主管:中华人民共和国农业农村部
主办:中国农业科学院农业信息研究所
主编:谢旗 研究员
1985年创刊 月刊
ISSN 1002-5464
CN 11-2396/Q
中文核心、中国科技核心、CSCD(核心版)、中国农林核心、RCCSE(A)
2024年 第40卷 第5期    刊出日期:2024-05-26
上一期   
综述与专论
乙酰化修饰在植物病原物致病过程中的作用
王立超, 李欢, 盛若成, 李敏, 陈凤毛
2024, 40(5):  1-12.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1179
摘要 ( 54 )   HTML ( 10)   PDF (1188KB) ( 22 )  
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赖氨酸乙酰化修饰作为生物体内一种保守的蛋白翻译后修饰,参与多种生物学过程。大量的医学和植物病理学研究指出,乙酰化修饰在动物疾病和植物病害发生过程中发挥重要的调控作用。本文根据前人的研究进展,就乙酰化修饰参与植物病原物的致病过程,主要包括乙酰化修饰在调控病原物的生长发育和致病力,寄主植物的抗性以及病原物与寄主植物之间的互作等三方面内容阐述乙酰化修饰在植物病原物中的作用,旨在了解乙酰化修饰在病原物致病过程中发挥的作用,以期为病原物的防控提供新思路和新理论。

微生物对食用菌生长发育影响的研究进展
崔嫚, 邵改革, 杨诺林, 范庆昊, 张金威, 田雨, 郑素月, 张瑞颖
2024, 40(5):  13-22.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0933
摘要 ( 95 )   HTML ( 11)   PDF (1233KB) ( 48 )  
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食用菌已经成为我国继粮、油、果、蔬后的第五大种植业。食用菌作为一类大型真菌,目前主要采用纯培养技术进行栽培,然而在自然界中食用菌与各种微生物并存,并且在长期的演化中形成了复杂的相互关系,根据其对食用菌的影响,可分为有害微生物和有益微生物,常见的有害微生物包括竞争性杂菌和侵染性病原;有益微生物主要包括覆土微生物、伴生菌、生防类微生物等。在农作物生产中,人们根据土壤微生物和根际微生物的营养、促生、抗病等功能,开发出多种微生物肥料和菌剂,有效的推动了作物的优质高产,而食用菌在菌丝际微生物的研究和开发尚未起步。本文对目前关于食用菌和其他微生物之间相互关系的研究进展进行综述,旨在推动相关研究,为下一步食用菌新种类的驯化,以及高产、稳产、优质、高抗、广适和绿色生产提供新的思路。

蒸汽爆破对木质纤维素高值化利用的研究进展
武威, 马秋刚, 朱选, 王健
2024, 40(5):  23-37.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1154
摘要 ( 42 )   HTML ( 6)   PDF (1903KB) ( 17 )  
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木质纤维素生物质是一种量大面广且廉价易得的可再生资源,已逐步实现由生物质向生物燃料、饲料原料和其他附加值产品的开发及应用,这样的高值转化与综合利用成为“走绿色发展道路、构建绿色生产体系”的重要部分。然而,木质纤维素的天然抗降解屏障及其独特的理化性质,纤维素-半纤维素-木质素三大组分的刚性网络一直是高效转化的瓶颈所在,合理有效的预处理技术则是资源化进程的关键步骤。本文落脚于木质纤维素生物质的基本组成和结构特性分析,在总结物理法、化学法、生物法等传统预处理方法优劣势的基础上,着重阐述了蒸汽爆破的发展历程、加工类型、适用范围、工作原理、反应阶段、技术特点、影响因素、主要参数和可能的副产物效应等,以及在生物质的纤维改性、结构变化、溶解特性、低聚糖制备、活性成分提取与反刍饲料化利用层面的研究进展。此外,还指出蒸汽爆破辅以真菌、细菌为主的微生物发酵,以及糖酶外源添加的后处理流程的发展趋势。最后,归纳了蒸汽爆破在未来商业化、工业化和规模化生产推广中可能面临的困难和挑战,分析提出相应的突破点和解决策略。并就蒸汽爆破技术对常见副产物类型饲料原料的降解效果,及其在单胃动物日粮中的合理应用进行展望,以期为该技术对生物质资源的开发、增值、饲料化应用的诸多潜能提供新思路和技术指导。

CRISPR-Cas9基因编辑技术及其在家禽中的研究进展
肖怡梦, 杨雯, 程依依, 罗刚
2024, 40(5):  38-47.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1135
摘要 ( 58 )   HTML ( 6)   PDF (3591KB) ( 29 )  
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CRISPR-Cas系统是细菌或古细菌内抵御病毒再次入侵的一种适应性免疫系统,能够对靶向核酸进行切割。基于Cas9蛋白及其突变体的特性,科学家开发出多样化的基因编辑工具,能够对细胞内的基因进行敲除或敲入等基因编辑操作,实现生物的遗传变异;或对DNA或RNA进行表观修饰,调控基因的表达,已广泛地应用于生命科学的研究。禽类是农业中的重要物种,为人类提供优质的蛋白质。在禽类的基因组编辑和修饰中,CRISPR-Cas9技术仍处于研究状态,且只在鸡和鹌鹑两种家禽上取得实质性进展。本文从CRISPR-Cas9系统的组成成分、传递方法、优化策略介绍了CRISPR-Cas9基因编辑技术及其在家禽生产和疾病防控中的应用,为进一步开发适用于家禽体系的CRISPR-Cas9提供理论基础。

外泌体MicroRNA在抗病毒免疫中的功能分析
窦金萍, 高维崧, 韦双, 高新桃, 李轶女
2024, 40(5):  48-57.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1151
摘要 ( 51 )   HTML ( 3)   PDF (4020KB) ( 19 )  
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外泌体是一种细胞外囊泡,内含有多种蛋白质和细胞调节因子,参与细胞间的信息传递并调控细胞的生长和生理过程。由于外泌体的功能差异性与分泌其细胞的类型和状态密切相关,因此在细胞水平的免疫研究中,外泌体可在一定程度上反映细胞的基因表达水平。病毒个体微小、结构简单,在感染宿主细胞,完成自身复制以及逃逸宿主免疫等过程中涉及到复杂的免疫调控网络,其中外泌体作为信息交流的新兴关注点,在这一免疫调控网络中的“使者”作用值得关注。MicroRNA在细胞间信息交流中也具有重要的调控作用,作为外泌体装载的货物,被选择性的分选到外泌体后,外泌体microRNA能够更加稳定的靶向调节生物功能,参与调控病毒免疫。本文介绍了外泌体的组成、发生机制以及内容物的成分,并以其中研究范围较广,研究内容较多的外泌体miRNA为出发点,重点阐述其在病毒免疫中的双重作用,通过了解外泌体miRNA在同种病毒或不同病毒中的调控作用,对进一步解析病毒入侵宿主的机理具有重要意义。

技术与方法
DNA甲基化测序技术研究进展
袁明波, 叶国华, 杨丹, 宋冬雪
2024, 40(5):  58-65.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1166
摘要 ( 40 )   HTML ( 1)   PDF (3195KB) ( 42 )  
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DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,在动植物生长发育、疾病发生、基因表达调控等方面发挥着关键作用。临床上,DNA甲基化肿瘤标志物可以作为肿瘤的诊断、预后和治疗的生物标志物。DNA甲基化的准确检测对于阐明生物生长发育、疾病发生等生命机理具有重要意义。DNA甲基化测序技术是研究DNA甲基化的有力工具,被广泛应用于DNA甲基化在基因组上的定位。近年来,为了更好地检测DNA甲基化位点信息,科学家提出了一系列DNA甲基化高通量测序技术方法,提高了测序检测灵敏度,降低了测序成本和实验花费,显著推动了表观基因组学的发展。本文综述了一系列DNA甲基化测序技术方法,重点介绍了WGBS、TAPS、EM-seq三种测序技术的技术原理及其应用场景,并介绍了在单细胞水平上定位DNA甲基化的测序方法,最后展望其未来发展的方向。

马铃薯线粒体靶向表达载体的构建与应用
张震, 李清, 徐菁, 陈凯园, 张春芝, 祝光涛
2024, 40(5):  66-73.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1178
摘要 ( 48 )   HTML ( 1)   PDF (4393KB) ( 13 )  
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目的】植物线粒体基因变异是产生细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,CMS)的主要原因,利用生物技术是创造CMS不育系的重要手段。通过比较启动子、线粒体转运信号肽(mitochondrial targeting signal peptides,MTS)的不同组合对下游eGFP的表达强弱,来探究最佳马铃薯线粒体靶向表达载体。【方法】选择3个启动子AtUBI10、StUBI10、2×35S和两个线粒体转运信号肽ATPγ与Rf1b进行试验,利用烟草叶片瞬时表达系统和PEG介导马铃薯原生质体转化体系进行靶向载体的表达验证。【结果】六个线粒体靶向表达载体中AtUBI10::ATPγ-eGFP在烟草瞬时表达效果最佳,可准确定位到线粒体,其次为StUBI10::ATPγ-eGFP和2×35S::ATPγ-eGFP;在马铃薯原生质体中载体AtUBI10::ATPγ-eGFP有最佳的表达效果,与烟草中表达结果一致,其次是StUBI10::Rf1b-eGFP和AtUBI10::Rf1b-eGFP,而2×35S启动子的两个载体在原生质体均表达较弱。【结论】启动子AtUBI10与线粒体转运信号肽ATPγ所构建的靶向线粒体载体为最佳组合,可用于马铃薯线粒体基因的相关研究中。

基于SSR标记的文冠果遗传多样性分析及指纹图谱构建
李思琪, 张文臣, 杨柳, 付庆新, 洪新, 张海旺
2024, 40(5):  74-83.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1148
摘要 ( 36 )   HTML ( 1)   PDF (2721KB) ( 11 )  
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目的】为快速鉴定和利用文冠果种质资源,探明文冠果种质亲缘关系。【方法】从20对SSR引物筛选得到11对条带清晰、多态性好的引物,对29个文冠果品种(系)进行分析,采用荧光毛细管电泳技术进行多态检测,通过邻接法进行聚类分析,利用数字和字母赋值编码构建分子身份证。【结果】共检测到66个等位基因(Na),每对引物检测到3-10个Na。Shannon信息指数(I)变化范围介于0.349-1.723之间,平均值为1.16。不同引物揭示的多态信息含量(PIC)变幅介于0.276-0.841,平均为0.66。观测杂合度(Ho)变幅为0.137-0.958,平均值为0.739;期望杂合度(He)变幅为0.187-0.79,平均值为0.648;在11个位点中,有7个位点的平均观测杂合度大于平均期望杂合度。遗传相似系数变化范围为0-1,平均为0.31,遗传相似系数在0.6以上的有15个,仅占全部数据的5.17%。邻接法聚类分析结果显示,在遗传距离为0.42时,可将29份文冠果种质分为三大类群。构建了0/1形式的指纹数据库和分子身份证,除个别品种外均具有唯一性,可用于品种鉴定。【结论】29份文冠果种质资源的遗传多样性相对较高,但也存在一定的近交现象。利用SSR标记构建文冠果分子身份证操作简便可行,可为文冠果品种真伪鉴定、权益保护、身份识别、溯源管理及新品种选育提供技术支撑和科学依据。

抗体修饰DNA测序酶的开发及其应用
宋辉, 曹文刚, 肖晓文, 杜军
2024, 40(5):  84-93.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1103
摘要 ( 38 )   HTML ( 2)   PDF (11260KB) ( 8 )  
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目的】开发一种新型DNA测序酶,解决一代测序技术应对复杂DNA结构模板所面临的主要挑战,如测序信号中断或测序信号快速衰减。【方法】从NCBI数据库中挖掘到了Taq DNA聚合酶和单链结合蛋白SSB基因信息,利用遗传融合、定点突变及基因设计技术获得了一种新型的测序酶Sso-Sequenase。利用亲和层析和离子交换层析,获得了纯化的测序酶。利用抗体修饰技术改良了Sso-Sequenase的性能,并且利用STR技术对其热启动性能进行了表征。选取多组不同类型的复杂模板,采用一代技术对比分析了Sso-Sequenase测序酶试剂盒和传统BigDye测序试剂盒的测序表现。【结果】Sso-Sequenase在大肠杆菌中稳定表达,纯度达到95%以上,产量高达10.5 mg/L。当温度低于35℃时,Sso-Sequenase表现出热启动活性。在复杂模板的一代测序反应中,如重复序列、高GC和发夹结构等样本,Sso-Sequenase测序酶成功完成了所有样本的测序,序列的平均碱基质量QV大于20。相比而言,BigDye测序试剂盒在处理这些复杂样本时,多数样本测序信号出现了显著衰减或中断。【结论】开发了一种纯度好、产量高,兼具热启动活性的DNA测序酶Sso-Sequenase及测序试剂盒,显著提高了复杂DNA结构模板(重复序列、高GC和发夹结构)测序成功率。

适于多物种的通用尾巴序列设计及通用体系的建立
孙擘, 王蕊, 霍永学, 葛建镕, 匡猛, 王凤格
2024, 40(5):  94-102.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0967
摘要 ( 41 )   HTML ( 2)   PDF (3663KB) ( 15 )  
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目的】荧光毛细管电泳由于其检测通量高、分辨率高等优点,被广泛应用于个体鉴定、品种鉴定、物种鉴定等多种应用场景中。尾巴序列为荧光毛细管电泳平台的广泛应用提供了高效的解决方案。为解决已有尾巴序列无法满足多物种使用需求,本研究基于编码转译技术开发高效的通用尾巴序列(universal tailed-sequence, UTS)设计工具。基于此工具设计通用尾巴序列,构建适合多作物的通用型PCR体系和程序,提高荧光电泳通量和灵活性。【方法】基于编码转译技术开发高效的通用尾巴序列设计工具,并对3 755个常用汉字进行编码转译,并设置序列GC含量、发卡结构及同源引物二聚体退火温度等筛选条件得到符合条件的UTS。使用BLAST工具对通用尾巴序列设计工具生成的UTS在多种生物基因组上进行同源性评估,并在玉米、番茄、辣椒、西瓜等作物上进行实验评估,构建物种通用型实验体系及程序。【结果】通过设计工具编码转译并筛选共得到7 436 833个高质量的候选UTS,占所有字组的52.74%。挑选6个UTS在20个作物基因组上的BLAST结果显示其与M13相比具有更好的特异性。通过对通用引物扩增程序进行优化,使通用引物在多个物种上的扩增成功率达到或超过95%,并具有较强的稳定性。【结论】利用编码转译技术开发通用尾巴序列,并为其搭配物种通用型扩增体系和程序,提供一种通量高、成本低的荧光电泳通用检测方法。

羊痘病毒与羊口疮病毒双重RPA-LFD检测方法的建立与应用
王玲玲, 马爱红, 宋前进, 王小龙, 曹晓真, 刘治凤, 陈亚飞, 李继东
2024, 40(5):  103-111.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1106
摘要 ( 27 )   HTML ( 2)   PDF (3634KB) ( 12 )  
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目的】旨在建立一种基于重组聚合酶(recombinase polymerase amplification, RPA)检测技术结合测流层析试纸条(lateral flow dipstick, LFD)快速鉴别检测羊痘病毒(capripox virus, CaPV)与羊口疮病毒(orf virus, ORFV)的双重RPA-LFD检测方法。【方法】选取CaPV P32基因及ORFV 011基因的保守片段,进行目的片段扩增并构建重组质粒;设计CaPV及ORFV RPA引物各3对,CaPV-HP、ORFV-HP探针各1条;进行单重基础RPA引物筛选试验;对双重RPA-LFD的反应时间及反应温度进行优化;探索双重RPA-LFD最佳引物配比体系及最佳探针配比体系;进行双重RPA-LFD灵敏度、特异性及重复性试验;用所建立的方法对采集的55份临床样品进行检测。【结果】引物筛选试验结果显示,引物对CaPV-RPA-F3/R3、ORFV-RPA-F1/R1的特异性最强、扩增效率最高;该方法在反应温度为39℃、反应时间为11 min的反应条件下扩增效率最佳;CaPV-RPA-F3/R3、ORFV-RPA-F1/R1的最佳引物配比为0.8 μL∶1.6 μL,CaPV-HP、ORFV-HP的最佳探针配比为0.1 μL∶0.9 μL;双重RPA-LFD灵敏性试验最低检出限为CaPV/ORFV 4.65/3.94×100 copies/μL;特异性试验结果显示与PPRV、IBRV、SauSPN均无交叉反应;临床样品检测结果显示RPA-LFD检测阳性率与PCR检测阳性率相符合。【结论】成功建立了CaPV与ORFV双重RPA-LFD快速检测方法,可用于临床中CaPV与ORFV混合感染的快速鉴别诊断。

研究报告
小麦烯醇化酶基因ENO2的可变翻译分析和原核表达
张娜, 刘梦楠, 屈展帆, 崔祎平, 倪嘉瑶, 王华忠
2024, 40(5):  112-119.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1223
摘要 ( 52 )   HTML ( 4)   PDF (5168KB) ( 12 )  
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目的】鉴定重要农作物小麦(Triticum aestivum L.)上参与糖酵解的烯醇化酶家族成员ENO2编码基因TaENO2,分析TaENO2的可变翻译特征及产物蛋白的烯醇化酶活性。【方法】采用生物信息学方法鉴定小麦基因组中的TaENO2基因;选择1个TaENO2为代表,以原生质体为受体通过外源表达方法分析该基因的可变翻译产物,通过原核表达和亲和层析过程纯化该基因的重组蛋白产物并测定其烯醇化酶活性。【结果】小麦的六倍体基因组中含有3个部分同源的TaENO2基因,3个基因的产物蛋白含有保守的烯醇化酶活性中心,编码烯醇化酶蛋白序列第94位甲硫氨酸残基(M94)的ATG密码子(ATGM94)是潜在的内部可变翻译起始位点。在原生质体中,外源导入的TaENO2表达出定位于细胞质和细胞核的全长产物烯醇化酶和定位于细胞核的N端截短产物转录抑制因子TaMBP-1两种蛋白,而外源导入的突变ATGM94后的TaENO2基因只表达全长产物烯醇化酶。获得了纯度较高的可溶性重组蛋白GST-TaENO2,该重组蛋白在体外能够催化由2-磷酸-甘油酸(2-PGA)向磷酸烯醇丙酮酸(PEP)转变的烯醇化酶反应。【结论】小麦基因组含有3个烯醇化酶ENO2编码基因TaENO2。在外源表达的情况下,TaENO2表现可变翻译特征,可分别从第一起始密码子和内部ATGM94密码子处起始表达出全长形式的烯醇化酶蛋白和N端截短形式的TaMBP-1蛋白。原核表达的重组蛋白GST-TaENO2具有体外烯醇化酶活性。

胡萝卜抽薹相关性状全基因组关联分析
孔小平, 陈利文, 刘思思, 严湘萍
2024, 40(5):  120-130.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1120
摘要 ( 39 )   HTML ( 4)   PDF (5349KB) ( 36 )  
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目的】胡萝卜受低温及长日照的影响易发生先期抽薹现象,挖掘与胡萝卜抽薹性状相关联的SNP位点及候选基因,有利于胡萝卜耐抽薹新品种的选育。【方法】以240份胡萝卜种质资源为材料,分别在2021年及2022年调查胡萝卜抽薹(抽薹时间、抽薹率、薹高、抽薹速度)性状,基于质控得到的高质量SNP位点进行抽薹相关性状的GWAS分析。【结果】240份胡萝卜种质资源的抽薹性状具有丰富的遗传多样性,对2年的数据进行分析发现各性状表型均有较大的变异,抽薹率的变异系数最大为144.32%、187.89%,抽薹时间的变异系数同比最小为94.89%和74.63%,BLUE值降低了环境所带来的误差,其变异系数最小为22.53%。相关性分析结果表明,2021年抽薹率与2022年的抽薹性状呈显著正相关,与BLUE值为极显著相关,BLUE值除与2021年的抽薹时间无显著相关外,与其它性状均为极显著相关。GWAS分析共检测到与抽薹性状显著相关的344 个SNP 标记位点,其中有20个多效位点,根据注释信息筛选出29个与抽薹相关的候选基因,主要与光周期途径、春化途径和开花整合子有关。【结论】通过GWAS分析获得多个与抽薹性状相关联的SNP位点,并挖掘到相关候选基因。

香蕉ELF3的克隆与表达分析
郝思怡, 张君珂, 王斌, 曲朋燕, 李瑞得, 程春振
2024, 40(5):  131-140.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1163
摘要 ( 44 )   HTML ( 4)   PDF (6668KB) ( 40 )  
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目的】早花基因3(EARLY FLOWERING3, ELF3)是生物钟系统核心振荡器的重要组成成员,在植物生物钟和开花调控及逆境胁迫等过程扮演重要角色。目前尚无香蕉ELF3的相关报道,为揭示ELF3在香蕉抵御逆境胁迫中的功能对其进行了鉴定、克隆和表达分析。【方法】克隆了从香蕉基因组鉴定获得的4个MaELF3成员(MaELF3-1-MaELF3-4),利用生物信息学手段分析了它们的序列特征,基于转录组数据和实时荧光定量PCR研究了它们在高低温胁迫、香蕉枯萎病菌FocTR4侵染及茉莉酸甲酯(MeJA)和脱落酸(ABA)处理后的表达模式。【结果】4个MaELF3的CDS长度介于2 058-2 301 bp,可编码685-766 aa。除MaELF3-4含3个外显子外,其余MaELF3s均含4个外显子。4个MaELF3s均为定位于细胞核的不稳定碱性蛋白;与温带植物ELF3s不同,MaELF3s和多种热带植物的ELF3均无朊病毒样结构域(PrD)。系统进化结果显示,MaELF3-2和MaELF3-4与拟南芥ELF3(At2g25930)亲缘关系最近;MaELF3-1和MaELF3-3分别与粗柄象腿蕉(Ensete ventricosum)和野蕉(Musa balbisiana)ELF3亲缘关系最近。MaELF3s启动子上存在一些光、激素(MeJA、ABA等)和逆境胁迫(干旱、低温等)响应相关元件。基因表达分析结果显示,所有4个MaELF3s在香蕉叶片中的表达均受ABA和JA影响,且它们在香蕉根系中的表达受FocTR4显著抑制;除MaELF3-4外其他成员的表达均受高低温显著抑制。【结论MaELF3s参与了香蕉对不同逆境胁迫的响应。

石仙桃中4种转录因子鉴定及其组织表达的研究
刘保财, 张武君, 赵云青, 黄颖桢, 陈菁瑛
2024, 40(5):  141-152.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1096
摘要 ( 40 )   HTML ( 3)   PDF (7305KB) ( 11 )  
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目的】石仙桃Pholidota chinensis Lindl为珍稀濒危的附生兰,附生较地生而言进化出了许多特殊的形态结构和生理生化特性,而转录因子对调控植物的生长发育具有作用,旨在探讨和发掘石仙桃中调控其生长发育的转录因子。【方法】利用PacBio和Illumina测序技术获得石仙桃的全长转录组数据以及在根、根状茎、假鳞茎和叶片中的基因表达量,通过进一步生信分析,探讨石仙桃4种转录因子家族成员、理化特性及其组织表达特异性,并用氯化钠(NaCl)和茉莉酸甲酯(MeJA)诱导逆境胁迫,用RT-qPCR分析了C2H2家族和bHLH家族的表达量。【结果】石仙桃中鉴定的4种转录因子及其家族成员转录本为:C2H2家族21个、bHLH家族27个、WRKY家族30个、bZIP家族19个,这4个家族及其成员主要为亲水的不稳定性蛋白,亚细胞定位主要位于细胞核内,bHLH家族的部分成员位于细胞质、叶绿体等细胞器中,各基因家族均具有典型的保守结构域特征,在石仙桃的根、根状茎、假鳞茎和叶片呈现出明显的组织特异性。21个C2H2家族和27个bHLH家族中所有基因表达均受NaCl和MeJA影响,但家族成员受到促进或抑制表达及其表达量存在差异。【结论】鉴定了石仙桃中4个转录因子家族成员的数量,各家族成员主要是位于细胞核内的亲水不稳定性蛋白,并具有保守结构域特征和组织表达特异性。

刺梨SOD基因家族鉴定与表达模式分析
文洁, 杜元欣, 吴安波, 杨广容, 鲁敏, 安华明, 南红
2024, 40(5):  153-166.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1138
摘要 ( 43 )   HTML ( 2)   PDF (6932KB) ( 13 )  
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目的】超氧化物歧化酶(SOD)是植物体内氧自由基的天然清除剂,对于保护植物免受环境胁迫起着关键作用,了解其在刺梨响应干旱胁迫中的作用,为深入研究刺梨SOD基因家族的功能提供基础。【方法】通过生物信息学对刺梨SOD基因家族进行系统鉴定和分析,对其理化性质、染色体位置、基因结构、亚家族进化、顺式作用元件和WGCNA进行全面分析,并利用RT-qPCR分析刺梨SOD基因家族在干旱胁迫下的表达模式。【结果】刺梨SOD基因家族有9个成员,包括4个Cu/ZnSOD基因、3个MnSOD基因和2个FeSOD基因,分布在5条染色体上。基因结构显示,同一亚家族成员的基序组成较为相似,但内含子/外显子排列和数量差异较大。亚家族进化分析发现,MnSOD亚家族较原始,其在所有蛋白质位置都表现出高度保守性,其次是FeSOD和Cu/ZnSOD,Cu/ZnSOD亚家族各序列之间差异较大,又可以分为3个亚类。顺式作用元件分析显示,该家族基因参与多种植物激素、生长发育以及胁迫响应,特别是RrCSD2启动子区含有类黄酮生物合成元件(MBSI)。进一步通过转录组和WGCNA分析发现,RrCSD2所在模块的基因显著富集到黄酮和黄酮醇生物合成、类黄酮生物合成和花生四烯酸代谢等途径,表明RrCSD2可能参与类黄酮代谢过程。RT-qPCR结果显示,在干旱胁迫下,除RrMSD1RrMSD2的表达水平显著下降外,其余7个基因的表达水平总体呈现上升趋势,特别是RrCSD2RrCSD3的表达水平显著上调。【结论】刺梨SOD基因在干旱胁迫中起到重要作用。

猕猴桃AcHSP20基因家族的鉴定及表达分析
侯雅琼, 郎红珊, 闻蒙蒙, 谷易云, 朱润洁, 汤晓丽
2024, 40(5):  167-178.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1092
摘要 ( 42 )   HTML ( 2)   PDF (4629KB) ( 35 )  
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目的】鉴定分析了猕猴桃的小热休克蛋白(HSP20s/sHSPs)基因家族,为猕猴桃AcHSP20基因的生物学功能研究和猕猴桃的抗性育种奠定基础。【方法】基于猕猴桃全基因组数据,利用生物信息学方法对猕猴桃AcHSP20基因家族进行鉴定,并分析了家族成员的理化性质、系统进化、染色体定位、基因结构、亚细胞定位及启动子。同时利用荧光定量PCR技术分析了猕猴桃AcHSP20基因在非生物胁迫和激素处理后的表达变化情况。【结果】鉴定获得34个AcHSP20基因家族成员。其编码蛋白的氨基酸数目为85-371,分子量介于9.93-40.18 kD,等电点介于4.4-9.3,AcHSP20s多定位于细胞质和叶绿体。34个基因分布在17条染色体上,多数没有或只有一个内含子。基因的启动子含有植物激素和非生物胁迫响应元件。所有测定的AcHSP20基因在猕猴桃的根茎叶中均有表达且在高温及其他多种非生物胁迫和植物激素处理下差异表达显著。【结论AcHSP20基因家族成员在猕猴桃的高温、ABA、MeJA、NaCl等逆境胁迫响应中发挥重要作用。

油茶SWEET基因家族的全基因组鉴定及表达分析
杜兵帅, 邹昕蕙, 王子豪, 张馨元, 曹一博, 张凌云
2024, 40(5):  179-190.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0021
摘要 ( 65 )   HTML ( 4)   PDF (6328KB) ( 30 )  
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目的】挖掘参与油茶糖代谢及逆境响应的糖外排转运子(sugars will eventually be exported transporters, SWEETs)。【方法】利用生物信息学方法分析油茶SWEETs家族的基因结构、蛋白基序、染色体定位、共线性关系、启动子区顺式作用元件及上游调控因子等,并利用RT-qPCR分析CoSWEETs在不同时期、不同组织及不同逆境胁迫下的基因表达情况。【结果】从油茶中鉴定得到14个CoSWEETs基因,不均匀分布于10条染色体上,不同成员间内含子-外显子数目存在差异。根据系统进化关系,14个CoSWEETs可分为 4个分支,均具有1-2个MtN3 保守结构域,同一分支具有相似的基因结构和基序。根据启动子顺式作用元件和上游转录因子预测的分析结果,CoSWEETs启动子中含有多个与生长发育、植物激素和应激相关的调节元件,其表达可能受到ERF、DOF、BBR-BPC、MYB等转录因子的调控。RT-qPCR分析表明大部分CoSWEETs成员在果实和根中高表达,在种子中的表达水平与发育时期相关,并根据低温、高盐和干旱等非生物胁迫下CoSWEETs的表达模式挖掘出CoSWEET1CoSWEET2CoSWEET17等响应油茶低温、干旱或高盐胁迫的基因。【结论CoSWEET基因的表达受到多种激素及转录因子调控,并在油茶种子发育与逆境胁迫响应中发挥重要作用。

沙棘NRAMP基因家族鉴定及铅胁迫下表达分析
李嘉欣, 李鸿燕, 刘丽娥, 张恬, 周武
2024, 40(5):  191-202.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1161
摘要 ( 34 )   HTML ( 2)   PDF (5534KB) ( 13 )  
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目的NRAMP(natural resistance-associated macrophage protein)基因家族是一类广泛存在于植物中的天然抗性相关巨噬蛋白,对植物中二价金属离子的细胞转运具有关键作用。为挖掘沙棘NRAMP基因家族响应重金属铅胁迫的关键基因,阐明沙棘响应重金属铅胁迫的分子机制。【方法】利用生物信息学技术鉴定沙棘NRAMP家族成员,对编码该家族蛋白的理化性质、系统进化、基因结构、保守基序、顺式作用元件、不同浓度铅胁迫下的NRAMP基因表达谱、种内种间共线性、蛋白互作网络进行综合分析。【结果NRAMP基因家族的11个成员不均匀分布于7个染色体上,被分为Group1-Group3三大类群。NRAMP基因家族成员的启动子具有丰富的激素应答、分生组织表达和环境应激响应元件。转录组分析表明,沙棘NRAMP基因家族的11个成员在不同浓度的铅离子胁迫下呈现差异表达,其中8个基因在1 000 mg/kg的铅胁迫下显著下调,7个基因在高浓度铅胁迫(5 000mg/kg)下表达上调,并对选定的6个沙棘NRAMP基因进行了RT-qPCR验证。沙棘与单子叶植物小麦NRAMP基因家族的种间共线性比率高于双子叶植物拟南芥。蛋白质互作网络分析表明,沙棘NRAMP基因家族成员HrLNRAMP8可能主要通过乙烯途径调控重金属的吸收转运。【结论】在全基因组范围内从沙棘中系统鉴定得到11个HrLNRAMP家族成员。Group2亚族成员基因结构最复杂且一致性较低;所有的沙棘NRAMP成员都含有NRAMP家族特有的转运基序motif1。不同基因家族成员在铅胁迫条件下的表达具有偏好性,该基因家族通过响应重金属铅离子胁迫来调控基因表达水平,从而降低重金属胁迫带来的伤害。

草珊瑚中类胡萝卜素合成的内源激素调控机制分析
吴迪, 游小凤, 郑亦铮, 林楠, 张燕燕, 魏艺聪
2024, 40(5):  203-214.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1047
摘要 ( 28 )   HTML ( 4)   PDF (6511KB) ( 15 )  
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目的】为了探究草珊瑚[Sarcandra glabra(thunb)nakai]不同器官中内源激素对类胡萝卜素差异积累的可能调控机制。【方法】通过代谢组学方法分析草珊瑚中内源激素和类胡萝卜素代谢物在不同器官间的差异分布情况,结合转录组学技术挖掘草珊瑚类胡萝卜素相关差异酶基因,进一步预测参与调控差异酶基因的转录因子及其激素相关顺式响应元件,从而分析内源激素对类胡萝卜素差异积累的可能调控作用。【结果】吲哚-3-羧酸(indole-3-carboxylic acid)、反式茉莉酸[(-)-jasmonic acid]、二氢茉莉酮酸甲酯(ethyl dihydrojasmonate)、油菜素甾酮(castasterone)、油菜素内酯(brassinolide)等7种内源激素在叶中的含量更高,与角黄素(canthaxanthin)、海胆酮(echinenone)、新黄质(neoxanthin)和念珠藻黄素(nostoxanthin)等8种差异代谢物等富集部位一致;而脱落酸(abscisic acid,ABA)、赤霉素4, 5-甲氧基水杨酸(gibberellin 4,5-methoxysalicylic acid)、二氢茉莉酸(dihydrojasmonic acid)和5,6-二羟基吲哚(5,6-dihydroxyindole)在根中的含量更高,与脱落酸醛(abscisic aldehyde)、4,4'-二聚戊烯(4,4'-aiapolycopenedial)、花药黄质(antheraxanthin)这3种差异代谢物富集部位一致;关键转录因子MYB106、SPL1、NAC015、ERF064、WRKY44、BHLH116可通过响应AUX、SA、GA、ABA、Me_JA等植物激素的刺激,参与调控类胡萝卜素合成途径的DXS、VDE、ABA2、AOG、ZEP、CYP97C1、DWARF27、CRTISO、LCYB、PSY这10种代谢酶的表达。实时荧光定量 PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction, RT-qPCR)结果表明,随机选取的8个差异基因表达趋势与转录组测序结果一致。【结论】筛选出草珊瑚叶和根与类胡萝卜素相关的15 种差异内源激素与 11 种差异代谢物,预测了6种转录因子参与调控10 种代谢酶。

拟南芥AtiPGAM2基因参与非生物胁迫的响应
李景艳, 周家婧, 袁媛, 苏晓艺, 乔文慧, 薛岩磊, 李国婧, 王瑞刚
2024, 40(5):  215-224.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1139
摘要 ( 38 )   HTML ( 1)   PDF (5759KB) ( 12 )  
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目的AtiPGAM2 基因是拟南芥(Arabidopsis thaliana)碱性磷酸酶超家族的成员,参与糖酵解过程。研究AtiPGAM2基因在逆境胁迫下的响应机制,为进一步研究AtiPGAM2的抗逆功能奠定基础。【方法】使用PlantCARE在线软件对AtiPGAM2基因启动子顺式作用元件进行分析。采用实时荧光定量PCR,检测AtiPGAM2在NaCl和ABA胁迫下的响应模式。克隆AtiPGAM2基因转入拟南芥,获得AtiPGAM2基因超表达株系。利用三引物法鉴定Atipgam2突变体。对过表达、突变体和野生型在盐胁迫下的萌发率、绿苗率以及各种非生物胁迫(甘露醇、ABA和MeJA)下的表型,进行统计分析。【结果】其启动子上存在多个光、MeJA、低温、ABA、SA、GAs等非生物胁迫和激素响应元件。荧光定量PCR分析显示,AtiPGAM2在NaCl和ABA胁迫下受到不同程度的诱导。成功获得AtiPGAM2基因过表达和突变体株系。在盐胁迫条件下AtiPGAM2过表达株系萌发率以及绿苗率均高于野生型,突变体表型则相反。甘露醇处理下突变体的萌发率低于野生型。ABA处理48 h内突变体和过表达AtiPGAM2株系的萌发率都低于野生型。MeJA处理下过表达的侧根数量高于野生型,突变体则相反。【结论AtiPGAM2具有耐盐性,该基因响应甘露醇、ABA 和MeJA处理。

不同多年生稻品种内生细菌群落多样性比较分析
孔德婷, 齐笑含, 刘兴蕾, 李丽萍, 胡凤益, 黄立钰, 秦世雯
2024, 40(5):  225-236.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1088
摘要 ( 31 )   HTML ( 2)   PDF (3571KB) ( 21 )  
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目的】为了解多年生稻内生细菌微生态的结构和潜在功能,探究多年生稻内生细菌与寄主优良性状的关系。【方法】通过16S rRNA扩增子测序技术比较分析了不同多年生稻品种(PR23、PR25和PR107)内生细菌多样性、物种组成和代谢功能。【结果】不同基因型的多年生稻具有不同的内生细菌群落,三者β多样性存在显著差异。多年生稻地下和地上部组织分化形成了不同的内生细菌群落,其地下部内生细菌主要由变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)等组成,而地上部内生细菌主要由变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)等组成。不同多年生稻内生细菌特有扩增子序列变体(amplicon sequence variants, ASVs)数量较多,且具有不同的优势内生细菌属和生物标记物种类。多年生稻内生细菌的代谢功能主要为生物合成、生物降解与利用、解毒、代谢产物前体和能量的产生、甘氨酸途径、大分子修饰和代谢簇。品种间内生细菌的差异代谢功能主要涉及酯类、醇类、糖类等物质的生物合成和降解。【结论】寄主基因型和组织分化影响了多年生稻内生细菌的群落结构、物种组成和代谢功能。

景迈山古茶园与现代有机茶园根际土壤微生物群落研究
於莉军, 王桥美, 彭文书, 严亮, 杨瑞娟
2024, 40(5):  237-247.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1104
摘要 ( 28 )   HTML ( 1)   PDF (3280KB) ( 22 )  
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目的】研究不同生境茶园茶树根际土壤微生物群落的组成及多样性,识别影响茶树根际土壤微生物的主要驱动因素,为根际土壤微生物群落和茶树病虫害防治之间的关系研究以及土壤微生物的功能和开发利用提供理论依据。【方法】采用 Illumina-MiSeq 高通量测序技术对古茶园与现代有机茶园根际土壤微生物的群落组成和多样性进行探究,采用冗余分析对土壤养分与微生物之间关系进行探索。【结果】现代有机茶园根际土壤中阳离子交换量、有机质、腐殖质、氨氮、铵态氮、有效磷和水分高于古茶园,具有显著差异;不同茶园的优势细菌种群均为放线菌门、酸杆菌门和浮霉菌门,真菌种群均为子囊菌门、被孢霉门和担子菌门,除未明确分类地位的属以外,古茶园与现代有机茶园的优势菌属组成非常相似,但是每个菌属在不同茶园中的相对丰度都存在较大差异。冗余分析表明,阳离子交换量、有机质、腐殖质、氨氮和铵态氮是造成茶园根际土壤微生物群落结构与多样性差异的主要环境因子。【结论】现代有机茶园根际土壤养分与物种丰富度显著高于古茶园,不同茶园根际土壤中的优势菌属组成高度相似,但其丰度差异显著,与土壤养分呈现高度相关性。

萎缩芽孢杆菌CNY01的生防特性及其对玉米的抗盐促生作用
孙亚楠, 王春雪, 王欣, 杜秉海, 刘凯, 汪城墙
2024, 40(5):  248-260.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1174
摘要 ( 48 )   HTML ( 1)   PDF (4706KB) ( 24 )  
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目的】从黄河三角洲盐碱地中筛选到具有抗盐促生作用的一株根际菌,制成菌剂用于缓解玉米植株的高盐胁迫。【方法】通过功能培养基、16S rDNA序列和全基因组分析,确定菌株种属以及对玉米植株的抗盐促生效果。【结果】从黄河三角洲盐碱地中筛选到一株可在0-16%的NaCl和pH 5-8的条件下正常生长的萎缩芽孢杆菌CNY01,该菌株可促进玉米在高盐条件下生长,具有降蛋白和解钾的能力,还可抑制青枯雷尔氏菌、串珠镰刀菌等病原菌的生长。玉米植株在含100 mmol/L NaCl的营养液中生长8 d时,施加菌株CNY01可使植株的生理株高、根长和鲜重分别提高38.80%(P<0.01)、23.73%和28.19%(P<0.01)。玉米植株在加100 mmol/L NaCl的高盐盆栽条件下生长28 d时,菌株CNY01可使植株的株高、地上鲜重和地下鲜重分别提高10.84%、41.87%(P<0.01)和23.29%。全基因组序列分析也预测出该菌株基因组中含有维持细胞渗透压、合成应激蛋白等缓解高盐胁迫的基因。【结论】从黄河三角洲盐碱地中筛选到一株具有防病促生功能的萎缩芽孢杆菌CNY01,对玉米植株有显著的抗盐促生作用,结合基因组结果预测到该菌株含有与抗盐促生相关基因,是重要的菌种资源。

少孢节丛孢菌几丁质酶AO-492对线虫的降解作用研究
张嘉华, 张慧梅, 马喜喜, 孙焱森, 李若冰, 李柠杏, 才学鹏, 乔军, 孟庆玲
2024, 40(5):  261-268.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0010
摘要 ( 44 )   HTML ( 1)   PDF (5545KB) ( 15 )  
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目的】为探究捕食线虫真菌少孢节丛孢菌几丁质诱导过程中分泌蛋白AO-492的生物学功能。【方法】对少孢节丛孢菌几丁质酶AO-492主要结构域编码区进行基因克隆及分子特征分析,并在毕赤酵母中进行表达。利用镍柱亲和层析法纯化重组蛋白ReAO-Z492,采用NAG检测法分析了该重组蛋白在不同温度、pH及金属离子条件下的酶学活性,并将其作用于秀丽隐杆线虫及虫卵分析其生物学功能。【结果】几丁质酶AO-492有信号肽,无跨膜结构域,含有两个几丁质结合结构域和一个糖苷水解酶18家族结构域,并含有糖苷水解酶18家族几丁质酶高度保守的底物结合位点-SVGGWT-和水解酶活性位点-FDGGDLDWE-,含有典型的TIM桶形分子结构。系统进化分析显示,该蛋白与坚粘孢单顶孢几丁质酶(EPS35099.1)的亲缘关系相对最近。SDS-PAGE和Western Blot分析表明,ReAO-Z492分子量约为59 kD,可与小鼠抗少孢节丛孢菌多克隆抗体发生特异性反应。ReAO-Z492最适温度为40℃,最适pH为7.0;Mg2+对其酶活有促进作用,而Ag+、Cu2+、Fe3+和Zn2+有抑制作用。ReAO-Z492对秀丽隐杆线虫体壁及其虫卵卵壳有较强的降解活性。【结论】少孢节丛孢菌几丁质酶 AO-492 对秀丽隐杆线虫及虫卵具有较强的降解作用。

碳水化合物结合域对木聚糖酶酶学性质的影响
蒋文萍, 冉秋萍, 刘家书, 张慧敏, 张迪, 江正兵, 李华南
2024, 40(5):  269-279.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1032
摘要 ( 32 )   HTML ( 0)   PDF (3814KB) ( 16 )  
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目的】旨在探究不同来源碳水化合物结合域(CBM)对山毛榉木聚糖的结合能力,并将具有较高结合能力的外源CBM融合到链霉菌L10904木聚糖酶(XYN)的C端和N端,以探究外源CBM对木聚糖酶酶学性质的影响。【方法】通过底物吸附方法,利用考马斯亮蓝G250法检测溶液中CBM在吸附前后的浓度,计算CBM的底物结合率,筛选到了结合木聚糖能力较好的CBM1和CBM4。为了探究对底物结合能力高的CBM融合位置对木聚糖酶酶学性质的影响,将CBM1和CBM4通过柔性连接肽分别与XYN的C端和N端融合,并在大肠杆菌中表达获得4种重组酶,分别命名为CBM1-XYN、XYN-CBM1、CBM4-XYN和XYN-CBM4。【结果】CBM1和CBM4与木聚糖结合率分别为89%和95%。在60℃, pH 7.0反应条件下,XYN、CBM1-XYN、XYN-CBM1、CBM4-XYN和XYN-CBM4的比活力分别是32 274.81、49 342.21、602.48、230.42和2 362.24 U/mg,CBM1-XYN比活力较XYN比活力提高了1.5倍。酶学性质分析表明,CBM1使XYN温度稳定性和pH稳定性得到了提高,将XYN和CBM1-XYN分别在60℃孵育1 h,CBM1-XYN残余酶活力和XYN残余酶活力分别为81%和28%;在pH 3-11范围内,CBM1-XYN在4℃孵育12 h后能够保持90%以上的酶活力。【结论】在大肠杆菌中成功异源表达了链霉菌来源的木聚糖酶,筛选到了对底物结合率高的两种CBM1和CBM4,并通过蛋白质融合技术成功将CBM融合到XYN上,获得酶学性质得到改良的CBM1-XYN,能够提高木聚糖酶的温度稳定性、pH耐受性及比酶活。

多花黄精查尔酮合酶PcCHS的原核表达、亚细胞定位及表达分析
潘萍萍, 徐志浩, 张怡雯, 李青, 王忠华
2024, 40(5):  280-289.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1100
摘要 ( 36 )   HTML ( 0)   PDF (4922KB) ( 14 )  
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目的】探究查尔酮合酶(chalcone synthase, PcCHS)基因在多花黄精类黄酮合成中的作用,为后续解析PcCHS功能以及多花黄精新品种选育提供可靠的理论依据。【方法】以多花黄精为cDNA模板,克隆多花黄精PcCHS基因的编码序列,对该基因进行生物信息学分析。通过构建PcCHS的原核表达载体,纯化目的重组蛋白,验证该酶的体外表达活性。利用瞬时超表达体系探究该基因过表达后总黄酮的含量变化。利用Gateway技术构建亚细胞定位载体35S::PcCHS-GFP,通过本氏烟草表达系统确定目的蛋白亚细胞定位情况。【结果PcCHS基因的开放阅读框为1 251 bp,理论分子量为44.63 kD,等电点为5.89,属于亲水蛋白,与石刁柏(Asparagus officinalis)CHS亲缘关系较近。原核表达实验表明,pET28a-PcCHS经IPTG(异丙基-β-D-硫代半乳糖苷)诱导表达可溶性重组蛋白,Western-blot显示大小约为45 kD,与预期大小一致,且纯化的目的蛋白具有一定的酶活性,能催化对香豆酰辅酶A和丙二酰辅酶A转化为柚皮素查尔酮。此外,PcCHS瞬时超表达中,PcCHS组的表达量显著高于空载K组,总黄酮含量也显著高于空载K组,最高可达1.83倍。亚细胞定位结果显示,该基因在细胞膜和细胞核中发挥作用。【结论PcCHS基因原核表达的酶具有体外酶活性,其亚细胞定位于细胞膜和细胞核,且瞬时超表达能够显著提高多花黄精叶片总黄酮含量。

厌氧表达乳酸脱氢酶以提高大肠杆菌产D-乳酸光学纯度
王周, 余杰, 王金华, 王永泽, 赵筱
2024, 40(5):  290-299.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0979
摘要 ( 40 )   HTML ( 1)   PDF (6696KB) ( 16 )  
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目的】为解决在D-乳酸工业发酵生产中使用农业粗加工或废弃物等廉价原料(含有少量L-乳酸)而导致终产物D-乳酸光纯降低的问题。【方法】构建了带有不同启动子的L-乳酸脱氢酶基因lldD的表达质粒:pUC19-PLD(PpflBp6)、pUC19-NLD(PnirB)及pUC19-PNLD(PpflBp6-PnirB),并将它们分别转化入大肠杆菌D-乳酸工程菌HBUT-D中,得到菌株HBUT-D3、HBUT-D5和HBUT-D7。通过LldD的酶活检测以及对NBS培养基(添加1 g/L L-乳酸)发酵结果的TOPSIS多元评估,优选出可快速去除L-乳酸且不影响D-乳酸发酵的菌株,并使用农业廉价原料进行发酵。【结果】HBUT-D7的LldD比酶活为64 U/g,L -乳酸的消耗速率为34 mg/(L·h),D-乳酸的生产强度为4.09 g/(L·h),综合评估为最优菌株。以玉米浆为原料进行发酵时,HBUT-D及HBUT-D7的L-乳酸消耗速率分别为10.41 mg/(L·h)及34.75 mg/(L·h);D-乳酸生产强度分别为4.24 g/(L·h)及3.87 g/(L·h);D-乳酸光学纯度分别为99.07%及99.92%。以糖蜜为原料进行发酵时,HBUT-D及HBUT-D7的L-乳酸消耗速率为6.87 mg/(L·h)和17.18 mg/(L·h);D-乳酸生产强度分别为1.93 g/(L·h)及1.88 g/(L·h);D-乳酸光学纯度分别为99.22%及99.99%。【结论】厌氧诱导启动子的表达质粒可提高菌株HBUT-D7的L-乳酸脱氢酶酶活,使其在使用廉价原料发酵时能有效消除L-乳酸,提高发酵终产物D-乳酸的光学纯度。

H5Nx禽流感病毒交叉反应性CD4+ T细胞表位预测
谢爽, 陈瑶, 黄俊琼
2024, 40(5):  300-309.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1006
摘要 ( 46 )   HTML ( 0)   PDF (3489KB) ( 12 )  
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目的】评估预先存在的H5Nx交叉反应性免疫记忆,为人类H5禽流感病毒的防治和广谱疫苗的研发提供理论数据。【方法】利用生物信息学方法筛选人源H5Nx禽流感病毒与季节性流感病毒的共同保守的交叉反应性CD4+ T细胞表位,进一步分析保守表位嵌套CD8+ T细胞表位和B细胞表位情况以及在中国人群中的覆盖率。【结果】92.3%(513/555)的H5Nx CD4+ T细胞表位在季节性甲型流感病毒中具有交叉反应性,其中172个表位嵌套CD8+ T细胞表位和5个表位嵌套B细胞表位。这些表位与相应HLA-DRB1等位基因在全世界人群中的覆盖率为88.65%。【结论】由于反复接触季节性甲型流感病毒,人群中存在一定水平的的H5Nx交叉反应性免疫记忆,能够为H5Nx感染提供部分保护。

幽门螺杆菌katA基因功能及其在耐受氧化损伤中的作用分析
王鑫鑫, 管玉祝, 李晓苇, 洪伟, 吴道艳, 康颖倩, 刘永畅, 陈峥宏, 崔古贞
2024, 40(5):  310-320.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1114
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目的】过氧化氢酶(KatA)是幽门螺杆菌编码的重要毒力因子,在抵抗宿主免疫杀伤和疫苗研发等方面具有重要功能。为了鉴定幽门螺杆菌 KatA 的酶学特性,并分析其在幽门螺杆菌氧化耐受中的功能。【方法】首先,从幽门螺杆菌临床耐药菌株 Hp_G272 基因组中分离 katA 基因,并在大肠杆菌中克隆表达、分离纯化KatAG272 蛋白;然后,利用 CAT 检测试剂盒体外分析 KatAG272 的过氧化氢酶活性;其次,利用同源重组技术构建 katA 基因工程菌株,包括敲除菌株和回补菌株;最后,通过比较野生菌株与工程菌株生长表型差异、分解过氧化氢能力差异及耐受过氧化氢能力差异,阐述 katA 基因的功能及其在幽门螺杆菌耐受氧化损伤中的作用。【结果】在大肠杆菌中成功克隆表达并分离纯化 KatAG272,体外酶学分析表明,KatAG272 是一类嗜酸性过氧化氢酶,基因敲除分析表明,敲除该基因幽门螺杆菌丧失分解和耐受过氧化氢的能力,而回补该基因幽门螺杆菌回复分解和耐受过氧化氢的能力。【结论katA 基因是幽门螺杆菌分解和耐受过氧化氢的唯一功能基因,在幽门螺杆菌氧化耐受中具有重要功能。

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2024, 40(5):  321. 
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