ferritin在大肠杆菌中获得表达,并可自组装成纳米颗粒。

山姜素对鱼源耐药性嗜水气单胞菌体外抗菌作用的研究

陈杰豪, 缪玉佳, 梁超, 陶雨, 欧阳萍, 汪开毓, 耿毅, 石存斌, 李宁求

2021, 37(2): 103-110. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0743

摘要 ( 351 )

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旨为探究山姜素对耐药性嗜水气单胞菌的体外抑菌效果及其作用机制。通过测定山姜素对嗜水气单胞菌生长、细菌形态、电导率、乳酸脱氢酶（LDH）、蛋白质代谢和DNA的影响,研究山姜素对耐药性嗜水气单胞菌的抑菌机制。山姜素对5株鱼源耐药性嗜水气单胞菌的最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）分别为128-256 μg/mL和512-1 024 μg/mL。与对照组相比,2MIC山姜素作用于嗜水气单胞菌CW株8 h、16 h后,菌体皱缩,细胞壁和细胞膜破损,细胞质丢失,内部空化;作用2 h后,菌悬液电导率、乳酸脱氢酶含量、DNA外渗量分别增长了3.97%、26.09%和10.50 μg/mL;作用2、4和8 h后,菌悬液核酸荧光强度和密度呈现随时间降低的趋势。山姜素对嗜水气单胞菌的体外抑菌机制为损伤菌体的细胞壁、增加细胞膜的通透性来抑制其生长繁殖。

侧孢短芽孢杆菌S2-31拮抗下细辛叶枯病菌转录组差异表达分析

刘亚苓, 于营, 鲁海坤, 雷慧霞, 隋昕, 郭靖

2021, 37(2): 111-121. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0545

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通过分析侧孢短芽孢杆菌拮抗作用下叶枯病菌的转录组学特征,研究差异表达基因（DEGs）和代谢通路的富集情况,初步探索侧孢短芽孢杆菌拮抗叶枯病菌的分子机制。首先利用S2-31与叶枯病菌的对峙培养观察其拮抗作用,然后利用转录组测序探究侧孢短芽孢杆菌拮抗下和正常生长下的叶枯病菌的基因表达水平差异,并进行RT-qPCR验证,最后,利用相关数据库对DEGs进行注释和富集分析。对峙培养后,叶枯病菌菌丝出现皱缩、扭曲等现象。测序后共得到3 681个DEGs,其中2 224个相对上调,1 457个相对下调。GO功能注释分析表明,上调和下调表达的DEGs均注释到生物过程8个亚群、细胞组分8个亚群和分子功能4个亚群。KEGG富集分析中,共有732个unigenes定位到115条生物学通路中,其中富集程度相对较高的通路有氨基糖和核苷糖代谢、糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚定生物合成和过氧化物酶体;涉及差异基因较多的通路有淀粉和蔗糖代谢、剪接体和胞吞作用;上调表达的DEGs主要富集在代谢途径,下调表达的DEGs主要富集在遗传信息处理和细胞过程途径。从显著富集的通路中筛选出与菌丝生长发育相关的差异表达基因,结果表明侧孢短芽孢杆菌主要抑制病原菌菌丝过氧化物酶体的形成、胞吞过程和GPI锚定的合成等过程。差异表达基因的RT-qPCR验证结果与转录组测序的结果一致。在侧孢短芽孢杆菌S2-31的拮抗下抑制了叶枯病菌的生长,其转录组特征也发生显著变化,差异基因主要涉及代谢、细胞过程以及遗传信息处理等途径的相关通路。

鸡白痢沙门菌sptP基因缺失株的构建及其免疫保护效力评价

殷俊磊, 张艳芳, 邹凡雨, 潘鹏涛, 段艳红, 仇书兴

2021, 37(2): 122-128. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0714

摘要 ( 300 )

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旨在评价鸡白痢沙门菌sptP基因缺失突变株对雏鸡的免疫保护效力,研制有效的鸡白痢沙门菌减毒活疫苗。利用λ-red同源重组技术构建鸡白痢沙门菌C79-13株的sptP基因缺失株C79-13ΔsptP,并分析其基本生物学特性;以1.0 × 10⁸菌落形成单位（CFU）的C79-13ΔsptP经口服免疫3日龄雏鸡,对雏鸡的体重与临床症状变化、血清IgG水平及外周血淋巴细胞增殖能力进行测定,并评价其亲本株C79-13攻毒后的免疫保护效力。PCR和测序结果表明成功构建了鸡白痢沙门菌sptP基因缺失株C79-13ΔsptP,该缺失株与其亲本株C79-13的生长特性和生化特性一致,但其毒力显著降低;免疫后,雏鸡的生长性能没有变化,C79-13ΔsptP能够诱导雏鸡产生显著的体液和细胞免疫应答反应;与对照组相比,攻毒后免疫组雏鸡的发病率和死亡率均显著降低。表明鸡白痢沙门菌sptP缺失株可对雏鸡提供有效的免疫保护,具有作为鸡白痢疫苗的潜力。

鸡腿蘑胞外多糖的形貌结构及分子量动态变化与抗氧化的相关性研究

王珊珊, 孙敏, 王永霞, 李惟栋, 韩春超

2021, 37(2): 129-137. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0471

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对鸡腿蘑多糖的结构进行检测,并在此基础上探讨结构与活性的关系,对深度发掘鸡腿蘑多糖的功效具有重要意义。制备发酵时间为72 h、96 h和120 h的鸡腿蘑胞外粗多糖,采用PMP柱前衍生化-HPLC法分析其单糖组成,结果表明发酵72 h、96 h和120 h胞外多糖均由D-甘露糖、L-鼠李糖、D-葡萄糖、D-半乳糖、D-阿拉伯糖组成,但各单糖的相对摩尔比不同。采用扫描电子显微镜和原子力显微镜对不同发酵时间的多糖形貌结构进行分析,结果显示发酵120 h多糖的板状结构更加规则,多糖分子的聚集作用更强。采用高效凝胶过滤色谱法对不同发酵时间的鸡腿蘑胞外多糖的分子量分布情况进行分析,结果显示发酵120 h的多糖分子量更大,分布范围更广。体外抗氧化试验结果显示,在相同浓度下,发酵120 h多糖的抗氧化活性较发酵72 h和96 h的多糖强。研究结果表明鸡腿蘑胞外多糖的抗氧化活性可能与其形貌结构和分子量分布有关。

南极假丝酵母脂肪酶B基因在大肠杆菌中的表达和发酵优化

吴蓉, 曹佳睿, 曹君, 刘飞翔, 杨猛, 苏二正

2021, 37(2): 138-148. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0529

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旨在利用大肠杆菌实现南极假丝酵母脂肪酶B（CALB）基因的高效可溶性表达,并降低生产成本。构建带有不同信号肽的CALB基因表达质粒,转化至不同大肠杆菌宿主中,在摇瓶中进行基础培养基、诱导条件、培养基组成成分和进程曲线的优化。结果显示,带有PelB信号肽的重组菌pET25b-CALB-1/Rosetta（DE3）在20℃下使用0.5%（W/V）乳糖在TY培养基中诱导表达效果最好,优化后的合成培养基成分为1.75%（W/V）山梨醇、2.25%（W/V）鱼蛋白胨、1%（W/V）安琪酵母提取物、0.75%（W/V）Na₂HPO₄。在摇瓶中诱导60 h后,CALB酶活力最高达到35.67 U/mL,相比于初始发酵酶活力提高了17.77倍,是目前大肠杆菌生产CALB的最高水平。成功地构建了大肠杆菌表达系统,经过系统优化后,CALB的高水平可溶性表达得以实现。

植物异戊烯基转移酶研究进展

陈妤, 朱沛煌, 李荣, 朱灵芝, 季孔庶

2021, 37(2): 149-161. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0476

摘要 ( 1136 )

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次生代谢产物的生物学作用被认为是高等植物生存和进化的关键。类异戊二烯（Isoprenoids）化合物作为植物中极为丰富的一类次生代谢物,在植物信号转导、适应气候、繁殖及防御等方面具有多种生理功能。此外,植物类异戊二烯化合物还广泛应用于制药、天然乳胶、香料及有机合成等工业领域,具有重要的经济价值。异戊烯基转移酶（Prenyltransferase,PT）是连接上游甲羟戊酸和磷酸甲基赤藓糖途径与下游不同结构类异戊二烯生物合成分支点的关键酶,因此异戊烯基转移酶及其基因在整个类异戊二烯生物合成与调控过程中具有重要地位。本文介绍了植物类异戊二烯生物合成通路、异戊烯基转移酶基因克隆与分析、酶功能鉴定及其系统分类,并介绍了其在针叶树中的研究进展,旨在为植物类异戊二烯化合物生物合成与调控机制的进一步研究提供帮助,同时为针叶树种产脂和抗生物逆境的分子水平研究指明相关方向。

纳米载体介导的植物遗传转化研究现状和前景

孙敬爽, 胡瑞阳, 郑广顺, 麻文俊, 许言, 王军辉

2021, 37(2): 162-173. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0521

摘要 ( 636 )

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高效遗传转化技术是植物重要性状功能基因鉴定的前提和转基因育种的基础。随着纳米生物技术的发展,以纳米载体介导的植物转基因技术已显示出巨大的应用潜力。综述了国内外应用于植物纳米载体的类型、与外源基因的结合方式以及传输细胞的原理,重点阐述了影响纳米基因载体性能与转化效率的重要因素,以及纳米载体介导外源基因转化植物细胞的方法,分析了纳米载体介导法与其他转基因方法的特点和优势,并提出纳米载体介导的转化技术应加强稳定遗传转化、基因编辑与植物原位转化等方面探索研究,旨为植物遗传转化技术和方法提供新的思路。

含ACC脱氨酶的根际细菌提高植物抗盐性的研究进展

王琪媛, 王甲辰, 叶磊, 姜帆

2021, 37(2): 174-186. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0831

摘要 ( 446 )

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盐胁迫是抑制植物生长的主要非生物因素之一,高浓度的盐分不利于植物体的生长和发育,严重时会导致植物细胞及植物体死亡。已有大量实验结果显示含ACC脱氨酶的根际细菌可以缓解高盐对植物的危害。ACC脱氨酶可以降解乙烯的直接前体1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）,从而降低胁迫乙烯的合成量。胁迫乙烯是阻碍植物生长的主要原因。首先介绍了根际促生细菌的概念,概括了高盐对植物的毒害作用以及乙烯的生物合成和生理效应,着重阐述了含ACC脱氨酶的根际细菌的作用方式及其提高植物耐盐性的生理机制,以期为这类细菌在农业生产中的应用提供理论支撑。

皮克林乳液酶反应体系的构建与应用研究进展

徐刘佳, 郑明明

2021, 37(2): 187-194. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0792

摘要 ( 470 )

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皮克林乳液是依靠固体颗粒稳定的乳液,具有抗聚结性、稳定性好,颗粒易于分离、成本低、毒性小等优点。研究表明将其应用于多相酶催化反应中,可以大大提高体系中的界面反应面积,加快传质速率。综述了皮克林乳液常用的稳定剂颗粒以及颗粒表面改性对乳液稳定的影响。在此基础上,进一步详细论述了皮克林乳液在酶反应体系中应用以及具有“开关”调控的智能皮克林乳液酶反应体系,并对皮克林乳液酶反应体系未来的发展进行了展望。旨在为构建更高效、绿色的酶催化反应提供更多的思路。

罗非鱼原核表达基因研究进展

贺扬, 余巧玲, 王均, 覃川杰, 李华涛

2021, 37(2): 195-202. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0699

摘要 ( 301 )

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罗非鱼作为世界范围广泛养殖的经济鱼类,其营养价值特别高,是当前淡水养殖业的重要鱼类养殖品种之一。原核表达是利用基因克隆技术,把外源基因与特定表达载体结合,然后转入表达菌株,使基因在体外得以表达的一种技术。该技术可将特定基因翻译成蛋白质,为特定基因的蛋白水平研究提供基础材料。目前,随着罗非鱼养殖业的扩大,对罗非鱼的研究也日益深入,尤其是免疫、生长相关基因。原核表达在这些基因的蛋白水平研究中做出了巨大贡献。然而,原核表达技术涉及多种表达载体与表达宿主的匹配,不适宜的表达载体与表达宿主将导致表达失败。因此,综述了现有原核表达的罗非鱼基因,总结归纳了原核表达的基因类型,使用的载体和表达宿主以及表达蛋白的用途与局限性,以期为罗非鱼基因蛋白水平研究提供参考。

RNA药物的发展及其在水产上的应用

潘银来, 邱春辉, 王艺磊, 张子平

2021, 37(2): 203-215. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0340

摘要 ( 486 )

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基于RNA的RNA干扰和基因组编辑技术被应用于许多领域。由于其作用的特异性,使RNA成为靶点药物的候选分子。基于RNA的疾病治疗药物的研发近年来有了迅速的发展。随着养殖业的发展,病害引起的损失日益严重。运用小分子RNA药物有效保护水产动物抵抗病毒、寄生虫等的危害的研究也取得了一些成果。综述了RNA干扰和CRISPR的作用机制、原理及其在抑制水产动物病毒等方面的最新发展和应用,并结合我们的研究成果进行阐述,同时对目前相关的RNA药物进行总结,旨为今后更好地研究水产动物的RNA药物提供参考。

抗生物膜肽研究进展

张阳, 程鹏, 李晓芬, 陈红伟

2021, 37(2): 216-223. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0577

摘要 ( 433 )

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细菌生物膜导致的细菌耐药性增加受到了广泛关注。抗生物膜肽是一类具有抑制和杀灭细菌生物膜独特优势的抗微生物肽,有望成为理想的抗细菌生物膜的新型抗菌药物。就抗生物膜肽与生物膜各组分间的相互作用、抗生物膜肽对生物膜形成的干预作用及其调控、抗生物膜肽目前存在的问题及其解决思路以及抗生物膜肽未来的应用领域等展开综述。

废水中硫氰酸盐的微生物降解研究进展

肖小双, 安雪姣, 叶晗媛, 王林平, 钟斌, 张庆华

2021, 37(2): 224-235. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0661

摘要 ( 504 )

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硫氰酸盐（SCN^-）是一种常见的金矿、纺织、印染和焦化工业污染物,有毒性、给生物安全带来危害。目前,随着现代生物技术的发展,通过高通量测序、转录组测序、DNA指纹图谱和靶向基因扩增等技术已经阐明了微生物降解硫氰酸盐的群落结构、遗传和代谢多样性,表明微生物降解硫氰酸盐是最可行的修复方法。综述了降解硫氰酸盐的微生物种类,碳、硫和氮循环的影响,降解硫氰酸盐的机理,讨论了微生物降解硫氰酸盐的意义及存在的问题,旨为处理废水中硫氰酸盐提供理论支持。

基于蛋白质二级结构热稳定性的正交方法

陈中, 卢星宇

2021, 37(2): 236-245. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0543

摘要 ( 480 )

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对蛋白质热稳定性的研究是解析蛋白高级结构,开发蛋白功能及新药物研发过程中的一个重要环节,是对其结构分析的一个重要关切点。观测蛋白质的圆二色光谱随温度程序变化而改变是研究其热稳定性的常用手段,传统的实验方法为选用某一单波长作为测试点,通过连续升温测试蛋白在单波长下的圆二色变温曲线,然后拟合出Tm值,此方法所得的信息有限,并且如何选取该单波长点是一个有争论的问题。本实验开发和优化了蛋白质二级结构热稳定性测试的一种正交方法,以牛血清蛋白及血红蛋白为研究对象,利用180-260 nm范围内的圆二色全光谱热变性测试来考察蛋白质构象随温度的变化而改变的过程。结果显示,当吸光度在合适的范围内,蛋白的热变性中点温度（Tm值）不受浓度的影响。作为对比,在180-260 nm范围内采用单波长法重复牛血清蛋白的热变性测试,结果表明,除了端点和交叉点外,其余波长的单点法的结果与全光谱正交法所测出的蛋白的Tm值是一致的,说明此两种方法在Tm值的测定上都是可靠的。以上通过对两种方法的全面对比发现,全光谱正交法不仅可以测定选定范围的每个波长的变温曲线,而且可以观测蛋白质的整体结构热变性过程,而用单波长法在同样的实验时间不能有效地记录蛋白构象在热变性过程中的变化过程。

猪十二指肠组织灌流培养与静态培养比较

王绿阳, 康翠翠, 冯江银, 丁立人, 杭苏琴

2021, 37(2): 246-252. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0713

摘要 ( 332 )

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组织灌流培养和静态培养是肠道组织体外培养最常见的两种方法,但目前尚不清楚这两种培养方法哪种更适合用于体外胃肠激素分泌的研究。以猪十二指肠组织为研究对象,首先比较L-精氨酸下两种体外培养方法对组织胆囊收缩素（Cholecystokinin,CCK）分泌和组织活性乳酸脱氢酶（Lactate dehydrogenase,LDH）分泌的影响;并进一步与体内十二指肠L-精氨酸灌注对血液CCK的变化水平进行比较,确定更适合用于体外胃肠激素分泌研究的方法。结果表明,组织灌流培养下培养液CCK浓度随时间增长呈平稳波动,LDH浓度随时间增长而逐渐降低;而静态培养下CCK浓度随时间增长呈累积效应,LDH浓度则随时间增长而逐渐升高。此外,组织灌流培养CCK的分泌过程与血液CCK的变化非常相似。以上结果表明组织灌流培养更适用于体外胃肠激素分泌的研究。

鼠伤寒沙门菌spvBC基因编辑株的构建

左玲莉, 周丽婷, 吴兴旗, 吴超逸, 吴淑燕

2021, 37(2): 253-260. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0619

摘要 ( 372 )

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利用λRed重组系统和pBAD原核表达载体构建鼠伤寒沙门菌spvBC质粒毒力基因修饰菌株,为深入探究沙门菌毒力基因spv的功能和致病机制及宿主抗感染免疫提供工具菌。以pKD4为模板,PCR扩增含spvBC同源臂的卡那霉素抗性基因以构建同源打靶片段,再将其电转入含有质粒pKD46的鼠伤寒沙门菌中进行同源重组,随后将质粒pCP20电转导入阳性转化子,消除卡那霉素抗性基因,PCR鉴定敲除株的构建。PCR扩增含酶切位点的spvBC基因片段,扩增产物与原核表达载体pBAD/gⅢ分别双酶切后连接构建pBAD-spvBC重组质粒,PCR筛选阳性菌落并测序鉴定。将构建成功的pBAD-spvBC重组质粒电转导入spvBC敲除株中,Western blot测定不同浓度L-阿拉伯糖诱导SpvB和SpvC蛋白表达情况。PCR结果表明鼠伤寒沙门菌spvBC基因敲除成功;PCR及测序结果表明pBAD-spvBC重组质粒构建成功,Western blot结果表明13 mmol/L L-阿拉伯糖可诱导SpvB和SpvC蛋白正常表达。λRed重组系统可用于沙门菌质粒上大片段基因的敲除,pBAD原核表达载体可用于沙门菌质粒上大片段基因的回补,丰富了细菌质粒的基因修饰和编辑策略。

2021, 37(2): 261-261.

摘要 ( 101 )

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