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当期目录

    2026年 第42卷 第11期    刊出日期:2026-11-26
    综述与专论
    水杨酸甲酯酶及其介导的植物抗病性研究进展
    侯坤鹏, 徐莉萍, 王邢斌, 张雨晴, 王文强, 霍子函, 赵晨阳, 徐硕, 张智强, 苟明月
    2026, 42(11):  1-10.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0194
    摘要 ( 183 )   HTML ( 17)   PDF (1959KB) ( 71 )  
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    水杨酸甲酯酶属于α/β水解酶超家族,在植物免疫中发挥重要作用。本文系统综述了水杨酸甲酯酶在植物抗病领域的研究进展。首先,阐述了水杨酸甲酯酶的发现和生化功能,分析了该酶在不同植物中的进化与抗病性的关系。其次,重点综述了水杨酸甲酯酶抵御病毒、真菌、细菌、原生生物和寄生生物多类病原体的抗病功能和机制,阐释了其在植物局部防御和系统获得性抗性的作用机制,总结了该酶在参与植物间气传性免疫中发挥的重要作用。进一步从转录水平调控和翻译后修饰两个层面,介绍了转录因子对水杨酸甲酯酶基因的表达调控,以及去乙酰化修饰对酶活性的影响。此外,本文基于现代生物信息学技术和测序技术的发展,探讨了水杨酸甲酯酶基因资源的挖掘策略,并展望了其在抗病育种中的潜在应用价值,提出其在目前研究中有待解决的问题。本文为深入理解水杨酸甲酯酶介导的植物免疫调控机制及其未来研究方向提供理论参考,并为植物抗病品种的选育提供理论支撑。

    钙调蛋白介导的转录调控机制在植物非生物胁迫中的研究进展
    常宇晴, 杜佳, 郭杭, 徐静, 王一帆, 汪尚, 杜立群, 曾后清
    2026, 42(11):  11-23.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0123
    摘要 ( 215 )   HTML ( 28)   PDF (1005KB) ( 98 )  
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    植物整个生长周期遭受干旱、盐碱、高低温、金属毒害等非生物胁迫,严重限制作物生长发育与产量形成。为适应各种逆境,植物进化出精密的钙信号转导网络,通过动态调控逆境应答基因表达提高对逆境的适应性。钙调素(CaM)与类钙调蛋白(CML)是植物核心钙信号解码器,通过结合并调控下游靶蛋白活性,在非生物胁迫应答中发挥核心调控作用。逆境刺激触发胞质特异性Ca2+信号,CaM/CML感知信号后通过与CAMTA、CBP60、WRKYⅡd、MYB、NAC、bZIP等多类转录因子结合,介导全基因组转录重编程,进而调控抗氧化系统、离子稳态、激素信号等通路,赋予植物逆境耐受性。本文系统总结了CaM/CML结合型转录因子的结构特征与功能特性,阐述CaM/CML介导的转录调控在通用胁迫、低温、高温、盐胁迫、干旱及金属离子等胁迫中的分子机制,归纳不同胁迫下CaM/CML信号通路的保守性与物种特异性,解析其与脱落酸、水杨酸、茉莉酸等植物激素信号的交叉互作网络。此外,提出了该研究领域在CaM/CML与转录因子结合特异性、液-液相分离功能、多重胁迫交叉应答等方面的关键科学问题,展望了单细胞测序、多组学整合、CRISPR/Cas9基因编辑等技术在解析调控网络与作物抗逆改良中的应用前景。深入阐明CaM/CML介导的转录调控机制,为作物抗逆分子育种提供理论依据与核心基因靶点,对培育气候智能型作物、推动农业绿色可持续发展具有重要科学价值与实践意义。

    球孢白僵菌促进植物生长的作用机制及应用进展
    叶霄, 孙佩, 童文, 许文志, 黄雯, 陶珊, 龙燕梅
    2026, 42(11):  24-34.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0152
    摘要 ( 1445 )   HTML ( 20)   PDF (5740KB) ( 89 )  
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    球孢白僵菌(Beauveria bassiana)长期以来被视为重要的昆虫病原真菌,广泛应用于农业和林业害虫的生物防治。近年研究表明,该菌能以兼性内生方式定殖于植物组织内部,在不引起明显病害症状的同时促进植物生长并增强其对病虫害的抵抗力,展现出“控虫-促生”一体化应用的独特潜力。本文系统综述了国内外关于球孢白僵菌促进植物生长的研究进展,重点从内生定殖特征、促生表现、作用机制(激素调控、诱导抗性、促进营养吸收、根际微生态调节)及应用潜力与面临的挑战等方面进行了深入总结。现有证据表明,该菌通过多维度的生理与生态互作提升作物产量与抗逆性,但在田间应用的稳定性验证、复合制剂的研发以及生态安全性评估等方面仍存在亟待解决的瓶颈。未来研究应致力于解析分子互作机制、构建高效工程菌株,并探索其与植物育种的协同路径,以期为球孢白僵菌作为多功能微生物资源的规模化农业应用提供理论支撑。

    橡胶树抗寒相关转录因子研究进展
    刘妮, 李陈万里, 牛迎凤, 毛常丽, 柳觐
    2026, 42(11):  35-44.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0157
    摘要 ( 156 )   HTML ( 10)   PDF (1266KB) ( 44 )  
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    橡胶树(Hevea brasiliensis)是天然橡胶的核心来源,其抗寒能力的提升对打破种植区域限制、保障产业长期发展具有至关重要的战略意义。近年来,随着橡胶树的全基因组测序和多组学技术的突破性进展,其响应低温胁迫的分子调控机制已迈入系统整合的阶段,其中以转录因子为核心的级联调控网络成为关键突破点。本文系统总结了ICE、CBF和AP2/ERF等转录因子通过识别MYC、DRE/CRT等顺式作用元件激活下游冷响应基因的分子机制,明确了ICE-CBF级联信号通路在低温信号转导中的枢纽地位。在此基础上,进一步整合了脱落酸、乙烯、茉莉酸等激素信号通路,以及DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传修饰机制,逐步构建起以转录因子主导、多维度协同作用的调控框架。最后,针对未来研究提出了增加其他关键转录因子功能验证、多组学联合分析、非编码RNA调控等方向,以期为橡胶树抗寒种质的分子设计提供理论支撑。

    AA9家族裂解性多糖单加氧酶的研究进展
    李聪, 于濡沄, 郑菲, 郭玉杰
    2026, 42(11):  45-57.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1444
    摘要 ( 104 )   HTML ( 18)   PDF (15914KB) ( 60 )  
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    裂解性多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenase, LPMO)能通过氧化裂解的方式断裂纤维素等多糖链的糖苷键,与糖苷水解酶协同降解木质纤维素时,可以显著提升产糖效率,在木质纤维素生物质转化中具有重要作用。其中,真菌来源的AA9家族LPMO凭借其优异的氧化活性和广泛的底物谱,在食品、能源及材料等领域展现出广阔的应用前景。本文系统综述了AA9家族LPMO的来源及功能的多样性,指出不同来源的LPMO对糖苷水解酶的协同促进效果、底物降解类型存在显著差异;对其结构进行深入分析发现,催化结构域表面的Loop区对底物的识别、结合以及氧化区域的选择起着核心调控作用;除此之外,在双结构域的LPMO中,CBM结构域也会对LPMO结合底物的过程产生重要影响。同时,本文还对MALDI-TOF-MS、HPAEC-PAD及基于显色反应等多种酶活测定方法的原理与适用范围进行分析比较,发现色谱‒质谱联用策略是目前定量分析LPMO氧化产物的最主要的方法之一。最后,本文详细总结了LPMO在食品加工、生物能源及纳米纤维素制备等领域展现出的应用潜力。因此,通过LPMO酶资源的挖掘或酶分子改良获得更多适合工业生产应用的新型酶制剂是目前研究工作的重要方向。深入剖析了当前AA9家族LPMO研究在酶资源功能表征、底物特异性分子机制解析以及实际应用效率提升等方面存在的关键技术问题,并针对性地提出了结合宏基因组学挖掘新酶、融合结构预测与机器学习解析底物选择性、针对不同预处理工艺开展酶分子定向改造等未来研究方向与策略建议。

    基于CD163基因编辑的抗蓝耳猪研究进展
    赵芯悦, 曾威, 张立苹, 夏继桥, 毕延震
    2026, 42(11):  58-69.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1417
    摘要 ( 1489 )   HTML ( 14)   PDF (1111KB) ( 44 )  
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    猪繁殖与呼吸综合征(porcine reproductive and respiratory syndrome, PRRS)又名蓝耳病,是由猪繁殖与呼吸综合征病毒(porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV)引起的一种严重危害全球养猪业的重大疫病。由于PRRSV存在复杂的免疫逃逸与高频变异机制,传统疫苗防控难以达到预期效果。培育具有遗传抗性的猪种是从源头防控该病的关键,而基因编辑技术凭借精准靶向特定基因的优势,有效克服了传统育种周期长、效率低的瓶颈,为PRRS抗病育种提供了高效路径。猪CD163已被证实为PRRSV侵染宿主靶细胞不可或缺的关键受体,针对该受体的精准编辑及抗病种质创新已经成为猪育种领域国际研究前沿。本文系统综述了CD163受体的结构特征及其生理功能,全面梳理了基于该受体研制抗PRRS猪的基因编辑技术发展脉络。现有研究表明,针对靶点的编辑策略正经历着从早期的非精准破坏向关键结构域精细修饰的演变,在成功赋予猪只PRRS抗性的同时,能够最大程度保留CD163的核心生理功能。针对现有技术的局限性与实际产业需求,本文进一步探讨了该领域未来的重点突破方向:首先,基于单碱基编辑技术实现单氨基酸位点的精准替换是未来趋势,但亟须通过脱氨酶定向改造及隐蔽剪接位点的AI预测来克服旁观者效应与脱靶风险;其次,面对多病原共感染压力及PRRSV的其他辅助受体,单一靶向CD163存在局限性,探索CD163与其他受体或经济性状基因的多基因协同编辑是必然要求;最后,随着美国FDA等国际监管审批的破冰以及我国相关生物安全评价指南的加速完善,基因编辑抗PRRS猪正稳步迈向商业化应用,展现出广阔的产业化前景。以期为后续精准培育具备广谱、持久抗病能力的猪新品种提供理论支撑与前瞻性参考。

    患者来源肿瘤类器官在PROTAC开发中的应用
    刘亚琪, 李瑶宣, 刘含霄, 李孟娜, 杨竞超, 陈兵, 杨凤堂, 李敬瑞
    2026, 42(11):  70-80.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0330
    摘要 ( 150 )   HTML ( 9)   PDF (2338KB) ( 34 )  
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    蛋白水解靶向嵌合体(proteolysis targeting chimeras, PROTAC)技术作为新一代靶向蛋白降解技术,利用细胞内的泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system, UPS)特异性降解靶蛋白,现已成为抗肿瘤药物研发的核心热点,但该技术的临床转化仍受传统体外模型与临床实际疗效脱节的严重限制。患者来源肿瘤类器官(patient-derived tumor organoid, PDTO)可高度还原肿瘤的基因组及表观遗传特征、组织学结构、瘤内异质性,有望推动抗肿瘤药物的临床转化进程。PROTAC技术与PDTO的交叉融合已成为创新药物研发的新兴研究方向,在PROTAC个体化筛选与评价、耐药性克服、靶向“不可成药”靶点等方面都展现出极大的应用潜力。本文对PDTO在PROTAC开发中的研究现状进行梳理,分析这一交叉融合领域研究的优势、面临的挑战,以及可能的改进方向,旨在为PROTAC技术的临床转化与患者来源肿瘤类器官模型的应用拓展提供参考。

    技术与方法
    CRISPR-Cas反式切割技术在动物病原体多重核酸检测中的应用进展
    张津慎, 余永涛, 戚姣姣, 何海洋
    2026, 42(11):  81-91.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1413
    摘要 ( 996 )   HTML ( 6)   PDF (2041KB) ( 58 )  
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    病原体感染呈现多样性和复杂性的趋势,给动物疾病诊断和防治带来了严峻挑战。在病原体多重检测的过程中,传统核酸检测方法如聚合酶链式反应、等温扩增技术和全基因组测序存在操作复杂、成本高昂、依赖专业设备和人员等局限,因而迫切需要一种准确、快捷、便携的病原体多重检测技术。CRISPR-Cas系统是存在于许多原核生物中的适应性免疫系统。而基于CRISPR-Cas的反式切割技术,是一种能精准靶向和切割核酸的新型检测技术,该技术无需专业设备,即可在现场实现amol/L水平的检测。本文通过梳理近5年来CRISPR-Cas系统相关的研究进展,重点对CRISPR-Cas反式切割系统的分类,CRISPR-Cas反式切割技术在动物病原检测中的研究成果和应用现状,以及CRISPR-Cas反式切割系统的信号富集策略进行综述,并进一步阐述CRISPR-Cas技术在动物多重病原检测中的优势和发展前景,以期为进一步发展基于CRISPR-Cas反式切割系统的多重核酸检测技术提供参考。

    研究报告
    OsTrxL1与OsCYP89A2互作协同调控水稻干旱胁迫响应
    钟娇, 任琼, 范照睿, 段玉, 秦童, 康振辉
    2026, 42(11):  92-102.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0193
    摘要 ( 1013 )   HTML ( 13)   PDF (5872KB) ( 70 )  
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    目的 解析水稻硫氧还蛋白样蛋白基因OsTrxL1在干旱胁迫响应中的生物学功能及其潜在的分子调控机制,为深入理解水稻非生物胁迫应答提供理论依据。 方法 采用CRISPR/Cas9基因编辑技术和转基因技术分别获得敲除和过表达株系,通过测定水稻干旱胁迫下的生理指标解析OsTrxL1的生物学功能,结合亚细胞定位分析、RT-qPCR、酵母双杂交和分裂荧光素酶技术从分子层面阐明OsTrxL1参与干旱胁迫响应的调控机制。 结果 OsTrxL1蛋白定位于内质网和细胞核,RT-qPCR分析表明该基因在水稻根、茎、叶等不同组织均有表达,且受干旱、冷和盐胁迫诱导;过表达OsTrxL1显著增强了水稻对非生物胁迫的耐受性,表现为胁迫后存活率提高、膜脂过氧化程度降低及渗透调节能力增强,而OsTrxL1敲除突变体则导致抗胁迫能力降低;OsTrxL1与细胞色素P450家族成员OsCYP89A2存在物理互作。 结论 OsTrxL1可能通过维持内质网腔内氧化还原稳态、在胁迫条件下稳定OsCYP89A2的蛋白结构,进而正向调控水稻对非生物胁迫的响应与适应能力,为作物抗逆分子育种提供了重要的候选基因资源。

    大豆种皮色泽的QTL定位
    李雅迁, 冯龙哲, 孙楠, 张艺杰, 张豪, 杨雅琪, 张欣宇, 岳爱琴, 杜维俊, 王敏
    2026, 42(11):  103-112.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0347
    摘要 ( 99 )   HTML ( 2)   PDF (1206KB) ( 20 )  
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    目的 种皮色泽是大豆重要的品质性状,通过对大豆种皮色泽相关性状进行QTL定位,挖掘相关基因位点,解析种皮色泽遗传效应,筛选关键候选基因,为培育品质优良的大豆品种提供参考依据。 方法 以栽培大豆品种晋大53为母本、野生大豆平南为父本杂交衍生的重组自交系群体(RIL)为材料,以籽粒的色泽度(L*)、红绿值(a*)和蓝黄值(b*)为种皮色泽指标,结合前期SLAF标记构建的遗传图谱,采用复合区间作图法检测QTL,并结合SoyBase数据库和SoyMD数据库筛选候选基因。 结果 共定位10个种皮色泽相关的QTL,获得第8染色体663 kb和第9染色体370 kb 2个候选区段,分别包含11和6个候选基因。经转录组数据表达分析,Glyma.08G103900、Glyma.08G104100、Glyma.09G191200和Glyma.09G191700在籽粒中高表达且与种皮色泽相关,且在晋大53中表达量高于平南,确定为关键候选基因。 结论 在大豆中检测到2个一因多效QTL位点和4个QTL新位点。

    甘薯IbBADH基因家族全基因组鉴定与IbBADH1a上游转录调控因子筛选
    周广立, 陈锦钗, 李鑫鑫, 武小平, 贾峥嵘, 阎昊, 贺立恒, 贾小云
    2026, 42(11):  113-123.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0119
    摘要 ( 159 )   HTML ( 18)   PDF (58503KB) ( 82 )  
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    目的 对甘薯(Ipomoea batatas (L.) Lam.)甜菜碱醛脱氢酶(IbBADH)基因家族进行全基因组鉴定,分析其结构、进化及表达特征,并以IbBADH1a启动子为诱饵筛选逆境响应调控因子,为解析IbBADH介导的逆境响应网络奠定基础。 方法 基于甘薯基因组鉴定IbBADH家族成员,分析基因结构、系统发育关系及启动子顺式元件。结合转录组数据分析表达模式,克隆IbBADH1a启动子,构建pAbAi诱饵载体,利用酵母单杂交(Y1H)筛选甘薯块根cDNA文库,获得候选结合蛋白并进行点对点验证。 结果 鉴定到6个IbBADH成员。理化性质显示,IbBADH蛋白均呈酸性,不稳定指数均小于40,属亲水性蛋白,且预测主要定位于叶绿体。种内共线性分析检测到10对涉及IbBADH基因的片段重复基因对。种间共线性分析显示IbBADH基因与旋花科近缘种存在广泛的共线性关系。系统发育分析表明,IbBADH与旋花科BADH聚为4个类群。启动子分析显示,IbBADH家族成员启动子区域内富含逆境、激素响应顺式作用元件。表达模式分析表明,IbBADH1a在所有样本中表达水平最高。Y1H筛选获得4个逆境响应调控因子(BTF3、TSJT1、bHLH49、ERF073),点对点验证证实其均能与IbBADH1a启动子特异性结合。 结论 甘薯IbBADH家族成员在结构域与基因结构层面总体保守,其启动子富集逆境、激素响应相关顺式作用元件。IbBADH1a启动子受BTF3、TSJT1、bHLH49、ERF073调控,为解析IbBADH1a转录调控网络及抗逆相关机制提供了重要线索。

    黄瓜CsWRKY12基因的克隆及抗旱功能鉴定
    李昌焱, 夏康力, 王蒙, 杨凤, 郭学平, 胡朝阳, 周跃龙, 刘世强, 周勇
    2026, 42(11):  124-133.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1260
    摘要 ( 140 )   HTML ( 20)   PDF (54862KB) ( 116 )  
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    目的 WRKY转录因子在植物生长发育及抵御胁迫过程中具有重要调控作用。探究黄瓜CsWRKY12基因在干旱胁迫中的功能,为解析黄瓜响应干旱胁迫的分子调控机制提供基础。 方法 以黄瓜品种‘9930’为材料,克隆CsWRKY12基因的开放阅读框,并对其基因和蛋白序列进行分析。通过实时荧光定量PCR技术分析CsWRKY12在黄瓜不同组织及干旱胁迫不同时间的表达模式。构建过表达载体,分别转化黄瓜毛状根和拟南芥,探索CsWRKY12基因在干旱胁迫中的功能。 结果 CsWRKY12基因的开放阅读框为939 bp,编码312个氨基酸的蛋白质,其含有1个WRKY结构域和C2H2型锌指结构。基因结构显示该基因由4个外显子和3个内含子组成。系统进化分析表明,CsWRKY12和冬瓜中的同源蛋白亲缘关系最近。RT-qPCR结果显示,CsWRKY12在黄瓜的雄花和叶片中表达量较高,且干旱处理可显著诱导其表达上调。在黄瓜毛状根中过表达CsWRKY12发现,过表达毛状根的SOD和POD活性在干旱胁迫后明显高于对照,暗示过表达CsWRKY12可提高植物抗旱性。进一步通过农杆菌介导的方法获得过表达CsWRKY12的拟南芥转基因植株,发现转基因植株在干旱处理下,SOD和POD活性明显提升,脯氨酸含量和干旱响应基因的表达明显高于野生型,而相对电导率和MDA含量则明显低于野生型植株。 结论 CsWRKY12可通过增强活性氧清除能力、促进渗透调节物质积累、减轻膜脂过氧化损伤以及调控干旱响应基因的表达,在黄瓜抵御干旱胁迫过程中发挥正向调控作用。

    蓝莓全基因组SSR引物开发及遗传多样性分析
    刘思文, 王博伟, 邢金杰, 王静, 李亚东, 孙海悦
    2026, 42(11):  134-144.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1404
    摘要 ( 136 )   HTML ( 15)   PDF (1980KB) ( 44 )  
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    目的 基于蓝莓品种形态易混淆、缺乏精准鉴定体系的问题,通过全基因组SSR位点的发掘及相关特性分析,开发新的SSR标记引物,为蓝莓种质精准鉴定和遗传多样性评价提供支撑。 方法 利用Krait软件对‘Draper’基因组SSR位点进行检索分析,并使用Primer 3.0软件设计引物,结合生物信息学技术初步筛选SSR标记引物。逐步扩大蓝莓种质数量进行PCR扩增,采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳和毛细管电泳相结合的方式,筛选高多态性SSR标记引物,并进行蓝莓种质资源的遗传多样性分析。 结果 ‘Draper’基因组SSR位点发掘结果显示,共检测到888 906个SSR位点,以二核苷酸重复类型为主,占总SSR位点数的87.8%,三核苷酸次之,占总SSR位点数的6.34%。经生物信息学初步筛选,获得103对SSR标记引物;经多轮电泳筛选,最终获得17对高多态性SSR标记引物。利用这17对引物对64份蓝莓种质资源进行遗传多样性分析,共检测到204个等位基因,有效等位基因数(Ne)、Shannon’s信息指数(I)平均值分别为6.165和1.956;多态信息量(PIC)平均值为0.985,表明SSR标记多态性较高。UPGMA聚类分析显示,在Nei’s遗传距离0.000 8处,64份蓝莓种质资源可划分为3个聚类群。 结论 揭示了蓝莓基因组中SSR位点的数量和类型特性。获得17对高多态性SSR引物,可用于区分蓝莓种质资源,且品种间遗传多样性较好。

    菊花CmJAZ1基因负调控干旱胁迫的功能分析
    李家群, 张煜婷, 张新仪, 保嘉佳, 严瑞
    2026, 42(11):  145-153.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1228
    摘要 ( 116 )   HTML ( 16)   PDF (2360KB) ( 53 )  
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    目的 探究菊花(Chrysanthemum morifolium)在干旱胁迫中CmJAZ基因家族特征并验证CmJAZ1的功能,为后续深入研究菊花耐旱分子育种提供理论依据。 方法 基于菊花基因组数据,利用生物信息学方法对CmJAZ基因家族成员进行筛选鉴定,对其编码蛋白质的特征、系统进化关系等进行分析,并利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析其在干旱胁迫和茉莉酸甲酯(MeJA)下的表达模式。将筛选出来的目的基因(JAZ1)进行遗传转化获得转基因烟草株系,对其干旱胁迫下生理指标进行测定。 结果 从菊花基因组中鉴定出9个CmJAZ基因,其编码蛋白分子量为15.30‒34.55 kD,等电点6.44‒9.61,均含保守的TIFY结构域和Jas基序,亚细胞定位预测多位于细胞核。序列比对显示,CmJAZ1与青蒿AaJAZ1氨基酸同源性最高(96.38%)。系统发育分析表明其与菊科植物JAZ蛋白亲缘关系较近。表达谱分析发现,20% PEG-6000模拟干旱胁迫和MeJA处理诱导9个CmJAZ基因表达,其中CmJAZ1表达量上调约9倍。通过农杆菌介导法获得CmJAZ1过表达(OE)、基因沉默(RNAi)转基因烟草株系。干旱胁迫下与野生型(WT)相比,RNAi株系相对电导率和丙二醛含量显著降低,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性显著升高,脯氨酸和可溶性糖含量显著增加,而OE株系呈现相反趋势。 结论 CmJAZ1基因通过负调控细胞膜稳定性、抗氧化酶活性和渗透调节物质积累影响植株抗旱性,抑制其表达可增强菊花干旱耐受性。

    紫花苜蓿MsCZF29基因克隆及耐冻功能分析
    范雨馨, 任乃芃, 轩一芙, 臧辉, 刘香萍
    2026, 42(11):  154-163.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0186
    摘要 ( 143 )   HTML ( 14)   PDF (5598KB) ( 80 )  
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    目的 CZF锌指蛋白(Zinc finger proteins, ZFPs)在植物响应生物及非生物胁迫中起到重要的调控作用。克隆紫花苜蓿MsCZF29基因并分析其耐冻功能,为揭示该基因调控拟南芥耐冻机制奠定基础。 方法 以拟南芥为材料,根据前期紫花苜蓿抗冻转录组分析,筛选得到1个冷冻胁迫响应基因,将其克隆出来并命名为MsCZF29,并进行生物信息学分析和表型分析;构建过表达载体通过农杆菌转化法获得转基因植株(OE2-1、OE2-2和OE6-2)。观察冷冻胁迫下T3代存活率表型、测定生理生化指标和相关冷响应基因的表达量;进行转录自激活活性验证。 结果 MsCZF29编码区序列(CDS)全长为1 554 bp,编码517个氨基酸,是不稳定亲水蛋白。亚细胞定位发现该蛋白定位于细胞核,酵母自激活实验发现其具有转录激活活性。异源过表达MsCZF29显著增加了冷冻胁迫下拟南芥株系的过氧化氢酶(catalase, CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)和过氧化物酶(peroxidase, POD)活性,降低了相对电导率(REL)和丙二醛(MDA)含量。冷冻胁迫下过表达株系的存活率及生长状态明显优于野生型。 结论 成功克隆MsCZF29基因,其过表达在冷冻胁迫过程中发挥正向调控作用,可提高植物的耐冻性。

    石仙桃中天麻素合成相关糖基转移酶基因的克隆与表达分析
    刘保财, 胡学博, 赵云青, 黄颖桢, 张武君, 陈菁瑛
    2026, 42(11):  164-173.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1297
    摘要 ( 111 )   HTML ( 5)   PDF (15857KB) ( 44 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    目的 发掘石仙桃中天麻素生物合成最后关键步骤的糖基转移酶基因,为利用工程菌高效生产天麻素奠定基础。 方法 采用双酶切法,克隆候选基因transcript28360/f2p0/1592(1592)和transcript17418/f3p0/2174(2174),以AsUGT为阳性对照,在大肠杆菌和酵母中进行表达。 结果 基因2174由1 413个核苷酸组成,编码470个氨基酸,大小约为51.12 kD,主要位于叶绿体中。基因1592由1 395个核苷酸组成,编码464个氨基酸,大小约为50.85 kD,主要位于细胞质中。3个酶催化天麻苷元的活性中心均有亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、谷氨酸等残基,可能是催化天麻苷元形成天麻素的关键活性残基。在大肠杆菌和酵母中表达表明,基因2174具有较高的催化天麻苷元生成天麻素的活性,是对照基因AsUGT的2.31-3.39倍,而基因1592具有较弱的催化活性。 结论 石仙桃中糖基转移酶基因2174和1592催化天麻苷元生成天麻素过程中存在活性差异,基因2174可作为工程菌生产天麻素关键酶的候选基因。

    杏果实成熟过程中SPLs基因的ABA响应特征与调控网络解析
    张钰婧, 陈晨, 苟宁宁, 姜楠, 乌云塔娜
    2026, 42(11):  174-185.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0040
    摘要 ( 92 )   HTML ( 12)   PDF (10215KB) ( 25 )  
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    目的 探究PaSPLs在普通杏(Prunus armeniaca)果实成熟中的表达模式及响应外源脱落酸(abscisic acid, ABA)处理的分子机理,鉴定调控PaSPLs的miRNA,为后续深入研究miR156-PaSPLs介导ABA调控果实成熟奠定基础。 方法 以‘Sungold’为供试材料,利用生物信息学方法鉴定PaSPL基因家族成员,分析PaSPLs基本理化性质、保守基序、系统进化关系及启动子顺式作用元件;通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析外源ABA处理后果实PaSPLs基因的表达特征。通过瞬时转化烟草叶片验证PaSPLs蛋白的亚细胞定位。根据全转录组数据,构建miR156-PaSPLs调控网络,分析miR156和PaSPLs在普通杏果实成熟中的表达情况;利用STRING预测SPL互作蛋白。 结果 普通杏PaSPL基因家族共鉴定到15个成员,分为8个亚家族。启动子序列分析表明,存在4类参与生长发育调控的元件。表达分析结果显示,杏果实成熟过程中,PaSPL1和PaSPL2随着果实成熟表达量升高,且外源ABA处理后表达量增加,脱落酸抑制剂处理后表达量降低,而PaSPL9表达变化与之相反。PaSPL1、PaSPL2和PaSPL9均定位于细胞核。通过转录调控和蛋白互作预测分析,构建了miR156-PaSPLs表达调控网络及PaSPLs蛋白互作网络。 结论 共鉴定出15个普通杏的PaSPLs基因,其中PaSPL1和PaSPL2对果实成熟可能具有正向促进作用,而PaSPL9对果实成熟可能具有抑制作用,且均可响应ABA信号;同时miR156c可能通过负调控PaSPL9表达调控果实成熟,为miR156-SPLs与ABA协同调控果实成熟的分子机制提供理论依据。

    ApGA20ox1通过赤霉素代谢途径正向调控早花百子莲开花
    岳建华, 方婷婷, 陈冠群, 申晓辉
    2026, 42(11):  186-195.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0356
    摘要 ( 59 )   HTML ( 1)   PDF (16855KB) ( 43 )  
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    目的 揭示赤霉素(gibberellin, GA)合成酶关键基因ApGA20ox1调控早花百子莲(Agapanthus praecox)开花的机制,为其开花调控及遗传改良提供依据。 方法 提取早花百子莲叶片RNA,利用RACE法克隆ApGA20ox1基因,并进行序列同源性比对、亚细胞定位及原核表达分析;将该基因在拟南芥中进行异源过表达,在早花百子莲中通过RNA干扰(RNA interference, RNAi)技术沉默内源ApGA20ox1基因的表达,研究其开花调控功能,并结合GA靶向代谢组学和转录组测序,分析转基因早花百子莲GAs含量变化及开花相关基因的表达模式。 结果 从早花百子莲中克隆获得ApGA20ox1基因,其ORF全长为1 086 bp,编码361个氨基酸,包含3个外显子和2个内含子。该基因序列高度保守,编码蛋白分子量约为41.1 kD,定位于细胞质中。遗传转化结果表明,异源过表达ApGA20ox1可使拟南芥抽薹时间提前;通过RNAi抑制ApGA20ox1基因表达显著影响早花百子莲叶片GAs合成酶基因的表达和代谢流,其中GA20ox6、GA3ox1表达量显著升高,而GA20ox1、GA20ox3、GA20ox4和GA2ox3表达量显著降低,代谢产物GA4、GA24、GA9、GA44、GA19和GA20含量显著降低,而GA3、GA51、GA29和GA34含量显著升高。开花相关基因中,FLC家族、SOC1家族表达量全部显著下调;CO家族成员主要表现为上调;同时,FT及LFY基因的表达显著上调。 结论 ApGA20ox1是早花百子莲GA合成的关键基因,通过GA通路正向调控开花;RNAi沉默该基因表达可显著抑制开花基因SOC1表达,阻断开花通路。

    黄芩NAC基因家族鉴定及干旱胁迫响应分析
    韩美光, 孙英新, 郝金鹏, 耿兴雨, 张海航, 邸鹏, 杨利民, 程林
    2026, 42(11):  196-209.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0276
    摘要 ( 717 )   HTML ( 8)   PDF (5091KB) ( 86 )  
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    目的 挖掘黄芩SbNAC基因家族成员,分析其在干旱胁迫下的表达特征,为探究NAC转录因子调控黄芩苷生物合成的分子机制奠定基础。 方法 基于黄芩的全基因组数据,采用生物信息学方法对SbNAC基因家族的理化性质、染色体定位、基因结构、保守基序、顺式作用元件及共线性关系进行系统分析。结合转录组数据筛选响应干旱胁迫的关键NAC基因,利用实时荧光定量PCR技术分析SbNAC19、SbNAC64和SbNAC74在黄芩根、茎、叶、花中的表达模式,以及干旱(5% PEG)和干旱联合脱落酸(5% PEG+100 μmol/L ABA)处理下不同时间点的表达动态。利用高效液相色谱法检测各处理下的黄芩苷含量。 结果 从黄芩基因组中共鉴定出78个SbNAC基因,系统进化分析将NAC蛋白分为18个分支且各分支的结构相对保守,片段重复是基因扩增的主要驱动力,顺式作用元件分析发现该家族广泛参与非生物逆境胁迫及激素信号的响应调控。干旱联合脱落酸处理可提高黄芩苷含量。根据转录组数据筛选获得3个响应干旱胁迫的候选基因SbNAC19、SbNAC64和SbNAC74,酵母单杂交结果显示这3个基因均能特异性结合CACG核心序列,PEG及PEG+ABA处理诱导SbNAC19和SbNAC64表达上调,而SbNAC74表达下调,揭示其可能参与调控黄芩苷的生物合成。 结论 SbNAC家族参与黄芩干旱胁迫及ABA信号响应过程,SbNAC19、SbNAC64和SbNAC74对黄芩苷合成具有潜在调控作用。

    转录组和代谢组联合分析蒙古黄芪茎表皮毛形成及其对药效成分积累的影响
    雷子莹, 武延慧, 赵生婷, 张瑜, 王嘉蕾, 贺润丽, 刘建霞, 王瑞军
    2026, 42(11):  210-221.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0172
    摘要 ( 111 )   HTML ( 4)   PDF (5118KB) ( 69 )  
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    目的 筛选蒙古黄芪茎表皮毛形成关键基因,探究茎表皮毛对黄酮和皂苷类药效成分的影响。 方法 通过扫描电子显微镜(SEM)观察蒙古黄芪多毛茎与无毛茎表型特征,转录组(RNA-seq)和非靶向代谢组(UPLC-MS/MS)技术分析茎表皮毛形成机制及代谢物积累变化;高效液相色谱(HPLC)探究2种表型对茎和根部主要药效成分积累的影响。 结果 蒙古黄芪茎表皮毛为非腺毛,转录组共筛选出15 917个差异表达基因(DEGs),这些DEGs涉及表皮毛发育、植物激素信号转导及类黄酮生物合成等通路,其中与表皮毛发育相关的基因GIS、GIS3-like、GIS3、HAT1和ETC1可能较高程度参与非腺毛的形成。代谢组学共检测到670个差异积累代谢物(DAMs)。与多毛茎相比,无毛茎中443个代谢物上调、227个下调,DAMs主要富集于苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成、核苷酸代谢通路等。HPLC分析表明,无毛茎蒙古黄芪茎部毛蕊异黄酮苷含量极显著低于多毛茎茎部(P<0.01),芒柄花素含量显著高于多毛茎茎部(P<0.05);无毛茎根部毛蕊异黄酮含量(P<0.05)、4种皂苷类成分总含量(P<0.05)均显著低于多毛茎根部。 结论 筛选出多个调控蒙古黄芪茎表皮毛的候选基因。蒙古黄芪茎表皮毛与异黄酮类和皂苷类药效成分积累存在一定关联,多毛茎较无毛茎表型更优。

    日本落叶松LkNiR启动子的克隆及表达特性分析
    武郁洁, 王宇倩, 刘翠双, 郁羽宵, 耿静泽, 盖颖
    2026, 42(11):  222-229.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0173
    摘要 ( 77 )   HTML ( 9)   PDF (94253KB) ( 51 )  
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    目的 亚硝酸盐还原酶(nitrite reductase, NiR)是植物氮同化关键酶,可催化亚硝酸盐还原为铵态氮,保障氮同化高效进行。研究日本落叶松(Larix kaempferi)LkNiR基因启动子的表达特性及亚硝酸盐胁迫响应规律,为选育氮高效利用型林木品种提供理论支撑。 方法 从日本落叶松基因组DNA中克隆LkNiR启动子序列,利用PlantCARE与PLACE数据库预测顺式作用元件;构建LkNiR-GFP报告载体,通过农杆菌介导的遗传转化获得转基因烟草(Nicotiana tabacum)及日本落叶松毛状根,结合PCR鉴定、荧光观察与RT-qPCR技术检测启动子活性;以100 mmol/L亚硝酸钠处理日本落叶松幼苗,采用RT-qPCR技术分析LkNiR基因的时序表达模式。 结果 LkNiR基因启动子(登录号:PV700087)全长1 941 bp,含TATA-box、CAAT-box等核心元件及多种激素与胁迫响应元件,LkNiR启动子含9个氮同化响应顺式元件。该启动子在转基因烟草中呈现组织偏好性表达,在根中活性较CaMV35S启动子高92.1%,在落叶松毛状根中活性较CaMV35S启动子高103.3%。亚硝酸盐胁迫下,LkNiR基因表达呈时空分化,根中早期快速响应,茎中响应平缓,叶中诱导最强且持续。 结论 LkNiR启动子具有明显的根部偏好表达特性,其活性受亚硝酸盐信号诱导且具有时空分化特征,在日本落叶松氮同化与逆境响应过程中发挥关键调控作用。

    贝莱斯芽胞杆菌MH24防控辣椒疫病及诱导辣椒转录组学的研究
    李瑾琪, 姚经武, 袁勤峰, 刘瑜, 曹春霞, 尹飞虎, 黄大野
    2026, 42(11):  230-239.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0097
    摘要 ( 1981 )   HTML ( 12)   PDF (27765KB) ( 62 )  
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    目的 探究贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis)MH24对辣椒疫病的防控效果及分子机制,为该菌株在生物防治领域的应用提供理论依据。 方法 通过离体与活体试验相结合探究菌株MH24抑菌活性及辣椒抗性机制。采用平板对峙、电镜观察及水解酶活性测定解析体外抑菌作用;通过盆栽试验验证活体防病效果;利用转录组测序筛选抗病差异基因,并结合RT-qPCR验证关键基因表达,揭示其抑菌及诱导植株抗病的分子机理。 结果 离体抑菌试验表明,MH24对辣椒疫霉(Phytophthora capsici)菌丝生长抑制率达75.64%,扫描电镜观察可见菌丝表面出现皱缩、断裂及塌陷等典型超微结构损伤,同时该菌株能高效分泌淀粉酶、蛋白酶等多种胞外水解酶。盆栽防效试验结果表明,MH24发酵液灌根处理能显著降低辣椒疫病病情指数,防效达88.23%。与对照组相比,MH24处理后辣椒叶片共鉴定出146个显著差异表达基因,其中114个上调表达,32个下调表达;这些差异基因主要富集于信号识别、信号传导、次生代谢及直接抗病四大功能模块,涉及LRR-RLK类受体激酶、MAPK级联信号通路组分以及PR-5家族病程相关蛋白等关键抗性基因。进一步抗性诱导试验证实,经MH24发酵液预处理的辣椒叶片在接种病原菌后病斑直径显著缩小,诱导防效达41.20%,进一步验证了该菌株激活植株防御反应的能力。 结论 贝莱斯芽胞杆菌MH24通过分泌抗菌活性物质及水解酶直接抑制病原菌生长,同时激活植株系统获得性抗性途径,实现对辣椒疫病的协同防控。

    月季病原真菌鉴定及青岛假单胞菌BYX7生防潜力研究
    张愈甜, 王怡, 王子阳, 付曼青, 吴鹏宇
    2026, 42(11):  240-251.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0073
    摘要 ( 115 )   HTML ( 31)   PDF (7513KB) ( 29 )  
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    目的 探究南阳月季产区病原真菌种类及青岛假单胞菌BYX7的生防潜力与应用价值,为月季真菌病害绿色防控提供菌株资源与技术支撑。 方法 采用组织分离法从南阳月季病叶及茎段中分离病原真菌,结合形态学特征与ITS分子生物学技术进行鉴定;通过平板对峙法筛选拮抗菌并分析其抑菌谱;采用透明圈法、比色法、无氮培养基接种法、CAS培养基法分别检测目标菌株的产酶、解磷、固氮、产铁载体及IAA合成能力;运用单因素试验与响应面法优化菌株高密度发酵条件;通过载体与保护剂筛选制备微生物菌粉;采用盆栽试验评价菌剂对月季褐斑病的防控效果。 结果 分离鉴定出8种对月季具有致病性的真菌,其中隐秘刺盘孢菌为优势病原菌;青岛假单胞菌BYX7对8种病原菌的抑制率为50%‒99%,兼具尿素酶、纤维素酶活性,可产12.40 mg/L IAA,且具有产铁载体、溶磷(将1 g/L无机磷降至10.1 mg/L)和固氮能力;优化后的发酵条件为木糖20 g/L、鱼蛋白胨20 g/L、K2HPO4 1 g/L、初始pH 7.5、33 ℃、179 r/min,菌体浓度达2.71×1010 CFU/mL(较优化前提高22倍);以沸石粉为载体、海藻糖为保护剂制备的菌粉活菌数1.60×108 CFU/g,存活率66.46%,对月季褐斑病的盆栽防治指数达38.61%。 结论 青岛假单胞菌BYX7兼具广谱抑菌活性与多重促生功能,其优化后的高密度发酵工艺及微生物菌剂制备技术可行,对月季褐斑病具有良好防控效果,可作为月季真菌病害绿色防控的优质菌株资源。

    基于ISSR分子标记和农艺性状的大球盖菇种质资源遗传多样性分析
    李诗琪, 武月园, 张殿朋, 郭远, 刘宇, 宋忠娟, 王守现, 宋爽
    2026, 42(11):  252-262.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1351
    摘要 ( 118 )   HTML ( 14)   PDF (5661KB) ( 75 )  
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    目的 大球盖菇(Stropharia rugosoannulata)栽培群体存在种质资源混杂、优异品种短缺的问题。解析不同地理来源栽培菌株的遗传多样性与表型变异特征,筛选优良种质,为大球盖菇品种改良提供科学依据。 方法 以67个不同地理来源的大球盖菇栽培菌株为材料,采用10条ISSR引物进行遗传多样性分析,同时测定10个农艺性状,结合相关性分析、主成分分析及聚类分析开展综合评价。 结果 10条ISSR引物共扩增出65条清晰条带,其中多态性条带51条,多态性位点百分率为55.56%-100%,Nei’s基因多样性指数平均值为0.27,香农多样性指数平均值为0.43。UPGMA聚类分析可划分为5个类群,遗传相似系数为0.43-0.96,主成分分析累计解释28%的遗传变异,核心类群菌株分布紧密,遗传背景高度相似。农艺性状中,菌盖硬度变异系数最大(124.03%),产量香农多样性指数最高(1.88);相关性分析显示产量与单朵重、菌盖直径等7个性状呈极显著正相关(P<0.01),菌丝锁状联合数量与所有农艺性状无显著相关性。主成分分析筛选出菌盖直径和菌柄直径为表型综合评价核心指标,前3个主成分累计贡献率达74.51%;综合得分排名前3的菌株为BIPP21340027、BIPP21340016和BIPP21340020,在产量和商品性状上协同优异。 结论 供试大球盖菇菌株具有遗传基础较窄、表型性状变异丰富的特征,筛选出菌盖直径、菌柄直径为表型评价核心指标,获得3份优良菌株,可为大球盖菇优异种质筛选、杂交亲本选配及新品种选育提供参考。

    大蓟O-糖基转移酶CjUGT10功能表征及酶学特性
    陈影虹, 曹先慧, 易佩琴, 詹若挺, 马东明
    2026, 42(11):  263-273.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0180
    摘要 ( 101 )   HTML ( 4)   PDF (19996KB) ( 28 )  
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    目的 克隆并鉴定大蓟(Cirsium japonicum Fisch. ex DC.)中参与黄酮苷生物合成的关键尿苷二磷酸糖基转移酶基因CjUGT10(GenBank:PX578358),明确其底物特异性、糖基化位点及催化特性。 方法 基于大蓟转录组数据克隆CjUGT10基因;通过多序列比对与系统发育分析确定其家族分类;利用RT-qPCR检测该基因在不同组织中的表达模式;构建pMAL-CjUGT10原核表达载体,纯化重组蛋白后进行体外酶促反应,结合HPLC和酶动力学分析其底物宽泛性、糖基化位点及催化效率。 结果 CjUGT10属于UGT73家族,氨基酸序列含有高度保守的PSPG-box,第43位和第44位分别为E和Q。该基因在叶片中高表达。体外酶活表明,CjUGT10以UDP-葡萄糖为唯一糖供体,可催化柳穿鱼黄素、木犀草素和高车前素的7-OH或蓟黄素的4′-OH葡萄糖基化,生成4种关键黄酮苷。酶动力学参数显示,其对木犀草素的催化效率最高(kcat/Km=2.82 L/(μmol·s))。 结论 CjUGT10是一个具有底物广谱性和位点灵活性的双功能黄酮糖基转移酶,参与大蓟主要活性成分黄酮苷的生物合成。

    宏基因组来源高比活7α-羟基类固醇脱氢酶结构和功能表征
    刘雨婷, 肖恩乐, 龚雨霞, 唐湘华, 黄遵锡, 许波
    2026, 42(11):  274-282.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1466
    摘要 ( 98 )   HTML ( 5)   PDF (1615KB) ( 18 )  
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    目的 挖掘肠道微生物7α羟基类固醇脱氢酶(7α-HSDH)基因,异源表达、纯化并研究其酶学性质,为熊去氧胆酸(UDCA)的生物合成提供酶原。 方法 通过生物信息学分析,从西黑冠长臂猿粪便微生物宏基因组中筛选7α-HSDH基因,经PCR扩增后克隆至pEASY-E2载体,在大肠杆菌BL21(DE3)中进行异源表达。重组酶经纯化和酶学性质表征,利用高效液相色谱法测定该酶催化鹅去氧胆酸(CDCA)生成UDCA的前体7-酮石胆酸(7K-LCA)的产量。 结果 获得未被表征的7α-HSDH NC3-2,该酶为四聚体,分子量为27.03 kD,辅酶与NAD(H)相关。NC3-2较其他微生物来源的7α-HSDH 具有最高比活485.53 U/mg,最适作用条件为pH 10.0、50 ℃。该酶pH稳定性较好,pH 9.0-11.0条件下孵育12 h,保持60%以上剩余酶活;热稳定性有待提升,25、37、50、60 ℃下分别孵育12 h,剩余酶活保持在50%以上。EDTA可将其酶活性提高至128%;Triton X-100和Tween-80抑制作用较大,Ag+与SDS使其完全失活。NC3-2催化CDCA反应8 h,7K-LCA浓度即可达到0.55 mg/mL。 结论 从西黑冠长臂猿粪便微生物宏基因组中获得7α-HSDH基因NC3-2并成功实现异源表达。重组酶NC3-2具有较高的比活力与良好的耐碱性,在pH 10.0、30 ℃条件下可催化20 mmol/L CDCA生成7K-LCA,反应8 h时产物浓度趋于饱和。该酶在熊去氧胆酸的生物合成中具有应用潜力。

    基于代谢组学解析白酒糟双菌发酵单细胞蛋白的原料品质
    桂元, 杨婷妃, 王风青, 刘军, 刘根侨, 李仲玄, 廖钰婷, 王川, 李丽, 周正富
    2026, 42(11):  283-296.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0567
    摘要 ( 82 )   HTML ( 3)   PDF (6721KB) ( 36 )  
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    目的 研究产朊假丝酵母与酿酒酵母双菌固态发酵白酒糟制备单细胞蛋白(single-cell protein, SCP)的工艺条件,基于代谢组学分析发酵产物的代谢物谱变化,及其与蛋白品质、风味特性、安全性的关联。 方法 以浓香型白酒糟为底物,采用单因素与Box-Behnken试验设计优化发酵工艺,利用代谢组学分析双菌发酵与空白原料中挥发性及非挥发性代谢物差异,并结合营养成分测定、体外消化试验及霉菌毒素检测进行系统品质评价。 结果 最优发酵工艺为麸皮15%、温度30 ℃、接种量15%、水分58%、pH 5.5和发酵时间3 d,发酵后酸溶蛋白(acid-soluble protein, ASP)明显提升35.03%,粗蛋白(crude protein, CP)和真蛋白(true protein, TP)分别提升16.64%、29.32%。代谢组学共鉴定出9类92种挥发性风味物质,其中酯类含量大幅增加,已醛等不良风味物质显著下降;差异代谢物共筛选出296个,其中脂类及萜类衍生物显著上调,芳香族等氨基酸类及蒽醌类显著下调;KEGG富集显示谷氨酸等氨基酸生物合成、2-氧代羧酸代谢等4条通路被激活。体外消化率显著提升,霉菌毒素未检出,符合国标饲料卫生标准。 结论 产朊假丝酵母与酿酒酵母双菌固态发酵白酒糟的工艺能显著改善蛋白品质与风味特性,为白酒糟高值化利用提供了基于代谢组学的数据支撑与品质评价新视角。

    构建可利用酸解液表达外源蛋白的谷氨酸棒状杆菌工程菌
    樊子铭, 邹宇, 叶荣泰, 白仲虎, 刘秀霞
    2026, 42(11):  297-308.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0197
    摘要 ( 140 )   HTML ( 12)   PDF (4206KB) ( 67 )  
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    目的 探索谷氨酸棒状杆菌工程菌利用玉米秸秆酸解液的可行性,为木质纤维素废弃物低成本利用提供新思路。 方法 通过单因素实验筛选出有助于酸解液利用的成分,过表达谷氨酸棒状杆菌内源的肌醇-3-磷酸合酶基因ino-1和甲硫氨酸亚砜还原酶基因msrA提高宿主抗氧化能力。通过更换启动子的方式提高基因组反向转运蛋白Mrp1的表达,结合适应性实验室进化与过表达来自酿酒酵母的二联体蛋白ADY2基因提高宿主乙酸利用能力,最后通过模式蛋白mCherry、来自枯草芽胞杆菌的α-淀粉酶,以及骆驼抗体片段VHH,验证工程菌利用酸解液表达外源蛋白的可行性。 结果 野生型菌株无法直接利用酸解液生长,向水解液中补充氮源或1 mmol/L MgSO4和0.1 mmol/L CaCl2可实现菌株生长。过表达ino-1与msrA基因使宿主在酸解液中生长的最大细胞密度分别提高66.98%和73.18%。进化菌株Evo90在添加0.8 g/L葡萄糖+70 g/L乙酸钠的培养基中的生长状况优于野生型,结合mrp1、ino-1与ADY2的过表达,工程菌在水解液中达到生长稳定期的时间缩短约40%。最终,工程菌成功利用水解液分泌表达3种外源蛋白,其中mCherry产量相当于利用35 g/L葡萄糖发酵,单位细胞密度的荧光强度最高可达到利用50 g/L葡萄糖发酵的10.18倍左右。 结论 向酸解液中添加氮源或Mg2+、Ca2+可使菌株在酸解液中正常生长;结合菌株抗氧化及乙酸利用能力的工程改造,可实现谷氨酸棒状杆菌工程菌利用酸解液表达异源蛋白。

    基于Rep蛋白定向进化与高通量筛选提高rAAV产量
    宋紫川, 任和, 莫婉婷, 聂简琪, 白仲虎
    2026, 42(11):  309-317.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0320
    摘要 ( 89 )   HTML ( 2)   PDF (3207KB) ( 19 )  
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    目的 对Rep蛋白编码基因进行随机突变,构建突变体文库并建立高通量筛选平台,以获得可提高rAAV产量的Rep蛋白突变体,并解析其作用机制。 方法 采用易错PCR构建Rep蛋白突变文库。利用带挡板24孔深孔板培养HEK293细胞并进行三质粒转染,以rAAV基因组滴度为指标,将产量接近或高于对照组80%的培养孔定义为候选突变组。对候选组中Rep蛋白突变体进行摇瓶复验,获得Rep蛋白有益突变体。通过分析rep基因和cap基因转录、Rep蛋白和Cap蛋白表达、rAAV转导效率,并基于AlphaFold3预测Rep78蛋白结构以及突变位点定位,解析突变体rAAV产量提高机制。 结果 基于高通量筛选与摇瓶验证获得2个Rep蛋白有益突变体P39L与Q202H,其rAAV产量分别提高至对照组的2.0倍与1.8倍。对Rep蛋白的P39位点与Q202位点进行饱和突变未进一步提高rAAV产量。进一步分析表明,Rep蛋白突变体P39L和Q202H未显著影响Rep蛋白与Cap蛋白的表达量及rAAV的转导效率。结构定位结果表明,P39位于起源结构域(origin-binding domain,OBD)区域,Q202位于OBD与同源异型结构域(homeodomain,HD)的过渡区域且靠近OBD。 结论 建立了Rep蛋白定向进化与高通量筛选技术,获得了可将rAAV产量分别提高至对照组的2.02倍和1.87倍的Rep蛋白有益突变体P39L和Q202H。OBD及其邻近区域是影响rAAV产量的重要敏感区域。

    重组人白细胞介素-27的表达、纯化及初步鉴定
    任彦宵, 温赛, 谭天伟
    2026, 42(11):  318-327.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0250
    摘要 ( 102 )   HTML ( 6)   PDF (10593KB) ( 51 )  
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    目的 重组人白细胞介素-27(rh IL-27)单链融合蛋白在大肠杆菌中异源表达时易形成包涵体。通过引入促溶标签筛选与分子伴侣共表达的协同策略,以实现该蛋白的高比例可溶表达、纯化与初步鉴定。 方法 将人工合成的人IL-27单链融合基因克隆至pET-32a(+)载体。通过系统筛选6种促溶标签(XXA、SUMO、GST、NusA、TrxA及MBP)及5套分子伴侣共表达系统,以获得高可溶性表达方案。经镍柱亲和层析纯化目的蛋白,采用SDS-PAGE和Western blot进行鉴定。去除内毒素后,利用ELISA和CCK-8法检测rh XXA-IL-27与抗体的结合能力及其对人乳腺癌MCF-7细胞增殖的抑制作用。 结果 构建了IL-27融合基因及6种促溶标签表达载体。经筛选,XXA标签的促溶效果最佳,其融合蛋白的可溶性表达水平达64.91%。Western blot结果确认其为特异性目的蛋白。进一步引入分子伴侣pGro7与XXA标签共表达后,rh XXA-IL-27的最高表达量达46.4 mg/L,经镍柱纯化后获得较高浓度和纯度的目的蛋白。体外活性实验表明,30 μg/mL的rh XXA-IL-27处理48 h可显著抑制MCF-7细胞增殖。 结论 通过促溶标签(特别是XXA标签)与分子伴侣pGro7的协同策略,攻克了单链融合蛋白IL-27在大肠杆菌中易形成包涵体的难题,实现了XXA-IL-27融合蛋白的高效可溶性表达与纯化,获得了具有抑制MCF-7细胞增殖活性的XXA-IL-27。

    肠道菌群代谢产物TMAO介导氧化应激通路在腹泻发病中的作用机制
    方乐瑶, 彭买姣, 惠华英, 谭周进
    2026, 42(11):  328-339.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0149
    摘要 ( 497 )   HTML ( 1)   PDF (4937KB) ( 18 )  
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    目的 探究肠道菌群代谢产物氧化三甲胺(trimethylamine N-oxide, TMAO)调节氧化应激通路在腹泻发病中的作用机制。 方法 将40只小鼠随机分为正常组、模型组、TMAO抑制剂组及TMAO抑制剂+模型组,评估小鼠一般状态及粪便,观察结肠和肾组织病理变化,检测胆碱三甲胺裂解酶(choline trimethylamine-lyase, CutC)活性、三甲胺(trimethylamine, TMA)与TMAO、去乙酰化酶3(sirtuin 3, SIRT3)与超氧化物歧化酶2(superoxide dismutase 2, SOD2)蛋白、SOD活性及活性氧(reactive oxygen species, ROS),分析盲肠内容物菌群。 结果 与正常组比较,模型组小鼠粪便含水率极显著升高(P<0.001);TMAO抑制剂+模型组小鼠粪便含水率较模型组显著降低(P<0.05)。与正常组比,模型组结肠、肾组织及血清TMAO均显著升高。与正常组比较,模型组和TMAO抑制剂+模型组结肠与肾组织中SIRT3及SOD2表达减少,SOD活性降低;然而,TMAO抑制剂+模型组小鼠结肠SIRT3和SOD2表达显著高于模型组(P<0.05),肾脏SIRT3和SOD2表达亦较模型组极显著升高(P<0.01)。与正常组比较,模型组及TMAO抑制剂+模型组小鼠结肠组织中ROS水平极显著升高(P<0.01);模型组肾组织ROS极显著升高(P<0.001),TMAO抑制剂+模型组小鼠肾组织ROS水平显著升高(P<0.01)。TMAO抑制剂可提高模型小鼠肠道菌群的物种丰富度和多样性,重塑菌群结构。相关性分析表明,TMAO与ROS呈正相关,与SOD呈负相关;模型组特征菌属Streptococcus与TMAO、ROS呈正相关,与SOD呈负相关;而TMAO抑制剂+模型组特征菌属Bilophila与TMAO和ROS呈负相关。 结论 TMAO通过抑制SIRT3及SOD2表达,促进ROS积累并加重氧化应激反应,从而参与腹泻的发生发展。

    耐冷耐碱反硝化细菌Stutzerimonas stutzeri 2B的脱氮特性及应用
    刘晋雅, 张莹, 张媛, 车佳轩, 郭艾英, 秦保平, 蔡爱军, 郑会会
    2026, 42(11):  340-350.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0059
    摘要 ( 82 )   HTML ( 12)   PDF (4052KB) ( 45 )  
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    目的 针对北方冬季海水水产养殖中NO₃--N去除效率低的问题,筛选高效耐冷耐碱反硝化菌株,为养殖尾水处理提供菌种资源。 方法 从渤海海域水产养殖尾水中筛选到菌株2B。通过形态学、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析,鉴定菌株为施氏假单胞菌Stutzerimonas stutzeri。通过单因素试验考察菌株的反硝化性能,以NH4+-N、NO3--N和NO2--N为单一或混合氮源,研究其脱氮性能和氮代谢途径。 结果 菌株以淀粉为最优碳源,在C/N=5、盐度3%、pH 8的最佳条件下,低温10 ℃培养96 h,NO3--N去除率达99.80%;菌株能耐受pH 11的强碱环境,96 h内NO3--N去除率达87.72%,属于中度嗜碱菌。此外,菌株也能以NH4+-N或NO2--N为单一氮源生长,在混合氮源中进行异养硝化或好氧反硝化。全基因组分析表明,菌株具有完整的反硝化途径:NO3--N→NO2--N→NO→N2O→N2,同时具有耐冷基因katG和合成海藻糖、谷氨酸等小分子物质的耐盐碱相关基因。在大菱鲆海水养殖尾水中加入菌株2B,NO3--N被完全降解且无其他含氮化合物产生。 结论 菌株2B在低温、低C/N、中高盐度和碱性条件下展现了优异的反硝化性能,为北方冬季海水养殖尾水的生物脱氮处理提供潜在的菌种资源与技术依据。

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    2026, 42(11):  351. 
    摘要 ( 27 )   PDF (1294KB) ( 9 )  
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    版权
    2026, 42(11):  352. 
    摘要 ( 23 )   PDF (155KB) ( 6 )  
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    2026, 42(11):  353. 
    摘要 ( 19 )   PDF (132KB) ( 9 )  
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