作为在多个领域具有广泛应用价值的益生菌，大肠杆菌属Nissle 1917（EcN）凭借其临床验证的安全性、优异的肠道定植能力以及与模式菌株的遗传兼容性，被认为是理想的工程化底盘微生物平台。因此，开发适用于EcN的成熟遗传操作体系，是实现其在不同领域功能化应用的基础。本文系统综述了EcN的益生菌特性，重点总结了其在遗传编辑工具开发方面的最新进展，梳理了通过基因工程手段改造EcN在疾病（如炎症性肠病、肿瘤等）治疗的药物递送系统以及高效生物合成中的应用，并进一步探讨了人工智能等前沿技术的赋能助力下，EcN工程菌在精准安全基因编辑工具开发、活体药物开发与绿色生物制造领域的发展方向与潜力。本文旨在推动EcN平台在不同领域的广泛应用，并为未来的研究与产业化应用提供参考与启示。
拟杆菌属（Bacteroides）作为人体肠道微生物组中极为丰富且功能重要的共生菌群，在营养代谢、免疫调节及疾病发生中发挥着关键作用。然而，由于该属细菌具有严格厌氧生长的特性及活跃的限制-修饰系统等内在因素，长期以来，针对其的研究面临遗传工具稀缺、操作效率低下等技术瓶颈。本文系统回顾了拟杆菌遗传操作工具箱的发展历程，总结了这些工具在功能基因验证、代谢途径解析及活菌疗法开发等方面的具体应用。文章首先概述了拟杆菌遗传操作所需的基本元件；继而介绍了靶向已知基因的编辑方法，包括同源重组、CRISPR-Cas系统以及基因回补表达系统等；进而阐述了全基因组范围内筛选新功能基因的策略，如转座子诱变等；结合具体案例，分析了这些技术在解析拟杆菌致病机制与代谢调控网络等方面的应用；最后对当前面临的挑战进行展望，指出多位点编辑、群落水平操作等未来发展方向。本综述旨在为研究人员提供一套系统而实用的遗传操作策略，以推动拟杆菌功能机制的深入研究及其在合成生物学领域的应用拓展。
5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）是生物体内天然存在一种非蛋白质类氨基酸，目前已被广泛应用于医药、保健、农业和动物添加剂等领域。5-ALA主要通过化学和生物法合成，但由于化学合成的工艺复杂性和成本问题限制了其规模化发展，而生物合成法以其环保、高效等优势彰显了其工业化发展的巨大潜力。近年来，由于合成生物学和代谢工程等交叉学科的迅猛发展，5-ALA的生物合成已逐渐成为研究热点。本文回溯了过去几十年5-ALA生物合成的发展历程，总结并梳理了基于C4和C5途径、辅因子再生途径、三羧酸循环等途径、用于高效细胞工厂构建的各种代谢工程策略的研究进展，重点阐述了基于生物传感器的动态调控和高通量筛选方法的建立等策略在菌株代谢工程改造中的应用和重要性，并就进一步提高5-ALA的合成产量，打破其工业化应用的瓶颈提出了几点策略和展望，以期为5-ALA的高效合成和产业制造提供一定的参考和研究依据。
目的 比较分析不同玉米茎腐病抗性品种根际微生物群落结构、互作网络及功能差异，揭示其与玉米茎腐病抗性的关联。 方法 通过田间接种优势致病菌禾谷镰孢（Fusarium graminearum），从90份玉米品种中筛选出抗茎腐病品种JK580、K2322和感病品种DK2207。进一步利用16S rRNA和ITS高通量测序技术，比较分析病原菌胁迫下不同抗性品种根际微生物群落的多样性、组分、网络特征及功能特征。 结果 病原菌胁迫下，抗病品种根际微生物α多样性（Shannon、Pielou指数）显著高于感病品种。β多样性分析显示，抗病品种的根际细菌和真菌群落结构更加相似，且与感病品种差异显著。组分分析与差异菌群分析表明，抗病品种根际微生物群落组成更丰富多样，富集更多有益微生物菌群，如黄单胞菌科（Xanthomonadaceae）、微颤菌科（Microscillaceae）、草酸杆菌科（Oxalobacteraceae）以及真菌的枝孢科（Cladosporiaceae）等；而感病品种DK2207群落结构较单一，主要富集了假单胞菌科（Pseudomonadaceae）。共现网络分析显示，抗病品种构建的根际微生物共现网络鲁棒性更高，脆弱性指数更低，结构更稳定。功能分析表明，两个抗病品种的根际细菌维持着高效的能量获取功能，而感病品种则表现出较高的碳氮代谢特征，且富集了更多病理营养型（pathotroph）真菌。 结论 在病原菌胁迫下，玉米茎腐病抗感品种根际微生物群落结构与功能存在显著差异，较高的微生物群落多样性、更丰富多样的有益类群以及稳定的群落网络可能是玉米提高茎腐病抗性的重要生态机制。
赤霉素（GAs）是植物中一类重要的调控激素，广泛参与植物生长发育与逆境响应等多种生命过程。GA的合成及信号通路调控促成了作物育种的第一次绿色革命。SLR1是水稻中唯一的DELLA蛋白，是GA信号转导途径中关键的负调控因子，阻遏GA下游信号转导。SLR1还参与了脱落酸（ABA）、茉莉酸（JA）、油菜素内酯（BR）、独脚金内酯（SL）等激素途径，充当植物激素互作的“分子桥梁”。然而，SLR1蛋白不具备典型的DNA结合域，目前仍无证据表明SLR1能直接结合DNA序列，其主要通过与其他转录因子互作抑制或激活下游基因的表达来发挥调控功能。此外，SLR1自身的表达与功能也受到多种调控。在转录水平，SLR1基因受到OsYABBY4、OsWRKY36等转录因子的负调控；在蛋白水平，SLR1受到泛素化、糖基化、SUMO化、磷酸化等修饰，以及与其他蛋白互作对自身稳定性与活性的调控。SLR1不仅广泛调控水稻多种生长发育过程，还参与水稻响应多种生物与非生物胁迫，在水稻的整个生长周期中扮演了重要的角色。最新研究揭示SLR1在育种中的巨大潜力，通过调控SLR1在水稻中的蛋白丰度并使其维持中等含量，对提高水稻耐碱‒热性具有重要意义。本文综述了水稻SLR1分子结构和作用机制、在各植物激素途径中的串联作用、SLR1自身的蛋白修饰与调控以及具体的生物学功能，以期进一步发掘SLR1蛋白关联组分和调控网络，为水稻分子设计育种提供参考。
叶绿体是植物进行光合作用的核心场所，作为植物细胞特有的半自主性细胞器，其发育过程受到植物内在生长发育信号和外界环境信号的双重调控。其中，环境温度是影响叶绿体发育的重要外界因素，它通过调控叶绿体膜系统、形态结构、质体分裂与分化等多个方面，最终影响叶绿体的发育及功能。本综述首先概述了叶绿体的结构、功能及发育过程对环境温度的响应机制；其次，通过系统梳理植物叶色突变体的研究进展，总结了叶绿体发育受温度调控的分子基础；并进一步从叶绿体基因的转录调控、转录后调控以及蛋白质合成与稳态三个层次，深入讨论了叶绿体发育对温度变化的应答机制。最后，从机制研究和生产实践两个角度，对未来如何利用叶色基因揭示叶绿体发育的温度响应机制提出了总结与展望。综上，本综述全面分析了环境温度变化对作物叶绿体发育及生理功能的影响，并进一步探讨温度对作物光合作用的潜在影响，以期为全球气候变化下的作物广适性高光效分子设计育种提供理论支持与实践指导。
目的 发掘调控黄瓜性别决定的关键基因及调控通路，为培育高产黄瓜品种提供理论依据，并为理解双子叶植物性别决定机制奠定基础。 方法 以黄瓜雌性系X8g（纯雌株）与普通系X8（雌雄株）近等基因系为材料，采用RNA-Seq技术对四叶一心期花芽分生组织进行转录组测序分析。通过差异表达分析、主成分分析和方差分解分析3种策略整合筛选关键基因。利用OrthoFinder鉴定黄瓜与拟南芥的直系同源基因，开展跨物种比较转录组分析，以探究调控网络的保守性与特异性。运用VIGS技术对核心候选基因CsACO2进行功能验证，采用qPCR检测基因沉默效率和特异性。使用DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞苷处理雌性系植株验证表观遗传调控作用。 结果 在黄瓜雌性系与普通系之间共鉴定到197个差异表达基因，其中43个上调，154个下调，这些基因显著富集于花器官形态建成、α-亚麻酸（茉莉酸合成前体）代谢等通路。多维度分析共同确定了一些核心候选基因，包括已知的乙烯合成关键基因CsACO2和新发现的MADS-box家族转录因子AGL6、MADS4等。跨物种比较分析显示，黄瓜与拟南芥同源基因的表达模式总体相关性弱，但揭示了乙烯响应因子EIN3、NAC053转录因子靶基因集以及H3K27me3表观修饰在黄瓜性别调控中的潜在重要作用。功能验证实验证明，在雌性系中特异性沉默CsACO2能够诱导雄花和两性花的产生；而施用DNA甲基化抑制剂5-azacytidine同样能使雌性系植株开出雄花。 结论 系统揭示黄瓜性别决定是由乙烯信号通路主导，并可能由茉莉酸代谢、多类转录因子以及表观遗传协同作用的复杂分子网络。
目的 针对国产脂肪酶催化效率低、热稳定性差等问题，筛选高活性脂肪酶菌株，解析催化特性用于酶法高效制备甘油二酯。 方法 采用中性红橄榄油平板初筛及对硝基苯酚比色法复筛的方法，从富含油脂的土壤中筛选高产脂肪酶菌株，结合形态学与16S rDNA序列分析进行菌种鉴定，通过PCR扩增获得高活性脂肪酶基因序列，探究其酶学性质，建立无溶剂体系评价其甘油二酯合成效率。 结果 从18份土壤样品中成功发掘到一株高产脂肪酶菌株E12C，胞外酶活为（80 826.4±1 838.9）U/L，经形态学与16S rDNA序列鉴定为洋葱伯克霍尔德菌（Burkholderia cepacia），命名为B. cepacian OCRI-Lip100，已保藏于中国典型培养物保藏中心。该脂肪酶命名为Lip-12c，最适反应温度为60 ℃、最适反应pH为9.0，在此条件下酶活为（190 761.2±5 181.5）U/L，比活力为（39 254.5±271.3）U/g蛋白，显著高于进口脂肪酶，在40-70 ℃和pH 5.0-10.0范围可维持较高活性，金属离子Na+和Mg2+对酶活性提升效果显著。在无溶剂体系中40 ℃酶法水解橄榄油4 h，甘油二酯含量达33.5%。 结论 土壤中发掘的高产脂肪酶菌株B. cepacian OCRI-Lip100，在无溶剂体系中展现高效的甘油二酯合成能力，不仅丰富了现有脂肪酶菌种资源库，还为功能脂质的高效生物制造提供了技术支撑。
目的 筛选番茄果实中响应乙烯、调控成熟且与呼吸代谢相关的关键因子，揭示其对果实成熟的调控作用，为解析乙烯介导的果实成熟分子网络提供理论依据。 方法 以番茄栽培种为材料，通过乙烯/1-MCP处理绿熟期果实鉴定乙烯响应基因；对果实成熟及呼吸跃变过程5个关键阶段果实进行转录组测序，筛选表达趋势与呼吸峰同步的正相关基因集；整合2组数据后经GO富集分析筛选候选基因，采用VIGS技术进行功能验证。 结果 鉴定出1 025个乙烯响应基因，与2 356个呼吸跃变正相关基因取交集获得220个核心基因，这些基因显著富集于呼吸代谢通路；筛选出AOX1a、MPC1、NDB2、PCO2、HIGD3 五个候选基因，VIGS沉默后均导致果实成熟障碍。 结论 AOX1a、MPC1、NDB2、PCO2、HIGD3 是响应乙烯信号的关键因子，其核心功能为调控番茄果实成熟，且与呼吸代谢相关，可能间接影响果实呼吸相关生理过程。
目的 原纤维蛋白（fibrillin, FBN）在植物生长发育及类胡萝卜素积累中发挥着重要作用。分析鉴定宁夏枸杞（Lycium barbarum L.）FBN基因家族，为深入研究LbaFBN基因功能奠定基础。 方法 利用生物信息学方法分析枸杞FBN家族基因的理化性质、基因结构、保守基序、共线性关系及顺式作用元件等。采用转录组和RT-qPCR分析LbaFBNs基因在‘宁杞1号’不同果实发育时期的表达，使用高效液相色谱法测定果实发育时期类胡萝卜素的含量，应用R软件分析LbaFBN表达与类胡萝卜素含量的相关性。 结果 在枸杞全基因组范围内共鉴定到13个LbaFBNs家族成员，分为12个亚类，不均匀分布在8条染色体上。同一亚类LbaFBNs成员表现出相似的基因结构和基序组成特征。LbaFBNs启动子区域发现含有与植物生长发育、激素响应及逆境胁迫等相关的作用元件。基因表达分析表明，LbaFBNs在不同发育时期均有表达，LbaFBN13随着果实发育显著上调表达。亚细胞定位表明，LbaFBN13蛋白定位在叶绿体中。相关性分析表明，LbaFBN2/4/10表达与紫黄质和叶黄素的含量为显著正相关，LbaFBN3/8表达与β-隐黄质的含量为显著正相关，LbaFBN13表达与玉米黄质双棕榈酸脂含量为显著正相关。 结论 从枸杞基因组中鉴定出13个LbaFBNs家族成员，不同家族成员在果实发育中表达模式存在差异。LbaFBN2/3/4/8/10/13基因可能参与枸杞果实类胡萝卜素代谢调控。
目的 以具有高频胚胎发生能力的糜子品种为受体，建立高效的糜子遗传转化体系，为糜子分子育种和基因功能研究提供技术支撑。 方法 以最适合糜子诱导胚性愈伤组织的SI培养基，从39份糜子品种中筛选具有高频胚胎发生能力的材料，比较成熟胚的茎尖、中胚轴、根的诱导胚性愈伤组织的能力差异；以最优材料为受体，分析比较不同菌株、愈伤处理方式、乙酰丁香酮（AS）浓度、菌液浓度、共培养时间等条件对农杆菌侵染效率的影响，构建基于nptII选择标记的遗传转化体系。 结果 筛选出适合糜子诱导胚性愈伤组织的SI培养基，并从39份糜子品种中，鉴定出3份高频胚胎发生品种（系），其中赤黍2号胚性愈伤组织诱导率最高（77.7%）。以赤黍2号成熟胚诱导的胚性愈伤组织为受体，优化了农杆菌侵染条件，明确了LBA4404菌株、OD600为0.2的菌液浓度、100 μmol/L的乙酰丁香酮浓度、42 ℃热激处理5 min及48 h共培养时间为农杆菌侵染的最佳转化条件。建立了nptII为选择标记基因的遗传转化体系，转化效率达到4.94%。 结论 筛选出具有高频胚胎发生能力的糜子品种赤黍2号，并建立了农杆菌介导的糜子遗传转化体系。
人造淀粉生物合成是指不依赖于传统的植物光合作用，通过化学与生物催化耦合、代谢途径重构等技术，将二氧化碳和纤维素等原料转化为淀粉的创新过程。目前，二氧化碳合成淀粉实现了全新非自然固碳途径的颠覆性突破，纤维素转化淀粉在农业废弃物利用上取得进展，酵母细胞合成淀粉在定制化生产方面展现潜力，但三条技术路径均面临成本高、效率低、规模化难的共性问题。本文综述了二氧化碳合成淀粉的技术原理与成果、纤维素转化淀粉的路径与应用探索、酵母细胞合成淀粉的改造机制与潜力，讨论了不同技术路线的优势、局限及共性挑战。未来需依托酶工程与合成生物学创新，攻克成本、效率与规模化瓶颈，推动人造淀粉在粮食安全保障和碳中和等领域的产业化应用。
目的 研究甜瓜（Cucumis melo L.）CmCRC基因在花器官发育，尤其是性别分化中的功能，为解析甜瓜的性别决定机制及创制甜瓜全雄株提供依据。 方法 以甜瓜品种‘IVF05’为材料，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术靶向敲除CmCRC基因，获得突变体株系并进行全生育期的表型观察；通过自交获得未发生基因编辑植株的T1代种子，对其进行基因编辑鉴定和表型分析；采用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测T1代植株花器官中CmCRC基因的表达。 结果 与对照相比，CmCRC突变体营养生长正常，但生殖生长表现为全雄株，无法形成雌花，不能正常结实。未发生编辑的T0植株（CR-CmCRC-23和CR-CmCRC-48）在T1代发生编辑后，表型与T0代突变体一致，完全丧失两性花形成能力，仅产生雄花。RT-qPCR显示，T1代突变体雄花花药中CmCRC表达量显著下调，表明CmCRC功能缺失及表达下调是导致性别表型改变的直接原因。 结论 CmCRC基因调控甜瓜两性花的形成，在性别决定机制中发挥关键作用。
基因编辑技术是一种通过分子工具对生物基因组DNA序列进行高效精准修饰，从而实现基因功能调控或性状改良的前沿生物技术。近年来，基因编辑技术的革新为益生菌功能优化开辟了新路径，借助基因编辑技术对益生菌进行工程化改造已广泛应用于农业、医学、生产及科学研究等领域，其中CRISPR/Cas9作为细菌适应性免疫的一部分，相较于传统的锌指核酸酶和类转录激活因子效应物核酸酶技术，具有更高的编辑效率和更低的使用成本，迅速发展成为生命科学领域的革命性基因编辑工具。CRISPR/Cas9技术已成功实现了对多种细菌和真菌的精确基因修饰，随着研究的不断深入，通过优化改进单链向导RNA、选择新型核酸酶、使用双CRISPR切割系统及结合碱基编辑技术等方式，CRISPR/Cas9技术为益生菌基因编辑提供了更多高效且精确的修饰策略。本文首先对CRISPR/Cas9技术进行介绍，阐述了其结构组成及作用机制，接着探讨了目前通过CRISPR/Cas9技术编辑益生菌的必要性和潜在价值，再结合具体实例详细介绍了CRISPR/Cas9技术在益生菌领域的实际应用现状，同时指出了CRISPR/Cas9技术目前存在的脱靶率高、染色体异常、编辑后的细胞毒性等技术问题，最后对CRISPR/Cas9技术的应用前景进行了展望，指出其健康有序发展离不开政策法规的监管，旨在为CRISPR/Cas9技术在益生菌编辑应用方面提供参考。
母乳寡糖（human milk oligosaccharides, HMOs）是母乳中仅次于乳糖和脂肪的第三大固体成分，具有促进婴幼儿肠道健康、免疫发育及神经认知等多重生理功能。然而，其天然来源有限，传统化学或酶促合成方法存在步骤繁琐、成本高昂与环境负担重等问题。近年来，合成生物学为HMOs的高效、绿色制造提供了系统化解决方案。通过以大肠杆菌、谷氨酸棒杆菌和酵母等为底盘菌，研究者实现了糖供体再生、糖基转移酶优化及代谢通路模块化重构，使2′-岩藻糖基乳糖（2′-fucosyllactose, 2′-FL）和3′-唾液酸乳糖（3′-sialyllactose, 3′-SL）的发酵产量分别达到141.27 g/L和56.8 g/L，并推动了工业化应用进程。与此同时，复杂结构如乳酰-N-岩藻五糖I（lacto-N-fucopentaose I, LNFP I）的成功合成，标志着HMOs由实验室走向可工程化阶段。本文综述了合成生物学在HMOs合成中的应用现状与研究进展，深入分析了供体循环效率不足、酶稳定性差、底盘菌耐受性低及绿色制造体系不完善等关键技术瓶颈，并对未来发展作出展望。随着人工智能驱动的代谢调控、组学整合与低碳制造技术的融合，HMOs的合成研究将朝着智能化、精准化与可持续化方向发展，为功能性碳水化合物的营养应用和食品工业创新提供新契机。
在自然界中，动植物宿主绝非孤立的个体，而是与其定殖的微生物组紧密嵌合成一个高度复杂的复合生命系统。近年来，共生功能体及全基因组理论突破传统的二元共生模型，强调宿主与其相关微生物组共同构成不可分割的生态与协同进化单元。本文系统综述了共生功能体的组装与稳态维持规律：首先，阐明了宿主遗传背景、免疫调控与环境因素在群落组装中的决定性作用；其次，探讨了垂直、水平及混合传播策略在维持共生功能体代际稳态中的稳定性与可塑性平衡，并揭示了宿主-微生物在代谢功能互补与免疫博弈中的协同进化机制；最后在此基础上，讨论了共生功能体在农业病害早期预警、作物性状改良、复杂疾病干预及受损生态修复等领域的转化应用潜力及当前研究面临的问题。未来研究亟需从相关性描述转向机制解析，聚焦核心功能节点的识别与验证。通过构建基于微生物组的高灵敏度监测-干预系统，并结合合成微生物群落等技术，有望为农业可持续发展、人类健康管理与全球生态治理提供坚实的理论指导与技术框架。
羟基酪醇（hydroxytyrosol）又称3，4-二羟基苯乙醇（3，4-dihydroxyphenylethanol），是一类具有代表性的天然酚类化合物，广泛存在于橄榄等地中海植物中，具有较高的生物活性。研究表明，羟基酪醇具有显著的抗氧化、抗菌、抗炎和抗衰老等多重生理功能，在食品保鲜与包装、天然调味剂、保健品以及功能性食品开发等领域展现出广阔的应用前景和商业价值。当前，羟基酪醇主要通过植物提取或化学合成方式获得，但植物提取方式受到资源限制且产量有限，化学合成则存在反应条件苛刻、产物纯化复杂以及环境污染严重等问题，难以满足日益增长的产业化需求。近年来，基于合成生物学策略构建工程微生物，实现羟基酪醇的绿色高效生物制造，成为该领域的研究热点之一。微生物合成不仅具有环境友好、可持续性强和成本较低等优势，还为高选择性和高纯度生产提供了可能。本文综述了羟基酪醇的生物合成途径及其合成生物学改造策略，重点介绍了利用各种微生物底盘细胞实现羟基酪醇从头生物合成的研究进展。最后，对未来进一步通过合成生物学手段优化羟基酪醇的生物合成途径进行了展望，以期为羟基酪醇的合成生物制造规模化奠定基础。
蛋白质是构成有机体重要的营养素之一，随着社会不断发展和人口持续增长，消费者对优质、多元化蛋白产品的需求越来越高。依靠动物和植物获取蛋白资源的传统方式严重受土地资源制约和气候的影响，导致蛋白质资源供应紧张。而微生物可以利用廉价生物质进行高密度生长，获得的菌体蛋白质不仅含量高，而且富含人体所需的必需氨基酸，被视为未来理想的蛋白质来源。因此，为挖掘优质蛋白替代资源，利用微生物“细胞工厂”生产的单细胞蛋白质有望成为高质量蛋白质生物制造新路线，缓解我国蛋白资源紧缺难题。本文聚焦酵母单细胞蛋白的发展和应用，总结利用酵母细胞生产的单细胞蛋白作为饲料蛋白添加剂和功能性蛋白食品的应用现状和前景，同时，还介绍了利用酵母为“细胞工厂”结合合成生物学策略定向合成蛋白质的相关研究，以及未来酵母“细胞工厂”单细胞蛋白在食品工业领域应用所面临的潜在安全性问题，为我国拓展新型蛋白质资源的研究和发展提供研究策略和参考。
目的 探究外源脱落酸（ABA）及其合成抑制剂NDGA对‘绿美人’薄皮甜瓜采后软化的调控机制，重点阐明ABA通过乙烯信号通路及ASR转录因子的层级调控网络，解析ABA与乙烯协同、独立调控果实软化的时空模式，为靶向保鲜技术的开发提供理论依据。 方法 以薄皮甜瓜‘绿美人’为材料，外源注射600 μmol/L ABA或50 μmol/L NDGA，测定贮藏期间果实硬度、呼吸速率、乙烯释放量及关键酶活性，结合转录组测序分析差异表达基因（DEGs），并通过qPCR验证ABA和乙烯相关基因的时序表达特征。 结果 ABA处理诱导果实提前软化，早期短暂抑制PG活性，激活β-Gal，后期显著提升PG活性、乙烯释放量及呼吸跃变峰值。NDGA有效延缓软化，维持硬度，抑制乙烯释放及PG活性高峰。转录组筛选到4 ABA vs 4 CK的4 014个DEGs和8 ABA vs 8 CK的5 161个DEGs，富集于植物激素信号转导（KO04075）、苯丙烷生物合成（KO00940）及MAPK通路（KO04016）。CmEIN/EIL/ERF与CmNCED/CYP707A形成共表达模块，而CmASR1与乙烯合成基因（LOC103483612）显著正相关。qPCR证实ABA诱导CmASR1/3持续高表达、CmACS1/6和CmACO3早期高表达，晚期通过CmEIN3-like1和CmERF1上调CmACO3，抑制CmCYP707A2。NDGA则激活CmASR2。 结论 ABA可能通过激活ASR家族基因诱导CmEIN3和CmACO基因时序性表达，协同调控乙烯合成与细胞壁代谢，而NDGA通过抑制CmCYP707A2延缓软化。揭示ABA-ASR-乙烯级联通路在薄皮甜瓜采后成熟中的重要作用，为靶向调控果实成熟提供理论依据。
维生素B12是人体、动物及多种微生物必需的小分子化合物，广泛参与一碳代谢、同型半胱氨酸的甲基化及脂肪酸代谢等生理过程。近年来，随着微生物学与代谢工程的快速发展，微生物发酵法合成维生素B12的研究取得了显著进展。本文首先简要介绍了维生素B12合成途径，然后回顾了近十年几种主要合成维生素B12的微生物，包括工业生产菌株Pseudomonasdenitrificans、Sinorhizobium meliloti、Ensifer adhaerens、Propionibacterium freudenreichii和近几年新出现的人工菌种异源合成维生素B12方面的研究进展，探讨了这些微生物的代谢工程策略、发酵工艺以及在工业化生产中的应用潜力。此外，还分析了当前研究的挑战与未来发展方向，如基因工程改造与代谢调控策略在提高维生素B12生产中的应用。通过对这些微生物的合成途径的深入了解，有望为工业规模维生素B12生产提供新的理论依据和技术支持。
酵母蛋白作为一种新质蛋白，其必需氨基酸含量高、分布理想且富含支链氨基酸，同时兼具环境可持续性，有效缓解了蛋白质资源短缺及环境压力等问题。目前，在合成生物学技术的驱动下，酵母蛋白在食品工业领域得到了快速发展。本文系统介绍了酵母蛋白的营养组成与功能特性，重点阐述了通过自然界筛选、诱变筛选、适应性实验室进化、理性改造及发酵工艺优化等策略实现高产酵母蛋白的目标。在此基础上，讨论并总结了修饰改性技术对酵母蛋白物化特性与结构的影响。未来，可通过开发高效精准的高通量筛选技术，深入解析蛋白合成的关键基因及其调控网络，实现对酵母菌株的定向调控；同时优化发酵工艺参数，开发有效的蛋白改性技术，以促进酵母蛋白在食品、饲料等领域的广泛应用。
目的 建立一种简单、高效且无需组培的马铃薯遗传转化方法并鉴定StHKT1基因功能，为后续批量研究马铃薯基因功能及培育优质种质奠定基础。 方法 将蘸取发根农杆菌的马铃薯顶芽置于MS固体培养基上诱导毛状根，评估其诱导和转化效率；通过RT-qPCR检测毛状根中StHKT1基因的相对表达量。利用NaCl处理对照组和过表达StHKT1的复合体马铃薯植株并分析耐盐性。 结果 侵染顶芽约30 d后可获得具有大量毛状根的复合体植株，其中毛状根诱导和转化效率分别为100%和87.4%，复合体植株毛状根中StHKT1基因的相对表达量显著增加。在100 mmol/L NaCl处理下，转基因毛状根较对照组更长，复合体植株鲜重优于对照组；不同浓度NaCl诱导下，StHKT1基因的相对表达量显著上调，且转基因毛状根重量增幅大于对照组。最后，在200 mmol/L NaCl处理下，过表达StHKT1复合体马铃薯植株的生长状态优于对照组，丙二醛含量显著降低，叶绿素含量和SOD酶活性显著升高。 结论 利用马铃薯毛状根遗传转化体系可快速获得转基因复合体植株，且带有过表达StHKT1毛状根复合体马铃薯植株的耐盐性更强。
C2结构域蛋白（C2 domain proteins, C2DPs）是一类广泛存在于真核生物中的蛋白质，其典型特征是含有约130个氨基酸残基组成的C2结构域。植物C2结构域脱落酸相关蛋白（C2-domain abscisic acid （ABA）-related protein, CAR）属于C2DPs亚家族I，由一个C2结构域和一个植物特有的“sig”插入域组成。其中，C2结构域以Ca2+依赖的方式结合磷脂而介导蛋白膜定位；而“sig结构域”则使CAR蛋白可以结合不同种类的信号蛋白复合物，进而参与调控植物生长发育和逆境胁迫响应过程。本文系统综述了CAR蛋白的结构特征、组织表达模式和亚细胞定位规律，重点阐述了其在ABA信号转导、向光向重性生长、铁营养吸收、生物及非生物胁迫响应中的功能与作用机制，并对未来研究方向作出展望，以期为深入解析植物CAR蛋白的调控网络及其在作物抗逆遗传改良中的应用提供理论参考。
目的 探明连作年限对黄芪根际土壤性质及微生物群落结构的影响，揭示导致黄芪连作障碍的关键因子与微生物群落演变之间的互作机制，为探索缓解黄芪连作障碍的微生态调控途径提供理论依据。 方法 采用Illumina NovaSeq高通量测序法和常规分析方法，分析不同种植年限对土壤性质及根际土壤微生物群落多样性影响。 结果 （1）随种植年限增加，黄芪根际土壤pH值显著下降，有效磷、速效钾含量显著增加。种植5年后，过氧化氢酶显著升高，脲酶和蔗糖酶显著下降。（2）黄芪根际土壤细菌和真菌α-多样性指数均呈下降趋势，细菌群落中鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、溶杆菌属（Lysobacter）的相对丰度显著增加，真菌群落中镰刀菌属（Fusarium）等潜在致病菌相对丰度显著增加。连作导致土壤细菌和真菌微生物网络稳定性下降。连作5年黄芪根际土壤细菌群落之间的关系以拮抗为主。子囊菌门在真菌共生网络中占主导地位。（3）pH、有效磷、速效钾、碱解氮、脲酶和碱性磷酸酶对细菌群落组成相对丰度影响显著。pH、有效磷、碱解氮、脲酶对真菌群落多样性影响显著。 结论 黄芪连作通过改变土壤理化性质、酶活性及微生物群落结构与互作关系，导致微生物多样性下降、病原菌增殖和网络稳定性减弱，最终引发连作障碍。
酶在生物体内以及工业应用里有着极其关键的作用，凭借其独特的催化性能，成为催化剂的关键选择之一。然而传统的酶改造与设计方法面临不少挑战，如序列空间庞大以及多目标优化存在困难等情况。近年来，人工智能（artificial intelligence, AI）技术中的深度学习和生成式人工智能方法，为酶改造与设计提供了新思路和解决方案，可在大规模数据的支撑下突破这些限制。AI驱动的策略实现了高效的序列空间探索和精准的结构-功能关系预测，并借助强化学习框架协调多目标优化。这些方法不仅显著加速了酶的工程化进程，更在提升催化效率、增强热稳定性、改善底物选择性等方面取得了突破性成果。本文系统综述了人工智能驱动酶改造与设计的最新研究进展，从基础数据库构建、智能改造策略、智能设计方法等方面进行了深入分析，同时探讨了当前面临的数据、模型及工程化挑战与未来发展方向。这些创新为设计高性能、多功能的酶开辟了广阔道路，并将推动生物制造、环境修复和生物育种等领域向更高效、智能和可持续的方向发展。
目的 靛玉红源于传统中药青黛，是一种具有广谱抗菌、抗炎及抗肿瘤活性的双吲哚环类天然活性成分，在临床主要被用于联合给药治疗慢性粒细胞白血病、银屑病等。探索利用安全的益生菌大肠杆菌Nissle 1917（EcN）为底盘，构建靛玉红的生物合成体系，以开发此中药材活性成分的绿色供应体系。 方法 基于EcN天然内源质粒的工程化改造，系统评估利用噬甲基菌Methylophaga sp. SK1来源的黄素单加氧酶fmo及其突变体（fmoK223R 、fmoK223R/D317S ），构建靛玉红合成途径的产物输出效率。结合代谢工程改造，敲除色氨酸合成途径的竞争性支路关键基因，包括苯丙氨酸合成关键基因pheA及酪氨酸合成关键基因tyrA；以此为基础，再行失活三羧酸循环的上游途径基因，包括丙酮酸激酶基因pykA和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因ppc。最后，通过缺失色氨酸途径中的阻遏蛋白基因trpR，同时强化色氨酸途径中抗反馈抑制的trpES40F 等，进一步提升产物合成水平。 结果 经250 mL摇瓶（装液量50 mL）培养48 h显示，靛玉红产量达（176.9 ± 4.5）mg/L，相较于仅携带野生型fmo基因的亲本菌株提升约3.5倍，5 L发酵罐产量为（379.3 ± 12.3）mg/L。 结论 基于益生菌EcN内源质粒携带异源黄素单加氧酶突变体基因fmoK223R，结合对色氨酸前体供应途径的代谢工程改造，获得的靛玉红产量达300 mg/L以上，展现出EcN作为细胞工厂生物合成传统中药活性成分的优良潜力。
目的 探究不同光质对血叶兰叶片类胡萝卜素类化合物积累的影响及其分子机制，为血叶兰规范化栽培提供理论参考。 方法 以血叶兰‘闽热圆帅’的叶片为实验材料，分析其在白光（W）、蓝光（B）、黄光（Y）处理下的代谢与转录调控机制。利用液相色谱‒质谱联用技术（LC-MS/MS）和高通量转录组测序（RNA-seq）技术，分别获取代谢组和转录组数据。以白光组为对照，分析蓝光和黄光对类胡萝卜素含量、相关代谢物及基因表达的影响。通过RT-qPCR验证8个类胡萝卜素合成关键基因的表达模式。 结果 蓝光处理显著提升血叶兰叶片中总类胡萝卜素含量，而黄光处理未引起显著变化。代谢组学分析鉴定出23个与类胡萝卜素合成相关的差异代谢物，包括黄原酸、脱落酸醇、独脚金内酯ABC-环和链孢霉黄素等。转录组学分析发现9个差异表达的代谢酶基因（如CrtZ、Z-ISO、PSY等）及6个关键转录因子（ERF002、ERF059、ERF066等），这些转录因子可能通过响应赤霉素、茉莉酸甲酯、生长素、水杨酸和脱落酸信号调控类胡萝卜素合成。RT-qPCR验证证实8个关键基因在类胡萝卜素代谢调控中发挥潜在作用。 结论 蓝光处理下，血叶兰叶片中ERF和bZIP家族转录因子通过与赤霉素、茉莉酸甲酯、生长素、水杨酸和脱落酸相关的顺式作用元件结合，调控下游酶基因的表达，从而促进类胡萝卜素相关代谢物的显著积累。
加强作物高光效生物学基础研究，是突破粮食单产瓶颈、推动种业创新与农业现代化的关键路径。目前作物高光效研究已在光合膜蛋白结构解析、高光效基因挖掘及C4途径模拟等领域取得重要进展，利用基因编辑与合成生物学技术已经初步实现提升大豆、水稻等作物光能利用效率。然而，我国在高光效生物学基础研究方面还存在研究系统性不足、表型鉴定平台滞后、交叉学科人才短缺及基因评估体系薄弱等问题，且国际竞争激烈，重大国际合作项目参与度不高。本文综述了国内外作物高光效研究进展与挑战，总结该领域基础研究突破、技术应用潜力及学科交叉趋势，系统梳理我国高光效研究短板并提出针对性建议。未来建议强化顶层设计，设立跨学科攻关项目；建设多尺度表型鉴定平台；加快复合型人才培养；推动基因编辑与智能设计技术创新，促进高光效种质创制与成果转化，为保障粮食安全提供科技支撑。
番茄作为全球消费量最大的果蔬之一，其风味品质直接影响消费体验与市场价值。随着我国人均收入水平提升及消费结构升级，市场对高品质番茄的需求日益迫切。然而，受限于风味性状遗传调控的复杂性及检测技术的局限性，加之传统育种长期优先考虑产量、抗病性与耐贮运性等农艺性状，导致番茄果实风味品质普遍下降，难以满足消费需求。因此，深度解析风味代谢物的生物合成机制及其遗传调控网络，已成为精准改良番茄风味的关键突破口。本文系统综述了近年来国内外在番茄风味代谢物的合成代谢途径解析及其潜在遗传调控机制研究方面取得的前沿进展，重点探讨了基于多组学整合分析策略的番茄风味遗传改良技术体系：通过全面采集番茄种质资源的表型组、代谢组、转录组及基因组等多维度组学数据，结合机器学习与生物信息学分析方法，精准挖掘控制番茄风味形成的关键功能基因与调控位点，并利用现代分子育种技术手段，实现优质风味番茄新品种的高效定向选育。此外，本文还深入剖析了当前番茄风味育种研究在风味成分量化评价标准体系构建、风味性状遗传调控机制解析以及多性状（风味‒产量‒抗性等）协同改良等方面存在的关键技术瓶颈，并针对性地提出了未来研究的发展方向与策略建议。综上所述，本文旨在推动番茄风味育种理念从传统的“生产者导向”向“消费者导向”转型，为番茄及其他作物风味性状的精准遗传改良提供理论依据与技术路径，进而促进我国农业与种业的高质量发展。
目的 针对烟草连作导致的土壤理化性质恶化及青枯雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）引起的青枯病加剧问题，探讨大球盖菇（Stropharia rugosoannulata）基质对烟草根际土壤微生态及病害发生的调控机制。 方法 采用盆栽试验，以云烟87为供试品种，利用连作患病土壤设置对照组（CK）与添加0.5 kg大球盖菇基质的处理组（BK），移栽45 d后调查烟草病情指数，测定根际土壤理化性质，并利用宏基因组测序技术，分析微生物群落结构与其代谢功能通路的差异。 结果 大球盖菇基质处理显著改变了土壤理化性质，与对照组相比，处理组土壤速效磷、有机质含量显著提高（P<0.01），氮含量显著增加（P<0.05），而速效钾含量显著降低（P<0.01），并有效抑制了青枯病的发生（P<0.05）。微生物群落分析显示，处理组根际土壤微生物Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数显著降低。宏基因组功能分析表明，处理组在碳水化合物代谢通路上的表达显著上调（P<0.05），具体表现为果糖与甘露糖代谢、半胱氨酸与甲硫氨酸代谢，以及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢通路的基因丰度显著增加，包括海藻酸盐合成的关键基因（manB、alg44、algG）及氨基酸代谢基因（asdA、asnA）。 结论 大球盖菇基质通过提高土壤有机质和氮磷含量、降低速效钾含量来优化土壤理化性质；通过定向选择作用富集有益菌群，重塑根际微生态结构；同时激活果糖、甘露糖及氨基酸等关键代谢通路，抑制病原菌生物膜形成并增强植株免疫与生长，从而显著降低烟草青枯病的发病率。
种子是农业不可替代的重要生产物质，智能设计育种通过运用大数据、人工智能和基因编辑等技术，构建与模拟作物从育种到收获的全过程，帮助实现作物育种从“试验优选”向“计算优选”的根本转变。本文概述了作物育种从驯化育种到智能设计育种的演进过程，基于科技论文，通过VOSViewer软件和LDA主题模型挖掘了全球智能设计育种领域的研究主题和技术方向，并深入探讨美国等农业发达国家在育种政策上的布局及其特点，总结中国在智能设计育种领域面临的问题和挑战，并提出相应的发展建议。研究表明：（1）全球智能设计育种相关研究共涉及三大主题九大技术方向，人工智能表型识别技术体系、智能计算育种技术体系、基因型-环境-表型适配性关联技术体系成为各国的关注重点。（2）国际上相关政策已明显体现出对育种4.0理念的重视，强调整合基因编辑、大数据和人工智能等高科技手段；我国目前的政策和研究重点仍主要集中在分子育种阶段，相关政策布局更侧重于种质资源保护、种源关键技术攻关、传统育种技术提升等方面。（3）综合我国智能设计育种在政策制定、核心技术、成果转化等方面面临的挑战，提出强化顶层设计、加快技术创新驱动、完善创新生态建设的发展建议。
番茄（Solanum lycopersicum）果实在野生种到栽培种的演化与驯化过程中逐渐呈现出色泽多样性。野生番茄果实的颜色特征（如绿色或黄色）是其长期适应性演化的选择结果，赋予植株关键生态适应能力；而栽培番茄中丰富的颜色变异则主要受到人工驯化过程中人类选择偏好的影响。本文系统梳理了番茄果实色泽形成的遗传调控机制，重点聚焦于类胡萝卜素、叶绿素以及花青素三大核心代谢途径中关键基因的调控网络，深入阐释了自然选择与人工选择在驱动果实颜色多样性形成过程中的交互作用。目前，对番茄果实色泽形成的机理研究已形成较为完整且系统的认知体系。调控番茄红色、黄色、粉色、绿色及紫色等主要果实色泽表型的主效基因已基本明确，相关研究正从单一结构基因的功能解析，逐步拓展至涵盖RIN、NOR等成熟调控因子，以及MYB、bHLH等家族转录因子在内的复杂调控网络的系统解析。多组学技术的整合应用，进一步阐明了果实色泽形成过程中的多层次动态调控机制。现代育种技术的快速发展，特别是基因编辑技术的应用，进一步拓宽了果实颜色的变异范围。此外，色泽形成与糖、酸、香气等重要品质性状之间的协同调控日益受到关注，这表明果实颜色不仅是单纯的视觉特征，更是衡量果实综合品质的重要指示性状。未来研究可从分子调控、多性状耦合、育种转化等多维度系统推进，构建从基础理论到育种应用的全链条研究体系。
植物光合产物的运输是植物生长和发育中至关重要的过程，涉及多种特定的转运蛋白，这些转运蛋白在维持植物正常代谢、调节能量分配、促进不同源库组织间的营养物质交换方面发挥重要作用。近年来，关于糖转运蛋白的研究取得了一定进展，蔗糖转运蛋白（sucrose transporter, SUT）和糖输出转运蛋白（the sugars will eventually be exported transporter, SWEET）主要负责在不同植物的组织器官之间运输蔗糖，单糖转运蛋白（monosaccharide transporter, MST）则介导单糖的跨膜转运。糖转化酶（invertase, INV）和蔗糖合酶（sucrose synthase, SUS）参与蔗糖的水解与合成。这些蛋白的协同作用对于调控光合产物的分配与代谢至关重要，且影响着植物对环境变化的响应和产量优化。本文综述了植物中与光合产物运输相关的主要转运蛋白，重点介绍了不同植物中SUT、SWEET、INV等的生物学功能及其分子机制，探讨了它们在植物生长发育、抗逆性以及产量调控中的潜在应用，以期为未来提高作物产量，推动农业生产提供新的理论依据和实践策略。
目的】 L-异亮氨酸属于必需氨基酸，在医药、食品、农业等领域应用广泛。针对现有L-异亮氨酸生产菌株存在的合成效率偏低、发酵周期长、不稳定等不足，利用系统代谢工程构建L-异亮氨酸高效合成菌株。 方法】 以前期构建的L-异亮氨酸合成菌株ISO-2为研究对象，通过提高草酰乙酸和L-天冬氨酸供应、解除L-异亮氨酸的反馈抑制作用、增强L-异亮氨酸合成代谢流、平衡辅酶水平、构建柠苹酸途径以及强化输出等策略提升L-异亮氨酸合成效率。 结果】 过表达ppc、pycA、aspC和aspA有效提升了草酰乙酸和L-天冬氨酸供应，菌株YL-4的L-异亮氨酸产量达到6.98 g/L。过表达解除反馈抑制的苏氨酸脱水酶编码基因ilvAYI和ilvD以及NADH依赖的二羟酸还原异构酶和亮氨酸脱氢酶编码基因ilvCEM和bcd，菌株YL-8的L-异亮氨酸产量提升35.4%。过表达cimA和leuBCD构建柠苹酸途径，菌株YL-12的L-异亮氨酸产量提高至11.03 g/L，其副产物L-缬氨酸积累量降低至0.10 g/L。敲除iclR激活乙醛酸循环并利用自调节启动子P fliA 动态调控α-脱氢酶编码基因sucAB转录，菌株YL-14的L-异亮氨酸产量提高至11.93 g/L。在此基础上，敲除L-异亮氨酸摄入蛋白编码基因brnQ、过表达其输出载体编码基因ygaZH，菌株YL-16经发酵44 h，L-异亮氨酸产量和转化率分别达到49.73 g/L和0.33 g/g葡萄糖。 结论】 利用系统代谢工程选育出一株合成效率高、发酵周期短且稳定的L-异亮氨酸生产菌株。所用策略可为天冬氨酸族氨基酸及分支链氨基酸菌株的构建提供参考。
根际微生物组作为药用植物的“第二基因组”，可通过营养竞争、重寄生、抗菌物质分泌及诱导系统抗性（induced systemic resistance, ISR）等多种机制协助植物体抵御病害侵染。在明确根际微生物组功能的基础上对其进行人为定向调控，已成为推动药用植物病害绿色管理技术升级的重要途径。本文对根际微生物组在药用植物病害防控领域的研究现状及应用情况进行系统梳理，目前研究主要围绕根际微生物组构成特征解析、病害防控机制诠释及合成菌群构建与应用三大方向，但面临化学投入品依赖导致的病害抗药性演化、土壤微生态失衡及农残超标等突出问题，且合成菌群功能稳定性不足、田间适配性差等技术瓶颈尚未突破。研究演进路径呈现阶梯式特征：早期以微生物资源筛选与单一功能验证为主，近年来则加速向精准化生防技术体系转型，突出表现为合成菌群定向装配、根际微生态调控等核心技术的融合应用，标志着技术范式从经验驱动向功能驱动的根本转变。由此提出“功能补偿装配-菌群智能构建-互作体系评价”三维协同发展框架，为药用植物病害绿色精准防控提供理论支撑与创新思路，助力中药生态农业高质量健康发展。
随着微生物研究的深入，传统的“先养后筛”策略在应对复杂环境样本和挖掘功能微生物时暴露出显著的局限性。以肠道和自然环境样本为例，由于99%以上的原核生物无法在实验室条件下培养，大量具有重要功能的微生物尚未被发现和研究。针对这一挑战，提出了基于单细胞拉曼光谱（SCRS）结合重水（D₂O）代谢标记的“先筛后养”策略。该策略采用原位无标记的单细胞拉曼光谱分析，可快速筛选出具有特定代谢活性的微生物细胞，随后对这些细胞进行精准培养与鉴定。通过SCRS检测细胞对D₂O的同化速率，可高效筛选具备特定功能（如溶磷、降解污染物等）的微生物个体。本文综述了该策略的关键技术及应用实例，并详细分析其在微生物功能挖掘方面的优势，指出该策略在提高筛选通量、灵敏度和活性保持率等方面具有显著潜力。同时，探讨了自动化、AI辅助识别、多组学融合以及基因组驱动培养基设计等发展趋势。最后，展望了该策略在微生物资源库构建、耐药性监测等领域的应用前景。旨在为微生物功能筛选与高通量分选技术提供系统性参考，以推动单细胞拉曼技术在微生物学研究与应用中的广泛应用。
目的 利用微生物合成乳酰-N-三糖 Ⅱ（lacto-N-triose, LNT Ⅱ）是实现其工业化生产的可行方法，但目前由于异源酶的表达较差、途径关键酶及限速酶表达不平衡和前体物质合成不足等问题，LNT Ⅱ的产量仍然较低，本研究构建LNT Ⅱ高产菌株，提高LNT Ⅱ的合成能力。 方法 对比不同促溶蛋白标签对关键酶β-1，3-N-乙酰葡糖胺转移酶LgtA可溶性表达的影响，并精准调控LgtA和限速酶谷氨酰胺-果糖-6-磷酸氨基转移酶GlmS的表达强度，同时对不同来源的谷氨酰胺合成酶GlnA进行筛选，显著提升异源酶的可溶性表达，均衡关键途径酶的表达水平并强化前体供给，最后对LNT Ⅱ发酵培养基成分，包括甘油、IPTG、甜菜碱和乳清酸添加量进行优化。 结果 将MBP与LgtA融合后，LgtA的溶解度显著提高；通过RBS T7调节关键酶LgtA和限速酶GlmS的翻译强度、表达SGlnAE304A后有利于LNT Ⅱ的合成和菌株的生长；在甘油添加量为15 mL/L、IPTG添加量为0.1 mmol/L、甜菜碱添加量为3 g/L、乳清酸添加量3 g/L的培养条件下，LNT Ⅱ的产量由4.37 g/L提高至14.12 g/L。 结论 本研究对LNT Ⅱ生产菌株的代谢工程改造与发酵条件优化，显著提高了LNT Ⅱ的生产水平，并为在大肠杆菌中合成其他种类的HMOs提供了参考。
在全球气候变暖的背景下，干旱范围的扩大、强度的加剧以及发生频次的增加，导致植物生产力下降，对农业生产构成严重威胁。植物通过自身生理调节应对干旱胁迫，根际微生物作为重要的中间信号传递体，其所分泌的信号分子能够调控植物表型，以增强植物抵御干旱的能力。然而，自然界中天然根际微生物群落的物种多样性和功能复杂性为深入研究根际信号传导机制带来巨大挑战。相比之下，合成微生物群落（synthetic microbial communities, SynComs）因组成的明确性和功能的可定制性，在精准调控根际信号传导和系统性增强植物抗旱能力方面展现出显著潜力与独特优势。本文综述了根际微生物尤其是SynComs协助植物增强抗旱性的优势，重点聚焦于设计SynComs，强化植物-微生物及微生物-微生物之间的根际正效应信号流，从群体感应、交叉喂养等角度深入解析其传导机制，为建立可预测、高效的农业微生态调控新路径提供理论依据与实践策略。
目的 胚胎发育晚期丰富蛋白（late embryogenesis abundant proteins, LEA）是调节植物生长发育和逆境胁迫响应的重要基因，研究StLEA_2基因的生物学功能，为马铃薯耐寒遗传改良提供理论依据和基因资源。 方法 从马铃薯基因组鉴定LEA_2基因家族成员，并对其理化性质、亚细胞定位、基因结构、进化特征和顺式作用元件进行分析；采用转录组和RT-qPCR分析StLEA_2在低温胁迫、茉莉酸（JA）以及赤霉素（GA）处理下的表达模式；通过农杆菌介导的烟草瞬时过表达解析StLEA37在低温胁迫应答中的功能。 结果 马铃薯栽培种（Solanum tuberosum L.）鉴定出45个StLEA_2基因，耐寒野生种（Solanum commersonii）鉴定出42个ScLEA_2基因，分为9个亚族。亚细胞定位预测LEA_2家族成员主要定位于细胞质和叶绿体上；共线性分析发现马铃薯栽培种和野生种LEA家族中分别有10对和11对同源基因。StLEA_2启动子上含有大量光、逆境和激素响应元件。表达分析结果表明，44个StLEA_2基因参与低温胁迫应答；在GA与JA处理下，分别有39和43个基因表达显著变化。StLEA37定位于细胞膜上，瞬时过表达StLEA37可激活COR-CBF调节通路和活性氧清除机制参与植物低温胁迫耐性调节。 结论 马铃薯全基因组共鉴定得到45个StLEA_2基因。StLEA37基因定位于细胞膜上，可能通过影响COR-CBF通路、活性氧清除以及介导GA和JA信号通路参与植物低温胁迫应答。
畜牧业是农业的重要组成部分，其经济价值与畜禽表型性状（如产肉量、产蛋率等）密切相关。这些性状由复杂的遗传网络调控，并且受到环境因素的影响，导致挖掘决定这些性状的功能基因较为困难。遗传筛选技术的出现使基因型-表型关系的发现变得简单，但早期的遗传筛选技术通量低并且难以分析产生的大量数据致使效率低下。随着生物技术的迭代更新，遗传筛选技术进入高通量筛选时代，为解析基因型-表型关系提供了高效手段。传统的高通量筛选方法主要包括RNA干扰（RNAi）和cDNA过表达等，但RNAi易脱靶且无法完全抑制基因表达，cDNA文库构建成本高且可能引发细胞毒性。CRISPR/Cas系统的开发促使为遗传筛选提供了新的策略。该系统基于细菌的适应性免疫机制，通过向导RNA靶向DNA序列并利用Cas蛋白精准编辑基因，具有操作简便、特异性高和适用范围广的优势。CRISPR高通量筛选技术主要包括功能缺失型（CRISPRko）、功能获得型（CRISPRa/CRISPRi）、碱基编辑等多种模式，能够直接在DNA水平进行扰动，克服了传统方法的不足。本文介绍了遗传筛选技术的类型、特点以及在畜牧学中的应用，并展望了CRISPR高通量筛选技术在畜牧业育种中的巨大潜力。
