生物技术通报

辣椒胞质雄性不育系CaCOX3的克隆与表达分析

王姣, 张水, 张婧柔, 邵贵芳, 邓明华

2019, 35(4): 1-6. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0984

摘要 ( 348 )

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探究线粒体呼吸链第4个复合体亚基细胞色素氧化酶第三亚基（COX3）与辣椒胞质雄性不育之间的关系,为研究辣椒CMS与能量代谢的关系提供参考。以辣椒胞质雄性不育系9704A和保持系9704B为材料,根据GenBank报道的辣椒线粒体基因组序列,设计特异引物扩增CaCOX3,进行生物信息学分析,并研究其时空表达特性,比较两系间的差异。在辣椒胞质雄性不育系9704A和保持系9704B中克隆获得的目的基因CaCOX3,全长均为798 bp,编码265个氨基酸残基;辣椒保持系9704B不同组织中,CaCOX3表达存在差异,果皮中表达最高,叶中表达最低。在不同的花蕾发育时期,两系CaCOX3表达存在差异。胞质雄性不育系9704A的造孢细胞增殖期和花粉母细胞减数分裂期,CaCOX3的表达量明显低于保持系9704B;在小孢子单核期,两系CaCOX3的表达量持平;在小孢子成熟期,胞质雄性不育系明显高于保持系。CaCOX3在辣椒胞质雄性不育9704A和保持系9704B的时空表达存在差异,可能引起能量代谢异常,造成不育。

机械损伤日本结缕草转录组中相关转录因子的初步分析

赵方东, 曾会明

2019, 35(4): 7-12. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-1052

摘要 ( 301 )

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旨为获取机械损伤引起的AP2/EREBP、NAC以及WRKY转录因子相关的差异基因。通过将转录组测序后组装的序列转化为Mapman可识别的探针ID,对这三类转录因子进行筛选分析,加上转录组中Swiss-Prot和Nr数据库的注释。获得AP2/EREBP类转录因子差异基因13个,NAC类差异基因8个,WRKY类差异基因11个,在T8和T9时刻时,AP2/EREBP类、NAC类和WRKY类分别出现一个与对照（T7）相比明显下调的差异基因,而在NAC这一类转录因子中,与对照相比,有2个差异基因先下调,再上调,其余三类转录因子的差异基因均处于上调状态。通过数据库注释表明日本结缕草在遭受机械损伤时AP2/EREBP和WRKY类转录因子能够增强对非生物胁迫和生物胁迫的应答能力,增强抗逆性,并且NAC类转录因子传递信号至茎端分生组织并调控其生长。

白刺花胚性愈伤组织诱导及体细胞胚发生和萌发

吴丽芳, 魏晓梅, 陆伟东

2019, 35(4): 13-19. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0828

摘要 ( 345 )

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探讨不同因素对白刺花下胚轴、子叶2种外植体胚性愈伤组织诱导及体细胞胚发生和萌发的影响。以B₅和MS为基本培养基,研究2,4-D、6-BA和TDZ对白刺花下胚轴和子叶胚性愈伤组织的诱导;在MS培养基上添加不同浓度2,4-D,研究胚性愈伤组织增殖情况;采用ABA,探究对体细胞胚发生的影响。结果表明：下胚轴比子叶更易诱导胚性愈伤组织,筛选出2种外植最佳的胚性愈伤组织诱导培养基均为MS+2.0 mg/L 2,4-D+0.5 mg/L TDZ+0.5 mg/L 6-BA,胚性愈伤组织诱导率分别为77.3%和41.0%。15.0 mg/L ABA、0.2 mg/L 2,4-D和2.0 mg/L 6-BA有利于体细胞胚发生,1/3MS+ 0.2 mg/L NAA+0.1 mg/L 6-BA+2.0 g/L活性炭+25 g/L蔗糖+7 g/L琼脂的培养基可使体细胞胚萌发率达80%以上,再生植株移栽成活率高达90%。白刺花外植体种类及培养基类型均会影响胚性愈伤组织的诱导,其中下胚轴诱导效果优于子叶;MS培养基较适合启动细胞脱分化形成愈伤组织,2,4-D对胚性愈伤组织的增殖保持有调控作用,ABA有利于体细胞胚的发生。

杜氏盐藻DsKASIII基因的分离鉴定及其在氮胁迫下的表达分析

高慧玲, 刘宝玲, 高宇, 张飞, 薛金爱, 李润植

2019, 35(4): 20-28. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-1015

摘要 ( 339 )

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分离鉴定杜氏盐藻（Dunaliella salina）β-酮脂酰-ACP合酶III（β-ketoacyl-ACP synthase III,DsKASIII）基因并解析其编码蛋白理化特征及功能。依据同源克隆,分离杜氏盐藻DsKASIII基因编码序列,采用生物信息学方法解析DsKASIII编码蛋白的理化特性及功能,qRT-PCR检测缺氮条件下DsKASIII的表达谱,并检测细胞总油脂和β-胡萝卜素含量的变化。结果表明,杜氏盐藻KASIII基因含有9个外显子,ORF为960 bp,编码蛋白为319 aa。DsKASIII蛋白理论等电点pI为6.21,分子量为33.3 kD。亚细胞定位预测DsKASIII蛋白呈镶嵌状锚定在叶绿体内膜上,这种构象有助于利用能量高效率催化生化反应。DsKASIII蛋白二级结构主要由α-螺旋（35.11%）、β片层（25.71%）和无规则卷曲（27.90%）组成。三维模拟显示,DsKASIII蛋白以同源二聚体形式发挥催化功能的。系统发育分析表明,DsKASIII蛋白与莱茵衣藻KASIII蛋白亲缘关系最近,暗示其可能有共同的进化来源。qRT-PCR分析揭示,氮胁迫培养条件下,DsKASIII基因的表达显著升高,且在缺氮第3天时,表达量达峰值,比正常氮充足培养高1.1倍。氮胁迫培养的藻细胞总脂含量和β-胡萝卜素含量分别比正常氮充足培养的藻细胞提高49.05%和33.20%。氮胁迫能诱导DsKASIII基因的上调表达,进而促进杜氏盐藻细胞合成和积累高量油脂和β-胡萝卜素。研究为全面阐明氮胁迫条件下杜氏盐藻油脂及β-胡萝卜素合成及调控机制提供了科学依据。

拮抗匍枝根霉的生防菌R1B的筛选鉴定和抑菌活析

武利勤, 尚宏忠, 顾海科

2019, 35(4): 29-35. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0870

摘要 ( 346 )

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为防治梨软腐病,从不同植物内生菌中筛选匍枝根霉拮抗菌,同时研究其生防活性。用对峙培养法筛选拮抗匍枝根霉的内生菌;采用果实打孔接种法检验R1B对梨软腐病的防治效果,初步探讨其抗菌活性物质。结果显示来自霍山石斛的菌株R1B对匍枝根霉具有较好的拮抗活性,生理生化和分子鉴定表明 R1B 与贝莱斯芽孢杆菌具有最近的亲缘关系。菌株R1B几乎完全抑制匍枝根霉菌丝的生长;接种匍枝根霉4 d后,R1B完全抑制梨软腐病的发生,而对照全部腐烂。R1B中含有抗菌肽合成基因 bacA（溶杆菌素）、ituC（伊枯草菌素）、bmyB（杆菌抗霉素）及fenD（丰原素）。抗菌二肽溶杆菌素以及伊枯草菌素和丰原素可能是菌株R1B合成的抗菌物质。R1B具有防治梨软腐病的良好潜力。

海洋源乳酸菌AI-2类群体感应抑制剂对单增李斯特菌抑制效果研究

黄湘湄, 吴雅茜, 刘颖, 梁嘉烨, 苏伟明

2019, 35(4): 36-42. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0934

摘要 ( 454 )

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单增李斯特菌（Listeria monocytogenes）AI-2类群体感应系统调控的生物被膜与毒力因子是导致其高致病率与高死亡率的主要原因。以测定报告菌哈维氏弧菌BB170的发光值作为筛选指标,对16株海洋源乳酸菌代谢产物中筛选L. m AI-2信号分子的群体感应抑制剂（QSIs）,并通过测检QSIs对L. m的MIC值、生长曲线、动力形成、生物被膜形成量,评价QSIs对L. m的控制效应。结果表明：从16株海洋源乳酸菌中筛选到6株乳酸菌的乙酸乙酯提取物对L. m AI-2信号分子活性有良好的抑制作用,占筛选菌株的37.5%,且抑制率均达75%以上,其中菌株Pediococcus pentosaceus zy-B-1乙酸乙酯提取物QSI-B-1抑制率最高（98.5%）,并对L. m作用的MIC值为250 μg/mL,随着QSI-B-1浓度的增加,对L. m菌落生长与动力形成的抑制作用逐渐加强,形成的生物被膜结构愈加疏松。本研究为利用从海洋环境中筛选乳酸菌源L. m QSIs提供依据。

甲基营养菌Methylobacterium extorquens AM1中最适荧光蛋白报告基因的鉴定

朱丽萍, 刘聪聪, 宋书真, 刁斌

2019, 35(4): 43-50. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0892

摘要 ( 393 )

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近年来荧光蛋白成为基因工程中常用的遗传标记,详尽解读不同荧光蛋白基因在甲基营养菌中的表达可以鉴定最适的荧光报告基因。克隆了常用的绿色荧光蛋白eGFP、红色荧光蛋白mCherry、黄色荧光蛋白YFP以及其他来源的绿色荧光蛋白wGFP和红色荧光蛋白RFP 共5种荧光基因,构建相应的表达载体并在甲基营养菌Methylobacterium extorquensAM1中进行表达。通过荧光成像观察和SDS-PAGE蛋白凝胶电泳进行荧光蛋白表达鉴定。通过细菌生长曲线、荧光总量和相对荧光强度的测定,进行荧光稳定性和表达强度的鉴定。结果在转化子中均检测到目的荧光蛋白条带,但RFP荧光表达量痕量且未检测到荧光成像;稳定性最强和相对荧光强度最高的是YFP,是常用eGFP的1.6倍,mCherry的3.4倍。在M. extorquens AM1中最适荧光蛋白为YFP。

苏云金芽胞杆菌Vip3AaAdAa嵌合蛋白的构建及其杀虫活性分析

于爽, 李帅, 李海涛, 刘荣梅, 高继国

2019, 35(4): 51-56. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0929

摘要 ( 317 )

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Vip3A 类杀虫蛋白是一类新型杀虫蛋白,在氨基酸序列上与研究较为深入的Cry蛋白没有同源性,且昆虫受体结合位点与Cry蛋白也没有竞争关系。利用同源重组技术针对对甜菜夜蛾具有高活性的 Vip3Aa39 与无活性的Vip3Ad开展研究,成功构建了三个vip3AaAdAa型嵌合基因,将其转入大肠杆菌中表达嵌合蛋白Vip3AaAdAa1、Vip3AaAdAa2、Vip3AaAdAa3,并将这三种嵌合蛋白对甜菜夜蛾进行了杀虫活性测定。研究表明,三种嵌合蛋白对甜菜夜蛾具有杀虫活性,Vip3AaAdAa3蛋白的LC₅₀值比Vip3Aa39增加了1.4倍,Vip3AaAdAa1蛋白的LC₅₀值比Vip3Aa39增加了2.7倍,嵌合蛋白Vip3AaAdAa1和Vip3AaAdAa3的杀虫活性均低于Vip3Aa39;Vip3AaAdAa2的杀虫活性与Vip3Aa39差异不显著。

青岛海水浴场多重耐药菌的分布特征研究

张舒婷, 陈赛赛

2019, 35(4): 57-63. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0863

摘要 ( 299 )

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为研究海水浴场中的多重耐药菌（multidrug-resistant organism,MDRO）的分布情况、耐药特征及种属,通过抗性筛选平板筛选MDRO,利用K-B纸片法测定其对15种常见抗生素的敏感度,再根据16s rDNA序列同源性比对鉴定MDRO的种属。结果从271株可培养的海水细菌中筛选到60（22.1%）株MDRO,60株MDRO对15种药敏纸片的耐药率在31.6%-81.7%之间,其中对磺胺类、氨基糖苷类和磷霉素类抗生素的耐药率较高,对链霉素耐药率最高（81.7%）;对链霉素、四环素耐药基因与耐药表型的相关性分析表明,MDRO的耐药性与耐药基因的检出率显著相关;60株MDRO分属于24个菌属,其中寡养单胞菌属占比最大（16%）,其次分别为微杆菌属（13%）、短波单胞菌属（8%）、葡萄球菌属（8%）。实验结果揭示了青岛海水浴场的MDRO污染较严重,且多样性丰富,对常见抗生素表现出较强的耐药性。

乙二醇对体内外源基因表达的作用研究

王棋文, 李盼, 潘翠云, 韩芬霞

2019, 35(4): 64-68. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0675

摘要 ( 301 )

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探索在液压转基因中乙二醇对小鼠肝脏外源基因表达的影响。以小鼠液压转基因的条件从小鼠尾静脉注射含不同浓度乙二醇的 pEGFP-C1 质粒溶液,分别在尾静脉注射后24 h、48 h和72 h 取小鼠肝脏右叶制冷冻切片,在波长488 nm的荧光显微镜下观察,统计绿色荧光蛋白表达率;同时进行苏木素染色,进行小鼠肝脏形态结构观察。结果显示,乙二醇浓度在0.05 mol/L-0.5 mol/L 范围内,转基因后24 h时随着乙二醇浓度升高,绿色荧光蛋白阳性细胞率呈降低趋势;72 h 时绿色荧光蛋白阳性细胞率随着乙二醇浓度升高而升高,且在 72 h乙二醇浓度为 0.5 mol/L 时阳性细胞率较高。乙二醇在液压转基因中能调节外源基因的表达,使表达高峰向后推移。

牙鲆cbx2基因的分子特征与组织表达

王新艳, 张俊玲, 施志仪

2019, 35(4): 69-75. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0995

摘要 ( 335 )

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为鉴定牙鲆（Paralichthys olivaceus）色素框同源蛋白（Chromobox homolog,CBX）基因cbx2及探讨其在牙鲆性腺中的表达,通过PCR克隆和测序获得了cbx2 cDNA序列;利用多种生物信息学方法在线分析了牙鲆CBX2蛋白质的理化性质与空间结构,并比较了脊椎动物中cbx2的基因结构、氨基酸同源性、系统进化;运用RT-PCR技术分析了cbx2基因在牙鲆成体不同组织的表达情况。结果表明获得的牙鲆cbx2 cDNA序列包含1 584 bp的开放阅读框,编码527个氨基酸,其蛋白质分子量和等电点分别为56 578.98和10.03,是一种偏碱性的亲水性蛋白,该蛋白无信号肽,无跨膜区域,且编码该蛋白的氨基酸中以丝氨酸（Sr）的含量为最高;空间结构分析发现,牙鲆CBX2蛋白以α螺旋和无规则卷曲为主,其二级结构中含有1个染色质结构域和4个低复杂结构域,该染色质结构域常结合甲基化氨基酸残基。基因结构、氨基酸同源性和系统进化分析表明cbx2基因在脊椎动物进化中较为保守,牙鲆cbx2与尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）、青鳉（Oryzias latipes）的基因结构更为相似,其氨基酸同源性与杜氏鰤（Seriola dumerili）最高,为89%。RT-PCR结果显示牙鲆cbx2基因在精巢的表达量最高,卵巢次之,而在其他组织中仅有较低的表达。这些结果提示了cbx2基因在牙鲆的性腺发育中可能具有重要作用。

中华鳖MyoD1基因SNP鉴定及其与生长性状的关联分析

黄龙, 吴本丽, 何吉祥, 陈静, 宋光同, 汪翔, 张烨, 武松

2019, 35(4): 76-81. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0907

摘要 ( 334 )

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为了研究生肌决定因子1（MyoD1）基因多态性与中华鳖生长性状的相关性,采用直接测序法在MyoD1基因上共检测到6个SNP位点（T-49G、A-38G、C91T、A187T、C880T和T1522A）,其中C880T位于外显子上,属于错义突变。对从同批繁殖、同块稻田养殖的2冬龄中华鳖群体中随机选取的178只个体中各位点的基因型进行检测。结果显示,所有位点在中华鳖群体中的平均有效等位基因数、平均观测杂合度和平均期望杂合度分别为1.636 5、0.349 3和0.375 4,除A187T 位点外,其余5个位点的基因型频率分布均符合Hardy-Weinberg定律。采用一般线性模型分析各位点与中华鳖生长性状之间的相关性,研究发现,T-49G位点GG基因型个体的背甲宽显著大于TT基因型,A-38G位点AG基因型个体的背甲宽显著大于AA基因型,A187T位点TT基因型个体的体高显著大于AA基因型,T1522A位点AA基因型个体的体质量显著大于TT、TA基因型,其余位点不同基因型个体间的生长性状均不存在显著差异。T-49G、A-38G、A187T和T1522A位点与生长性状显著相关,可作为中华鳖分子标记辅助育种的候选标记。

母牦牛生殖系统中低氧诱导因子基因的表达分析

何向东, 夏忆, 吉格莫体, 王会, 字向东

2019, 35(4): 82-87. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0888

摘要 ( 325 )

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低氧诱导因子1α（Hypoxia-inducible factor 1α,HIF-1α）和2α（Hypoxia-inducible factor 2α,HIF-2α）是诱导低氧基因和修复细胞氧内环境的核心调节因子,为了研究生活在青藏高原牦牛的繁殖机能对低氧环境的适应机制,采集卵泡期的5头成年母牦牛和母黄牛的下丘脑、脑垂体、卵巢、输卵管和子宫组织,利用RT-qPCR技术检测HIF-1α和HIF-2α mRNA的表达量。结果表明：HIF-1α mRNA在牦牛输卵管中表达量最高,牦牛脑垂体和输卵管表达量极显著高于黄牛（P<0.01）。HIF-2α mRNA在牦牛脑垂体表达量极显著高于黄牛（P<0.01）,在输卵管表达量显著高于黄牛（P<0.05）。说明在低氧环境条件下,母牦牛可能通过调节生殖生殖系统中HIF-1α和HIF-2α基因的表达维持其繁殖机能。

植物NAC转录因子的研究进展

王芳, 孙立娇, 赵晓宇, 王婕婉, 宋兴舜

2019, 35(4): 88-93. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0905

摘要 ( 618 )

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NAC（NAM、ATAF1/2、CUC2）蛋白家族是植物特异性转录因子超家族,广泛存在于多样的植物中。大多数NAC蛋白具有保守的DNA结合结构域,其大约150个氨基酸位于蛋白质的N末端,并且在C末端区域具有高度可变的转录调节区域。该类家族基因在多个生物过程中发挥关键作用,如植物生长、发育和应激反应网络。因此,NAC转录因子被持续关注。近年来,尤其是近5年来对NAC的家族成员的功能研究获取了突破性的发现。总结NAC转录因子的最新研究进展,旨在为植物的遗传改良和育种提供参考。

植物钾离子通道AKT1的研究进展

杨玲琴, 刘敬, 李魏, 戴良英

2019, 35(4): 94-100. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-0033

摘要 ( 690 )

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钾（K）是植物生长发育必不可少的三大营养元素之一,在调节酶活性、膜电位、细胞内稳态和确保蛋白质稳定合成的过程中发挥重要作用。植物主要通过钾离子通道及转运蛋白介导钾离子的吸收与转运。近年来,已经分离出不同类型的钾离子通道,其中最早被发现并深入研究的钾离子通道是Shaker钾离子通道。综述了植物钾离子通道以及其分类、Shaker钾离子通道的结构特征、AKT1影响植物的生长发育、AKT1在非生物胁迫和生物胁迫中的功能和钾离子通道AKT1其中的两种调控机制,通过CBL/CIPK的磷酸化和异源聚合进行内部调控,并展望了钾离子通道AKT1后续有待研究的问题。

马铃薯淀粉合成与降解研究进展

何虎翼, 唐洲萍, 杨鑫, 樊吴静, 谭冠宁, 李丽淑, 何新民

2019, 35(4): 101-107. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0829

摘要 ( 560 )

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马铃薯是我国第四大粮食作物,其总产量占全国粮食产量的20%。马铃薯是C3作物,其淀粉含量相对较低,这与其淀粉合成和降解过程有关。与马铃薯淀粉合成的相关酶包括腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADP-glucose pyrophosphorylase,AGPase）、颗粒结合性淀粉合成酶（Granule-bound starch synthase,GBSS）、可溶性淀粉合成酶（Soluble starch synthase,SSS）、淀粉分支酶（Starch branching enzyme,SBE）和淀粉去分支酶（Starch debranching enzyme,DBE）。α-淀粉酶（α-amylase,Amy）、β-淀粉酶（β-amylase,BAM）、葡聚糖水双激酶（Glucan water dikinase,GWD）、磷酸葡聚糖水双激酶（Phosphoglucan water dikinase,PWD）和酸性转化酶（Acid invertase,AI）、中/碱性转化酶（Neutral/alkaline inverstase,NI）则与马铃薯淀粉降解有关。马铃薯淀粉合成与降解基因克隆对马铃薯品种遗传改良具有重要意义,目前部分克隆的马铃薯淀粉合成与降解基因已在增加马铃薯淀粉含量、淀粉改性和改变淀粉组分方面得到广泛应用。总结了马铃薯淀粉合成与降解酶基因的研究进展,并提出今后研究建议,旨为深入开展马铃薯淀粉改良工程研究提供参考。

CRISPR/Cas9系统中引导RNA的研究进展

李江, 耿立召, 许建平

2019, 35(4): 108-115. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0927

摘要 ( 593 )

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CRISPR/Cas9系统作为重要的一种基因编辑工具,自产生以来广泛应用于各种生物体基因组序列的精确编辑,可在特定位点产生核苷酸的删除、插入或替换,从而改变编码基因的功能。以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术将应用于包括生物育种在内的各项生物技术领域,产生新一代生物技术产品。目前关于CRISPR/Cas9的研究报道多集中于Cas9蛋白的结构功能,以及CRISPR/Cas9系统的工作原理。引导RNA（Guide RNA）作为CRISPR/Cas9系统的重要组分之一,也是基因编辑技术领域的研究热点,近来有多篇文章报道通过改良引导RNA从而提高CRISPR/Cas9的编辑效率和精确性。对CRISPR/Cas9系统中的引导RNA研究进展进行了综述,围绕引导RNA的序列组成、结构特征以及转录产生方式这3方面内容,有助于全面了解CRISPR/Cas9系统的结构特征,讨论了引导RNA对CRISPR/Cas9基因编辑效率的影响,有利于CRISPR/Cas9系统的使用。最后,展望引导RNA今后的研究发展趋势,旨在解决CRISPR/Cas9目前存在的相关问题,优化出效率更高、精度更高的基因编辑技术。

宏组学在发酵食品微生物群落研究中的应用进展

田露, 闵建红, 张帝, 龚国利

2019, 35(4): 116-124. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0914

摘要 ( 500 )

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发酵食品是人类饮食的重要组成部分,深入研究其中的微生物群落结构、代谢及其活性,对于充分探索微生物资源、促进发酵食品的质量具有深远意义。目前,随着后基因组学时代的到来,测序技术的迅猛发展及其成本的降低,主要基于宏基因组学、宏转录组学,宏蛋白质组学和代谢组学在内的宏组学技术已经应用于微生物群落的多样性、结构及潜在基因功能等方面,为发酵食品潜在分子机制的研究奠定了基础。总结了在发酵食品中应用的宏组学（宏基因组学、宏转录组学,宏蛋白质组学和代谢组学）技术。随后,对奶酪、发酵酒精饮料、发酵蔬菜、发酵茶、发酵豆制品和食醋环境中微生物群落结构和功能方面的宏组学研究进行了综述,揭示了发酵食品中有益基因和生物活性物质的来源,并简单概述了这些技术的优势及其现阶段所存在的不足,旨为未来发酵食品的科学研究和工业生产提供一定参考。

食源性致病细菌适配体生物传感器研究进展

李雪彤, 林英, 张园, 李颖, 吕淑霞, 许文涛

2019, 35(4): 125-138. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0608

摘要 ( 415 )

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食品安全是如今大众关注的焦点,而食源性致病细菌是导致食品安全问题事件频发的主要原因之一,因此需要开发一种快速灵敏便宜的检测方法,对食源性致病细菌进行监督检测。适配体是在体外基于SELEX技术,从单链寡核苷酸随机文库中筛选出的对靶标具有高亲和性、特异性的寡核苷酸（DNA 或 RNA）片段。由于食源性致病细菌的表面结构物质复杂,基于SELEX技术的适配体筛选方式被不断改良。本文介绍了几种SELEX改良技术,同时对适配体结合力的十种表征方法进行了比较,并对几种常见食源性致病细菌重要的（DNA、RNA、劈裂）适配体进行总结。由于适配体具有众多优于抗体的特性,用于食源性致病细菌检测的适配体生物传感器得到快速发展,其中电化学传感器及光学传感器应用最为广泛。对食源性致病细菌的光学适配体传感器与电化学适配体传感器的最新研究进展进行重点综述,并提出了未来适配体传感器的发展趋势,旨在为微生物检测技术开拓新领域,指引新方向。

趋磁细菌改造及磁小体功能化的研究进展

周子琦, 李舒婷, 田杰生, 贺万崇, 许文涛

2019, 35(4): 139-150. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0269

摘要 ( 543 )

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趋磁细菌（Magnetotactic bacteria,MTB）是一种可在外磁场作用下沿磁场线定向运动的革兰氏阴性菌,其体内的磁小体（Bacterial magnetosomes,BMs）是由MTB经过生物矿化合成的。BMs在MTB体内成链状排列,由外层膜和内部磁铁矿晶体构成。BMs具有大小均一,单磁畴,大的比表面积,良好的生物相容性,超顺磁性等特点被广泛应用于医疗领域。目前,基于MTB的改造方法相对较少且主要偏向于通过改变BMs的形态、组成等进一步达到改造MTB的目的。BMs的功能化策略相对较多,主要分为化学修饰和生物修饰两种。综述了MTB和BMs的基本特性及筛选技术,并着重介绍了MTB的改造方法和BMs的功能化策略,最后讨论了MTB改造和BMs功能化在实际应用中的意义以及存在的问题。展望了MTB改造和BMs功能化的发展前景,可能面临的机遇及挑战,以期能够进一步促进MTB和BMs在实际中的应用。

环境中自由及结合态雌激素的酶降解转化研究进展

余薇薇, 杜邦昊, 张敏讷, 万巧玲, 杨硕, 赵晨菊

2019, 35(4): 151-162. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0944

摘要 ( 344 )

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天然类固醇雌激素（SEs）可分为自由态（FEs）和结合态（CEs）两大类,环境中SEs的广泛存在对人类和动物的内分泌系统产生不同程度的干扰,危害生态系统的多样性及稳定性。目前,多种酶对环境中不同形态SEs的催化去除起到重要作用,总结了环境中氧化还原酶对FEs以及水解酶对CEs的去除作用,并阐述不同形态SEs的主要酶降解转化机理与路径。氧化还原酶催化FEs形成自由基,通过C-O-C、C-C共价键自耦合、相互耦合形成聚合产物,该过程易受到环境中有机质的影响;水解酶则通过解离硫酸盐或葡糖苷酸盐结合基团将CEs水解为相对应的FEs,硫酸盐结合态雌激素不易被解离,在环境中稳定性更强。讨论了酶在实际应用中存在的问题,对酶在污水及土壤环境中SEs的去除、酶的联用、固定化酶、酶工程等方面进行了展望,旨为环境中两种形态雌激素的酶降解转化研究提供理论借鉴。

燃料乙醇的发展现状分析及前景展望

曹运齐, 刘云云, 胡南江, 胡晓玮, 张瑶, 赵于, 吴蔼民

2019, 35(4): 163-169. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-1002

摘要 ( 615 )

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随着社会经济的高速发展,化石燃料不断消耗及其使用过程所带来的能源短缺、环境污染等问题日益凸显,寻找新的绿色可再生替代能源迫在眉睫。燃料乙醇作为资源丰富、积炭少、可减排温室气体及使用方便的优良燃油品质改善剂及清洁可再生能源,已成为国内外关注并推广使用的绿色燃料。主要对燃料乙醇生产技术的发展进行了综述,重点对燃料乙醇发展历程中各阶段乙醇生产的原料来源、工艺技术进行了论述,讨论了各代燃料乙醇生产过程中所遇到的瓶颈问题,并对其发展趋势进行了展望。目前,燃料乙醇的生产技术主要经历了三代发展,第一代以玉米等糖质和淀粉质粮食作物为原料的乙醇发酵已经实现商业化生产,虽然工艺成熟,但存在粮食安全问题;第二代以农作物秸秆等废弃植物纤维为原料的乙醇生产目前已具备产业化示范条件,其原料来源广泛,转化技术不断提高,最有发展前景;第三代以藻类等绿色植物为原料的燃料乙醇正处于研发阶段,是未来发展的希望。在燃料乙醇生产技术发展过程论述的基础上,讨论了目前其主要技术瓶颈及发展趋势,旨在为燃料乙醇生产的产业化、经济化及可持续化发展提供相关的理论依据。

多巴脱羧酶参与调解无脊椎动物神经内分泌免疫系统的研究进展

王凯, 李博, 于晓东, 刘睿哲, 蔺思函, 杜杰, 沈秀丽, 杜志强

2019, 35(4): 170-177. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0973

摘要 ( 369 )

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在自然界中,为了抵御外界病原体的入侵,无脊椎动物发育形成了一套完整的先天免疫防御系统。其中,多巴脱羧酶作为无脊椎动物先天免疫应答中的一种关键酶,不仅参与免疫系统的调节,同时,它催化生成的多巴胺等神经递质在神经内分泌系统中也起到了重要作用,是研究无脊椎动物神经内分泌免疫系统的理想材料。该综述介绍了无脊椎动物多巴脱羧酶的研究现状、蛋白分子结构及催化机制等理化性质,说明了其在先天免疫系统中起到的重要生理学功能。此外,也对多巴胺参与的无脊椎动物神经内分泌系统进行了概述,介绍了儿茶酚胺系统、多巴胺、多巴胺及其受体在神经内分泌系统中的作用等内容。多巴脱羧酶在自然界中广泛存在,针对于多巴脱羧酶展开的研究也十分丰富,然而,国内外对淡水小龙虾多巴脱羧酶的文献报道还是十分稀少。在我国,淡水小龙虾（Procambarus clarkii）属于甲壳类动物,是一种重要的水产经济虾类。近些年来,淡水小龙虾因受到病原菌的感染,进而导致其养殖产量下降。细菌性疾病是淡水小龙虾的主要病因,因此探究小龙虾抵御细菌的免疫机制是目前亟待解决的重要科学问题,而小龙虾多巴脱羧酶的研究可以进一步为其神经内分泌免疫系统的探索提供科学依据。

三型分泌系统效应蛋白调控细胞凋亡和焦亡的研究进展

朱平, 杜力杰, 孟昆, 薛娟, 杨瑾, 李姗

2019, 35(4): 178-187. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0897

摘要 ( 373 )

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病原菌感染对人类健康构成了严重的威胁,一类具有三型分泌系统（Type III secretion system,T3SS）的致病菌,可以通过T3SS将效应蛋白“注射”到宿主细胞中,去干扰宿主细胞的多种信号转导通路,从而促进病原菌的增殖和传播。T3SS效应蛋白对宿主的影响被广泛研究,并且不同病原菌采取相似或不同的策略,同一种病原菌的效应蛋白又具有协同或拮抗的功能。综述了T3SS效应蛋白参与宿主细胞凋亡和焦亡信号通路过程中所发挥的功能及分子机制的最新研究进展,并进行了归纳分析,旨在为T3SS效应蛋白的深入研究提供参考和思路,从而进一步推进病原菌致病机制的研究,为防治病原菌提供理论基础。

响应面法优化改性香蕉皮对Pb²⁺的吸附研究

王玉杰, 王湘君

2019, 35(4): 188-194. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0898

摘要 ( 351 )

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用海南本土天然农林废弃物香蕉皮制备的改性吸附剂,来研究其对废水中重金属铅离子的吸收效果。选用吸附剂用量、吸附时间、Pb²⁺初始浓度和溶液pH等4个单因素的影响实验,在此基础上对上述4种因素采用Box-Behnken响应面优化设计和实验。结果表明,通过响应面设计分析得到改性香蕉皮吸附剂吸附废水中重金属铅离子的最佳条件为：吸附时间为48 min,吸附剂用量为3 mg/L,Pb²⁺初始浓度为5.5 mg/L,pH值6,在此条件下Pb²⁺吸附率达到最大值96.90%,接近于理论值96.97%;吸附时间、Pb²⁺初始浓度以及吸附时间和Pb²⁺初始浓度的交互作用对Pb²⁺吸附率影响极显著（P<0.001）,溶液pH对Pb²⁺吸附率影响显著（P<0.05）;二次响应面模型的P值小于0.000 1。该模型的回归方程极显著,可用来分析改性香蕉皮吸附剂对Pb²⁺的吸附。

分子标记辅助选择不同甜瓜性别植株

范磊, 戴冬洋, 熊安平, 盛云燕, 于明珠, 秦瑛聪

2019, 35(4): 195-200. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0895

摘要 ( 332 )

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运用A和G基因鉴定甜瓜的性别类型,为甜瓜其他性状的分子标记辅助育种提供方法。根据已发表的甜瓜CmACS-7（A基因）与WIP1+Gyno-hAT（G基因）基因结构设计PCR引物,对47个重组自交系群体家系及14份甜瓜材料进行检测验证。引物CmACS-7扩增产物在383 bp进行酶切,基因型为AA不能被酶切,扩增产物均被酶切的为基因型aa,酶切位点可分辨共显性基因型;针对WIP1+Gyno-hAT基因结构设计2对引物同时扩增,扩增条带197 bp和184 bp区别G（g）基因基因型。利用自主设计的引物可用于甜瓜苗期筛选雌雄异花同株、全雌系、雄全同株和完全花植株的分子标记辅助选择育种。

多基因型黑果枸杞高效快繁体系的建立

戴逢斌, 刘丽萍, 李艾佳, 饶书培, 陈金焕

2019, 35(4): 201-207. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0849

摘要 ( 346 )

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旨为建立适用于不同种源多基因型的黑果枸杞高效稳定的组培再生体系,为工厂化育苗与大面积推广奠定基础。收集7个不同种源地的黑果枸杞种子并制备无菌苗,利用植物组织培养技术,研究不同种类、不同浓度植物生长调节剂对黑果枸杞生根和分化的影响。在黑果枸杞的茎段诱导分化培养基筛选过程中,针对黑果枸杞培养过程中容易出现的玻璃化现象,通过多种培养基比较,确定了一种最适合不同种源多基因型黑果枸杞茎段分化的培养基MS+蔗糖30 g/L+琼脂7 g/L+6-BA 0.1 mg/L;在黑果枸杞的叶片诱导分化培养基筛选过程中,通过调节生长素类物质及细胞分裂素的浓度,获得一种适合于不同基因型的黑果枸杞叶片分化的培养基MS+蔗糖30 g/L+琼脂6 g/L +NAA 0.5 mg/L+6-BA 0.5 mg/L;在黑果枸杞生根培养基的筛选过程中,通过改变生长素浓度,获得了一种最适合于不同种源多基因型黑果枸杞生根的培养基1/2MS+蔗糖30 g/L+琼脂7.5 g/L+IBA0.25 mg/L。在大规模试验的基础上,克服了不同种源黑果枸杞使用一种培养基时在生根分化过程中常出现的玻璃化、不生根、不发芽等问题,建立了适宜不同种源多基因型黑果枸杞高效稳定的组织培养再生体系。

MSTN基因编辑牛的鉴定及基因分型新方法

苏秋菊, 周翔, 李光鹏, 白春玲, 许文涛, 刘榜

2019, 35(4): 208-212. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0748

摘要 ( 325 )

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基因编辑是目前进行遗传修饰的重要手段,但因编辑时缺失的片段小而给基因编辑的鉴定和分型带来困难。该研究以肌肉生成抑制素基因（Myostation,MSTN）编辑牛为材料,建立功能核酸PCR（Functional nucleic acid PCR,FNA-PCR）方法对其进行鉴定及基因分型。针对编辑位点的两种等位基因设计两条不同的正向引物和一条共用的反向引物,其中一条正向引物是用于检测野生型等位基因,3'端终止于编辑位点,同时对它的5'端进行功能核酸接头设计;另一条正向引物用于检测编辑型等位基因,3'端跨越编辑位点向后延伸几个碱基。这种设计可使野生型和编辑型等位基因扩增产物大小不同。通过对PCR反应体系和条件的优化,建立了一种通过一次PCR反应准确对三种不同基因型进行分型的FNA-PCR新方法。检测方法灵敏度高,检测限为0.1 ng。该研究中所建立的FNA-PCR方法可用于基因编辑检测及其它小片段缺失的基因分型,具有简便、准确、灵敏、成本低等优点。

生物法制备甲壳素/壳聚糖的研究进展

王蒙, 李澜鹏, 张全, 彭绍忠, 曹长海

2019, 35(4): 213-222. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0633

摘要 ( 699 )

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甲壳素是继纤维素之后又一天然生物高分子材料,因其具有重要的物理化学性质及优良的生物相容性、安全性、可生物降解性,使其在农业、医药、食品加工、环境保护及生物技术等领域有着重要的应用。由于其强烈的氢键作用,甲壳素很难溶解,这在很大程度上限制了其应用。甲壳素经脱N-乙酰基得到壳聚糖,由于乙酰基的减少,壳聚糖分子间作用力减弱,溶解性在一定程度上得到改善,同时,由于其存在大量游离的氨基,使其在药物缓释、促进伤口愈合等医药方面有着更重要的经济价值。阐述了甲壳素的传统化学制备方法-酸碱法,该方法虽技术成熟,却仍存在能耗高、成本高、环境污染严重等诸多局限性和缺点;基于此,重点综述了绿色环保的酶法及微生物发酵法,讨论了酶法和微生物发酵方法各自的优缺点,同时归纳了甲壳素的重要衍生物-壳聚糖的生物制备方法,并分析讨论了在目前生物法制备甲壳素/壳聚糖从实验室研究到工业化过程中存在的限制性问题,进一步展望了甲壳素/壳聚糖生物制备方法的研发方向。

融合蛋白基因与抗体基因电转染CHO-S细胞的条件摸索优化

邓晓芬, 杨晓佳, 易天红, 冯英, 柯潇, 赖维莉

2019, 35(4): 223-228. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0700

摘要 ( 457 )

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旨在对编码融合蛋白和抗体的重组质粒转染CHO-S细胞的转染条件进行摸索优化,提高外源基因的转染效率,从而增加外源蛋白的表达。应用Amaxa Nucleofector-II电转仪,从电转染程序、质粒用量及细胞用量三方面着手,最终发现编码融合蛋白的重组质粒的最佳电转条件为：电转程序U-030,质粒用量20 µg/孔,细胞用量1×10⁷ 个/孔;编码抗体的重组质粒的最佳电转条件为：电转程序U-024,质粒用量15 µg/孔,细胞用量1×10⁷ 个/孔;实验结果进一步显示抗体重组质粒电转染CHO-S细胞的效果要优于融合蛋白重组质粒,利用高通量细胞筛选仪Clone Pix对转染后重组细胞的阳性克隆数进行统计,证实了该抗体重组质粒的转染效率更高。这为以后的抗体及融合蛋白重组质粒电转染CHO-S细胞提供了一定的数据支持,同时提示不同类型的细胞及外源基因,都需要设计相应的电转染实验进行条件优化,进而为获得高产稳定的生产用细胞株奠定基础。

2019, 35(4): 229-229.

摘要 ( 135 )

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