生物技术通报

植物miRNA作用方式的分子机制研究进展

张翠桔, 莫蓓莘, 陈雪梅, 崔洁

2020, 36(7): 1-14. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0262

摘要 ( 888 )

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miRNA是一类真核生物中广泛存在的约20-24个核苷酸长度的内源单链非编码RNA分子。植物miRNA通过剪切mRNA或抑制翻译负调控基因表达,在细胞增殖分化、个体生长发育和抵御逆境胁迫等生理过程中发挥重要作用。自2002年首次发现植物miRNA以来,miRNA迅速成为植物分子生物学领域的研究热点,数十年的研究已经使植物miRNA生物发生、降解、调控植物生长发育等机制及作用得到了清晰的阐述;但是对植物miRNA作用机制的认知仍然处于初级阶段,尤其是miRNA介导翻译抑制的分子机制仍有待挖掘。概述了植物miRNA介导的mRNA剪切和翻译抑制的研究历史和最新进展,探讨了两种机制的影响因素和相互关系,并提出了未来的研究方向和思路,以期为深入了解植物miRNA的作用机制及促进miRNA的基础研究和实际应用提供理论依据。

植物非经典生长素信号转导通路解析

马军, 徐通达

2020, 36(7): 15-22. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0523

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植物激素生长素参与调控植物生长发育的各个过程,包括胚胎发育、器官发生和向性运动等。植物通过协调生长素的合成代谢、极性运输以及信号转导来实现对不同生长发育过程的精准调控。生长素的功能依赖于其信号被感知后经由信号转导通路转换为下游复杂多样的反应。经典的生长素信号转导通路阐明了细胞核内从SCF^TIR1/AFB受体到Aux/IAA蛋白的泛素化降解最终通过ARF转录因子调控基因转录的完整生长素响应过程。该核内信号通路揭示了生长素转录调控生长发育的诸多分子机制,但植物生长发育调控过程中仍有许多生长素响应过程无法通过该经典信号通路解析。重点阐述生长素非经典信号通路的调控机制及其对植物生长发育的重要作用,并讨论和展望生长素非经典信号通路研究目前所面临的挑战以及研究前景。

DNA鸟嘌呤四联体研究进展

冯逸龙, 张文利

2020, 36(7): 23-31. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0205

摘要 ( 646 )

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鸟嘌呤（G）四联体（G-quadruplex,G4）,是指在DNA或RNA链中,富含G碱基的区域通过Hoogsteen氢键配对使G环互联形成的一种四链二级结构。人和动物的研究结果表明,G4广泛参与了DNA复制、转录、翻译和端粒结构维持等一系列基本的生物学功能。相比之下,植物G4生物学功能研究严重滞后。综述了人和动物DNA G4的研究方法,生物学功能及其可能的作用机制等研究进展;总结了植物G4的研究现状及其可能的生物功能;最后展望了G4在人类疾病诊断和治疗,农用物分子育种等方面的应用前景。

镉胁迫后旱柳转录组变化分析

曹继敏, 李双财, 何德

2020, 36(7): 32-39. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1018

摘要 ( 397 )

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随着重金属镉（Cd）应用范围的扩大,土壤Cd污染问题日益严重。以具有植物恢复潜力的旱柳（Saliz matsudana）作为研究对象,探究不同浓度的Cd胁迫后旱柳无性系1 d、7 d和30 d后基因表达与代谢通路的变化。转录组测序结果表明：共获得102 595个Unigenes,相同浓度不同时间的差异基因总数为26 623和32 154个;相同时间不同浓度的差异基因总数为8 550、3 444和11 428个。从中筛选得到与Cd胁迫响应密切相关的基因25个,其中金属硫蛋白、ABC转运蛋白、锌和锰转运蛋白等基因的表达不仅会随着Cd胁迫浓度变化而且同时受到胁迫时间的改变而发生改变;油菜素内酯合成通路的3,6-脱氧油菜素淄酮酶（ROT3）和黄酮类化合物合成通路的黄酮醇合成酶（FLS）、黄烷酮-3-羟化酶（F3H）均明显上调。此外旱柳响应Cd胁迫的GO条目主要集中在代谢过程、细胞过程、膜、细胞器、细胞、细胞部分、催化活化和结合蛋白上,参与这些GO条目的差异表达基因数随着Cd浓度和胁迫时间的增加而增加。通过转录组测序分析旱柳Cd胁迫后的响应机制,旨为旱柳修复土壤Cd污染提供理论指导。

番茄抗黄叶卷曲病相关基因Ty-6的克隆、序列分析及表达特性

朱晓林, 魏小红, 王宝强, 王贤, 张朝阳

2020, 36(7): 40-47. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1042

摘要 ( 455 )

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进一步从分子水平探究番茄黄叶卷曲病,扩展其抗病基因库。通过克隆番茄黄叶卷曲病相关基因Ty-6,利用生物信息学方法对其编码蛋白一级结构、二级结构及三级结构进行序列分析,构建进化树,最后通过感染黄叶卷曲病毒,检测Ty-6基因在番茄不同时期不同组织中的表达特性。Ty-6基因共编码305个氨基酸,其编码产物属于碱性蛋白,二级结构以无规则卷曲为主,预测蛋白定位于细胞质膜上;且含有51个磷酸化位点与39个糖基化位点;启动子区主要以TATA-box为主,且含多个光响应、茉莉酸、水杨酸以及脱落酸等诱导基因表达的元件;系统发育分析结果表明其与马铃薯的亲缘关系最近;q-PCR显示在感染病毒后叶中该基因的表达量明显高于对照,且具组织表达特异性。Ty-6基因的研究不仅扩展了育种者可用的Ty基因工具包,也提供了一种抗病的可行思路。

VHA-c2&c4双基因沉默株系拟南芥对NaCl与ABA的响应

苏杰, 郭荣起, 高阳, 于秀敏, 李国婧, 王瑞刚

2020, 36(7): 48-54. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0098

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研究液泡H⁺-ATPase c亚基基因（VHA-c2和VHA-c4）在植物生长发育及响应非生物胁迫过程中的功能,构建拟南芥VHA-c2&c4的 RNAi表达载体,通过浸花法转化野生型拟南芥。利用卡那霉素筛选纯合体株系,进行半定量PCR鉴定,并对其进行NaCl和ABA胁迫处理。获得7个T₂代双沉默基因纯合体株系,其VHA-c2和VHA-c4的mRNA表达水平均低于野生型。挑选沉默效率较高的3个株系进行NaCl和ABA处理,在NaCl处理下,它们的主根相对伸长量和种子萌发率均小于对照,表明VHA-c2&c4沉默株系对NaCl胁迫作用敏感。ABA处理下,子叶的展开程度和主根相对伸长量均比对照高,表明VHA-c2&c4沉默株系对ABA抑制作用不敏感。NMT试验表明ABA促进了双沉默基因纯合体株系的H⁺内流能力。推测VHA-c2和VHA-c4的转录水平影响了植物对盐胁迫和ABA介导的信号转导途径的响应。

中间锦鸡儿CiNAC038启动子的克隆及对激素响应分析

红格日其其格, 王燕飞, 高仙灵, 庞彩霞, 尚晓蕊, 李国婧, 王瑞刚

2020, 36(7): 55-61. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1078

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NAC转录因子家族是植物中特有的、家族数目较多的一类转录因子家族,对植物生长发育起重要作用。了解CiNAC038的表达调控分子机制,为中间锦鸡儿CiNAC038功能研究奠定基础。以中间锦鸡儿为植物材料,通过染色体步移法克隆启动子序列,并对启动子序列上的响应元件进行分析。构建GUS表达载体,并转化拟南芥,对拟南芥的组织特异性进行表达分析,用ABA诱导转基因植株,研究ABA与CiNAC038的关系。结果显示,克隆了1 800 bp的CiNAC038启动子序列,该启动子包含多种顺式元件。成功构建植物表达载体ProCiNAC038∶GUS,通过浸花法转化至野生型拟南芥。GUS组织化学染色结果显示,转基因拟南芥幼苗根部染色较深,胚轴无染色;成熟期转基因拟南芥的叶脉、果荚两端、花瓣、花药等组织染色较深,茎无染色。CiNAC038启动子驱动的GUS报告基因主要在植物叶片、根和花的组织器官表达。进一步ABA诱导表达分析发现,GUS染色随着浓度增加颜色越浅。CiNAC038启动子是ABA抑制型启动子。

不同调控元件及组合对烟草外源蛋白瞬时表达的效果分析

刘文浩, 王瑞丰, 刘琬琳, 许杰

2020, 36(7): 62-71. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1226

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植物瞬时表达是一种高效快速获得外源基因表达的方法,该系统主要应用于蛋白互作研究、调控元件功能分析、蛋白亚细胞定位和蛋白制剂合成等方面。为了进一步提高外源基因在瞬时表达体系中稳定表达效果,本研究对瞬时表达载体的多种作用元件及转化条件进行优化。首先,我们在目前最常用的双元表达载体pCambia1300骨架上,分别添加可增强特异性转录和稳定蛋白表达的新的调控元件,构建pREU-EF、pREUR-EF和pREUR-p24-EF重组表达载体,并且通过定性和定量方法分析不同元件组合、不同菌液浓度对报告基因eGFP表达的影响。激光共聚焦显微镜观察结果证明3个重组载体可在烟草叶片的细胞膜、细胞质和细胞核中快速表达报告基因;定量PCR分析表明3个重组载体中报告基因在转录表达水平上分别比原pCambia1301-eGFP载体提高了4倍、20倍和28倍;蛋白水平分析表明烟草叶片转化48 h后,pREUR-EF外源蛋白表达量明显高于pREU-EF;并且当菌液注射液浓度OD₆₀₀= 0.4左右时,外源蛋白的表达效率最高。此外,我们还进一步把改造后的瞬时表达重组载体运用到双荧光素酶（Dual-Luciferase）报告系统中,实验证明改造后的瞬时表达重组载体可以更加快捷和有效地用于转录调控分析。因此,烟草瞬时表达载体中作用元件增加和优化组合,可以有效地提高外源蛋白的表达。

高效价猪圆环病毒Ⅱ型Cap蛋白多克隆抗体的制备及应用

张文, 刘照贞, 李俊硕, 商营利

2020, 36(7): 72-79. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1209

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猪圆环病毒（Porcine circovirus,PCV）衣壳蛋白（Capsid protein,Cap）是病毒主要的抗原蛋白,在病毒感染和宿主免疫应答中起重要作用。为了制备抗PCV2b Cap蛋白的高效价多克隆抗体,利用大肠杆菌表达系统对不含核定位信号肽的PCV2b Cap进行了原核表达,获得了可溶性重组蛋白。将纯化后的重组蛋白免疫新西兰白兔,制备抗血清,并进一步以辛酸-硫酸铵沉淀法提纯IgG。ELISA检测显示所制备抗体效价可达到1∶10⁷,表明抗体具有较高效价。应用该抗体对人工感染PCV2b的PK-15细胞、小鼠组织进行了免疫印迹、间接免疫荧光和免疫组织化学检测,结果表明该抗体在多种检测方法中均能与目的抗原发生特异性结合。该研究制备的高效价抗体为PCV2b的临床检测及科学研究提供了候选工具。

牦牛FAF1基因的分子特征及其在不同阶段卵巢、输卵管、子宫中的表达

王静瑜, 王萌, 潘阳阳, 王靖雷, 张瑞, 马睿, 胡学权, 仇晓飞, 崔燕, 余四九, 徐庚全

2020, 36(7): 80-89. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-0958

摘要 ( 353 )

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FAF1（Fas-associated factor-1）在多种细胞中可与Fas蛋白结合,介导细胞凋亡的启动,其基因突变可导致分裂期胚胎死亡。旨在探索牦牛FAF1基因的分子特征及其在不同阶段的生物学作用。试验选取雌性牦牛3个不同时期（卵泡期、黄体期和妊娠期第3个月,以下将妊娠期第3个月简称为妊娠期）的卵巢、输卵管和子宫,克隆牦牛FAF1基因,采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）、免疫组织化学和Western blot（WB）方法对其基因和蛋白的表达水平进行检测和定位。成功克隆出牦牛FAF1基因的编码区（CDS）,长度为1 953 bp（GenBank登录号：MK416195）,编码650个氨基酸,基因特征分析显示该基因具有高度保守性,其编码的蛋白为含5个蛋白结合位点的非跨膜、可溶性蛋白,主要分布于细胞核（52.2%）、线粒体（26.1%）、细胞质（13.0%）、高尔基体（4.3%）、细胞骨架（4.3%）。qRT-PCR结果显示：卵巢中FAF1基因在卵泡期表达最高,妊娠期次之,黄体期最低;输卵管中黄体期最高,子宫中卵泡期最高,妊娠期次之,黄体期最低;蛋白水平显示：妊娠期输卵管和子宫FAF1蛋白相对表达量显著高于卵泡期和黄体期,卵巢在黄体期的表达量最高,卵泡期次之,妊娠期最低。免疫组织化学（Immunohistochemistry,IHC）结果显示不同阶段FAF1蛋白在同一组织中表达部位并无明显的差异,在卵巢中主要表达部位为卵巢生殖上皮、颗粒细胞、卵泡膜细胞和黄体细胞（黄体期）;在输卵管中主要表达部位为黏膜上皮细胞;在子宫中主要表达部位为子宫内膜细胞、子宫腺。FAF1基因和蛋白的表达存在显著差异,揭示其对牦牛的生殖生理调控具有重要意义。

高通量筛选地衣芽孢杆菌DW2高产杆菌肽诱变菌株

米粱波, 曾伟主, 黄科学, 王得明, 堵国成, 周景文, 陈坚

2020, 36(7): 90-96. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0080

摘要 ( 366 )

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杆菌肽是一种广泛使用的广谱多肽抗生素,其作为次级代谢产物具有复杂的生物合成过程。以杆菌肽工业生产菌株地衣芽孢杆菌DW2作为研究对象,采用ARTP诱变和基于流式细胞仪的高通量筛选策略,获取杆菌肽高产菌株。通过筛选确定了8#6D、7#5E、6#7E、5#8D和2#5F 5株高产菌株,相对出发菌株分别提高20.9%、20.9%、20.8%、19.7% 和22.2%,杆菌肽的最高效价达到912 U/mL。高通量筛选操作简单、安全,结合流式细胞仪高流速分选,可快速实现杆菌肽产量提高。

西藏湖泊放线菌的分离鉴定及抗菌活性测定

潘文娟, 林家富, 王小桃, 郭义东, 褚以文, 刘超兰

2020, 36(7): 97-103. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-0970

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勘探西藏湖泊沉积物样品中放线菌资源并进行抗菌活性研究,以期发现可以产生新颖活性物质的药用放线菌资源。采用4种分离培养基,以稀释涂布法对西藏地区7个湖泊沉积物样品中的放线菌进行分离,通过分离菌株16S rRNA基因序列分析确定种属分类。采用纸片扩散法进行体外抗菌活性测定,以感染病原菌的秀丽隐杆线虫模型进行体内抗菌活性测定。结果显示,分离获得73株放线菌,分属于4个目5个科8个属,其中链霉菌属和小单孢菌属为优势菌属。至少对一种检定菌表现为阳性的菌株有55株,阳性率为75.3%。8株放线菌具有线虫体内抗菌活性,其中菌株PF188的体内外抗菌活性较好,其16S rRNA基因序列与最近有效菌株Nonomuraea guangzhouensis NEAU-ZJ3^T的相似度为98.13%,为Nonomuraea属潜在新种。西藏湖泊沉积物含有丰富的放线菌资源,是新抗生素发现的潜在药源。

石楠锈孢锈菌重寄生菌的鉴定及产毒培养基筛选

隋国强, 张登云, 孔磊, 陈玉惠, 李靖

2020, 36(7): 104-111. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1154

摘要 ( 373 )

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将3株重寄生拟盘多毛孢PG52、PG53和PG90鉴定到种,筛选出三者最佳产毒培养基,旨为毒素的分离鉴定奠定基础。通过PAUP软件构建系统发育树,并结合形态特征将3株拟盘多毛孢鉴定到种;以不同培养基制备的粗提物处理石楠锈孢锈菌和茶藨生柱锈菌的锈孢子,利用台盼蓝染色法和生测法筛选最佳产毒培养基。分子鉴定结果显示PG52与PG90属于同一个分支,与Pestalotiopsis kenyana和Pestalotiopsis Oryza在同一个大分支,PG53与Pestalotiopsis telopeae在同一个分支;从形态特征来看,PG53的形态与Pestalotiopsis telopea的形态描述基本一致;PG52和PG90的形态特征与Pestalotiopsis kenyana的形态描述一致;PG52于改良Fries培养基制备的粗提物处理孢子效果最好,PG53于改良M-1-D培养基制备的粗提物处理孢子效果最好,PG90于改良M-1-D培养基制备的粗提物处理孢子效果最好。PG52和PG90同属一种拟盘多毛孢菌为Pestalotiopsis kenyana;PG53为Pestalotiopsis telopeae的菌株。PG52菌株的最佳产毒培养基为改良Fries培养基;PG53菌株的最佳产毒培养基为改良M-1-D培养基;PG90菌株的最佳产毒培养基为改良M-1-D培养基。

聚羟基丁酸酯合成引发的高密度生长大肠杆菌的多位点突变分析

陈桥, 吴海英, 王宗寿, 谢雨康, 李宜青, 孙俊松

2020, 36(7): 112-118. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0004

摘要 ( 350 )

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聚-3-羟基丁酸酯（PHB）的合成可以通过在重组大肠杆菌中过表达phaCAB操纵子实现。提升菌株的性能被认为是降低PHB生产成本的关键因素之一。在大肠杆菌S17-3中表达PHB的合成质粒pBhya-CAB,却可以自发实现菌株的高密度生长,摇瓶生长时的最高OD₆₀₀可达40左右。全基因组扫描测序和转录组测序分析比对表明,一些编码碳代谢流相关蛋白如磷酸葡萄糖异构酶（pgi）和6-磷酸葡萄糖脱氢酶（zwf）发生了阅读框序列或转录水平的改变。在S17-3中敲除zwf会导致转化菌株生长密度的降低,而在模式大肠杆菌BW25113中敲除pgi则会引起转化子的生长密度变高,揭示了S17-3高密度生长与自身碳代谢流的优化密切相关。

雷公藤红素与凋亡蛋白突变体通过强化Nur77诱发凋亡通路发挥协同抗肿瘤作用

尹晓梦, 曹雪玮, 王富军, 赵健, 张惠展

2020, 36(7): 119-129. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-0944

摘要 ( 313 )

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雷公藤红素（Celastrol）和凋亡蛋白（Apoptin）均可通过Nur77信号通路介导肿瘤细胞凋亡,Celastrol与含有商陆皂苷甲（EsA）的Apoptin突变体tApoptin（简称为tApoptinE）联用是否具有高效的抗肿瘤活性及其协同作用的分子机制值得研究。通过MTT法检测药物联用后对肿瘤细胞增殖的抑制活性,流式细胞术和免疫印迹（Western blot）技术分析药物联用的分子机制。结果显示,Celastrol浓度≥ 300 nmol/L时可以显著提高tApoptinE对肝癌细胞SMMC-7721生长的抑制活性;上述联用条件下两种药物联合作用指数（Combined index）均小于1,其中,Celastrol（600 nmol/L）与tApoptinE联用的协同效果最显著;流式凋亡分析揭示联合用药强化了对细胞的凋亡效应;Western blot分析表明两种药物协同作用于共同的Nur77通路,促进更多的Nur77被磷酸化,磷酸化的Nur77显著调控Caspase和Bcl-2家族蛋白的表达,强化了细胞凋亡途径。上述两种药物联合使用后通过强化Nur77诱发的细胞凋亡通路,进一步诱导肿瘤细胞凋亡,从而发挥协同抗肿瘤作用。

一株耐盐真眼点藻（Eustigmatos sp.）的户外培养及油脂提取工艺研究

李涛, 赵伟, 杨冰洁, 陈子硕, 吴华莲, 吴后波, 向文洲

2020, 36(7): 130-138. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1050

摘要 ( 326 )

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真眼点藻（Eustigmatos）具有生长速率快、可以积累高含量油脂等特性,受到藻类学家的关注,评价它的户外生产性能和探索油脂提取工艺是实现其产业化的关键。利用自制的平板光生物反应器,通过测定生长、脂类积累及脂肪酸组成,评价一株分离自宁夏地区的耐盐真眼点藻（Eustigmatos sp. SCSIO-45821）的户外生长特性及乙醇提油可行性。结果显示,真眼点藻SCSIO-45821可以利用户外平板光生物反应器进行培养,6 cm光径反应器有利于生物质和二十碳五烯酸积累,平均生物质和二十碳五烯酸产率分别为93.5 mg/L·d和0.6 mg/L·d,而在促进油脂积累方面,4 cm光径反应器更加具有优势,平均油脂产率达到22.0 mg/L·d。利用100%乙醇、常温下提取真眼点藻油脂可以获得94.3%的提取率,所提油脂含有超过70%的中性脂与4.0%的EPA,但藻油需要进行精炼和脱色处理。户外平板光生物反应器是一种较理想的真眼点藻培养装置,但需要根据目标产物选择合适的光径,乙醇可以作为真眼点藻的油脂提取溶剂。

我国禽流感病毒防控研究态势及热点分析——基于OIE禽流感参考实验室影响力视角

乌吉斯古楞, 李晓曼, 张学福

2020, 36(7): 139-147. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0514

摘要 ( 353 )

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为了探究我国在禽流感防控研究方面的现状和趋势,挖掘研究热点,基于Web of Science数据库和incoPat数据库,从文献计量视角通过3个分析维度（影响分析、主题分析、知识扩散分析）对我国禽流感病毒防控研究态势及热点进行分析。选取1个国内OIE禽流感参考实验室以及3个与OIE禽流感参考实验室中类似规模、相似学科的国际顶尖科研团队作为对标团队,通过定标比超分析揭示我国禽流感防控研究态势及热点。结果表明：（1）在影响分析维度,我国的禽流感防控研究整体上已列入国际前列,相关高水平研究内容具备一定领域前沿性。我国高被引论文数量较多,在论文增长率上有优势;专利被引频次表现优异,但专利强度表现不足;（2）在主题分析维度,我国主要研究与研发热点涉及“诊”和“防”两类。研究内容主要围绕结合基因编辑技术、分子流行病学等研究禽流感病毒性状、传播发病机制等研究内容;研发内容主要围绕动物流感制剂制作、疫苗株研发制备、蛋白芯片制备检测等技术有研发;（3）在知识扩散分析维度,我国在禽流感流行病学及传播机制方面的研究对H5和H7相关病原学等有一定引领性。在疫苗研制方面,我国的H7亚型疫苗相关研究有一定引领性。

植物去甲基化酶ROS1的研究进展

王杰, 解莉楠

2020, 36(7): 148-157. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1017

摘要 ( 551 )

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DNA甲基化状态是由从头合成的甲基化、维持型甲基化和DNA主动去甲基化动态调控的结果,由不同调节途径靶向各种酶的催化。5-甲基胞嘧啶DNA糖基化酶/裂解酶ROS1（REPRESSOR OF SILENCING1）是一种DNA去甲基化酶,能够通过启动碱基切除修复途径完成DNA主动去甲基化。介绍了植物中DNA主动去甲基化途径中的去甲基化酶和调节因子;ROS1介导的DNA主动去甲基化的途径;DNA主动去甲基化酶ROS1在各种植物不同发育过程中的作用,包括负调控印记基因表达和种子休眠、调控水稻籽粒品质、影响植物气孔发育等。

植物内生真菌产多糖类天然产物研究进展

潘峰, 侯凯, 刘云, 吴卫

2020, 36(7): 158-169. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1104

摘要 ( 535 )

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植物内生真菌作为一类重要的微生物资源,不仅可在植物组织内生活且不引起植物病变,还能产生大量具有活性的天然产物。植物内生真菌多糖作为一类重要的大分子天然产物,越来越多证据表明其具有重要的研究价值。植物内生真菌的来源、培养和发酵,植物内生真菌均一多糖的理化性质和结构特征等都与其多糖的生理活性密切相关。为此,从菌株选择、培养条件、多糖分离纯化、理化特征、生物活性和对植物的作用等方面对植物内生真菌多糖的研究进行了综述,以期为植物内生真菌多糖的生理生化作用、开发等深入研究提供参考。

植物对缺磷和铝毒协同进化应答的分子生理机制

吴佩, 李浩, 早浩龙, 王宇蕴, 杨建立, 汤利, 范伟

2020, 36(7): 170-181. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1211

摘要 ( 362 )

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酸性土壤占世界潜耕性土壤的50%,而缺磷（P）和铝（Al）毒是酸性土壤限制植物生长的两大营养逆境因子。有机酸、激素和铁（Fe）稳态在植物响应2种胁迫的信号交互和协同进化中扮演核心作用。系统综述了有机酸分泌、STOP1/ALMT1和STAR1/ALS3多效性调节、激素信号转导和细胞壁相关激酶在调控植物根发育和根构型以改善酸性土壤P有效性和Al耐性的分子生理机制,并对该领域发展前景进行了展望。

非生物胁迫下植物组蛋白修饰参与基因表达调控的研究进展

赵琳, 王璞, 吴琦, 宋瑞瑞, 兰韬, 云振宇

2020, 36(7): 182-189. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-0880

摘要 ( 421 )

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植物生长过程中不可避免的要面对不利的环境因素,它们已经进化出了灵活的基因表达重编程机制应对干旱、高盐、冷、热或洪涝等非生物环境胁迫。近年来,随着表观遗传学研究的不断深入,发现组蛋白翻译后修饰特性会受环境胁迫的影响而改变,启动相关胁迫应答基因表达,或者充当胁迫应答转录因子的下游参与调控转录活动,组蛋白修饰已经被证实在植物逆境的响应过程中起着至关重要的作用。主要综述了非生物胁迫下植物组蛋白修饰参与基因转录应答的最新进展,以期为植物非生物胁迫耐受性的相关研究提供参考。

废油脂生物合成聚羟基脂肪酸酯的研究进展

潘兰佳, 李杰, 林清怀, 汪印

2020, 36(7): 190-199. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1119

摘要 ( 479 )

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聚羟基脂肪酸酯（PHA）是微生物细胞内合成的高分子生物聚酯,当培养基中生长所必需的营养物质含量有限,而碳源物质过多时,会促进PHA的积累。众多PHA产品均具有生物可降解性以及优异的物理化学特性,有望替代传统塑料从而减少“白色塑料垃圾”的产生。但是较高的生产成本限制了PHA进一步的产业化和大规模应用。利用廉价易得的原材料作为微生物的碳源制备PHA是降低生产成本的有效途径之一。废弃油脂作为碳氢化合物,具有良好的微生物利用潜力。目前,以废油脂为原料、通过微生物合成可生物降解塑料已成为研究热点。该方法不但可以降低PHA的生产成本,解决废油脂的处理和高值化利用问题,还可以替代部分传统塑料的使用,符合我国绿色循环可持续发展的战略。文章系统总结了PHA的种类和应用,利用废弃油脂微生物合成PHA的最新进展以及微生物胞内PHA的提取方法,并对其合成PHA的有效实现和发展前景进行了展望。

生物技术修复盐碱化草地研究进展

郭伟, 薛帅, 张哲超, 刁风伟, 胡杰, 张敏, 刘美淳, 丁胜利, 贾冰冰, 史中奇

2020, 36(7): 200-208. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0413

摘要 ( 544 )

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随着气候不断变化和社会经济的高速发展,我国草地生态系统的盐碱化情况日益严重,草地的盐碱化不但会严重威胁当地的生态安全还会制约牧区社会经济的发展,对盐碱化草地进行修复势在必行。生物修复是一种成本低、成效显著、对环境影响小的技术,近年来在盐碱化土壤修复研究领域备受关注。综合介绍了植物修复、微生物修复、植物-微生物联合修复等3种生物修复技术领域主要开展的研究内容及应用情况进展,重点分析和探讨了植物促生菌和AM真菌在提高牧草耐盐碱胁迫和促进盐碱化草地土壤植物修复效率中的作用和潜在应用前景,旨在为盐碱化草地的修复治理奠定理论基础和提供研究思路,对盐碱化草原生态系统的恢复具有十分重要的实际意义。

抗虫转基因甘蔗的培育及其抗性丧失的防控策略

冯翠莲, 张树珍

2020, 36(7): 209-219. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1265

摘要 ( 395 )

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由于甘蔗存在遗传背景复杂和抗虫种质资源缺乏的问题,造成甘蔗常规抗虫育种远远落后于其他作物的现状。基因工程为抗虫甘蔗的育种提供了一条崭新的途径。经过资料收集和整理并结合作者所在研究团队的研究成果,综述了近年来国内外抗虫转基因甘蔗的培育现状。首先介绍了甘蔗转基因遗传转化系统及其转基因的遗传稳定性研究的新发展,然后重点介绍了国内外在抗虫转基因甘蔗研究方面取得的突破性研究进展,尤其在通过Bt基因的改造和抗虫基因聚合等策略来防止转基因甘蔗的抗虫性下降甚至丧失等方面进行了详细的阐述,旨在为今后抗虫转基因甘蔗的育种工作提供参考。

利用高效的大片段DNA回收方法改良Fosmid文库的构建

张翠翠, 赵胜, 王越, 张鹏, 常玉晓

2020, 36(7): 220-227. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-0935

摘要 ( 327 )

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外源DNA插入片段为40 kb左右的Fosmid文库在基因组学研究中有广泛的应用,但长期以来,40 kb外源片段的分离与纯化依赖于传统的切胶并电洗脱至透析袋的方法,难以得到足够量的DNA片段,极大降低Fosmid文库构建的成功率。通过改进全自动核酸/蛋白质回收系统SageELF的操作流程,建立一种简单、便捷、高效地回收40 kb左右DNA片段的方法,并用其成功地构建高质量的Fosmid文库。从文库中随机挑选的25个单克隆,经过测序及酶切分析,发现该文库中插入的DNA片段大小为37.9 ± 5.2 kb。以上结果表明,利用改良的操作方法回收40 kb基因组DNA,操作简捷、高效,片段大小精准;另外,用该DNA片段构建的Fosmid文库,插入片段比较集中,有利于后续的基因组学分析。

用于Escherichia coli O157∶H7直接快速检测的倏逝波荧光核酸适配体传感器研究

方顺燕, 宋丹, 刘艳萍, 徐文娟, 刘佳瑶, 韩向峙, 龙峰

2020, 36(7): 228-234. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1132

摘要 ( 339 )

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通过融合倏逝波荧光光纤传感器和特异性核酸适配体的优势,提出了一种基于倏逝波荧光原理及其与病原菌尺寸效应的Escherichia coli O157∶H7（E.coli O157∶H7）直接快速检测方法。基本原理是当一定浓度荧光标记E.coli O157∶H7核酸适配体加入样品检测池时,倏逝波激发荧光分子发出荧光,利用倏逝波全光纤生物传感器即可实现荧光信号的定量检测;当荧光标记的核酸适配体与E.coli O157∶H7混合后加入样品检测池,因倏逝波渗入深度仅为100 nm,导致特异性结合E.coli O157∶H7的核酸适配体标记荧光分子不能被激发,从而使得检测荧光信号降低;利用荧光信号强度与E.coli O157∶H7浓度的比例关系即可实现其定量检测。结果表明：该方法检测E.coli O157∶H7的检测限可达610 CFU/mL,线性检测区间为1.1×10³-1.4×10⁷ CFU/mL。实际水样加标回收率在40%-180%之间,相对标准偏差在10%之内,水样基质对E.coli O157∶H7的检测没有明显影响。本研究建立基于倏逝波荧光原理及其与病原菌尺寸效应的生物传感分析方法具有普适性,仅需使用不同荧光标记的生物识别分子即可实现其他病原菌的直接快速检测。

细胞特异性核酸适配体的筛选及评价策略

余韩洁钰, 朱丽叶, 陈旭, 贺晓云, 许文涛

2020, 36(7): 235-244. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1115

摘要 ( 354 )

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细胞特异性核酸适配体作为一个细胞表面信息的识别分子受到了广泛关注,其筛选有别于普通的小分子和大分子,在筛选过程中细胞活力的保持,死细胞干扰的去除及最终适配体运用的可行性等都较为重要。细胞适配体的筛选始终是研究的一个重点,基于细胞表面标志物、全细胞、组织和体内几个方面来揭示其筛选方式,同时将筛选出的适配体从亲和力、特异性、细胞活力、临床组织和体内可行性几个方面进行评价,以期为细胞适配体的筛选和评价方式提供一定参考。

2020, 36(7): 245-248.

摘要 ( 116 )

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