生物技术通报

亚洲棉与拟似棉远缘杂种的合成与鉴定

王一帆, 郑赟, 荣二花, 吴玉香

2020, 36(8): 1-7. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1249

摘要 ( 337 )

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以亚洲棉为母本,野生种拟似棉为父本进行远缘杂交,人工辅助授粉合成杂种F₁,验证F₁杂种的真实性,以期进一步加倍成异源四倍体新种质。采用重复授粉和赤霉素保铃等措施提高杂交结铃率,对F₁进行形态学及SSR分子标记鉴定。结果表明,F₁杂种有典型的合子后生殖隔离现象,植株培养过程中伴随有杂种致死,F₁杂种幼苗叶型大部分介于双亲之间且整体偏向于父本拟似棉;SSR分子标记结果显示杂种F₁不仅扩增出双亲的互补带,还出现了双亲没有的新带;经过统计分析发现杂种F₁中总的遗传成分比例母本占45.91%,父本占40.98%,新出现的组合带占13.11%。从分子水平证明了杂种的真实性,同时伴随的杂交过程也发生了AD基因组互作及遗传重组。

镧对铜胁迫下水稻转录组模式的调控分析

仲雨晴, 陈佳佳

2020, 36(8): 8-14. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0110

摘要 ( 377 )

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探究稀土镧对铜胁迫下水稻转录组的影响,鉴定镧在调控水稻铜胁迫应答中的关键基因和功能。利用抗氧化酶活性筛选最适铜胁迫及镧处理浓度,进行转录组测序和差异表达分析,并用qRT-PCR验证差异表达水平。对测序数据进行差异表达分析发现3 222个基因显著上调,3 798个显著下调,qRT-PCR验证了4个细胞壁防御相关基因CHIT13、Laccase、Expansin和GH3.4。功能和通路分析获得95组GO条目和112条KEGG通路,富集于激酶和氧分子结合等分子功能、细胞壁及质膜等细胞组分、次级代谢和脂质代谢等生物学过程以及苯丙烷生物合成和植物激素信号转导通路。镧通过调节细胞壁形成和组分提高水稻铜胁迫耐受性。

杉木ClKptA/Tpt1基因的克隆及其表达特性分析

杨世全, 彭丹, 费文杰, 杨丰, 屈高毅, 唐威威, 欧剑萍, 邓湘雯, 周波

2020, 36(8): 15-22. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0177

摘要 ( 345 )

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杉木是我国南方重要的速生用材树种,磷是植物生长的重要元素,但在我国亚热带地区土壤中的磷含量相对较少。为了阐明杉木在磷限制条件下怎样充分利用磷来促进杉木生长,本研究克隆了杉木磷酸转移酶基因ClKptA/Tpt1,将该蛋白与其他物种的KptA/Tpt1亲缘关系进行了分析,同时预测了该蛋白的三级结构,并在大肠杆菌中表达了该蛋白。此外还检测了ClKptA/Tpt1基因在杉木不同部位和不同浓度磷处理下的表达模式。结果显示ClKptA/Tpt1的CDS全长为1 143 bp,编码380个氨基酸,与荷花的KptA/Tpt1亲缘关系最近,与番茄的亲缘关系最远;在大肠杆菌BL21（DE3）中表达了该蛋白,其分子量为55.5 kD,ClKptA/Tpt1的氨基酸序列不具有跨膜结构,其蛋白三级结构主要以α-螺旋和β-折叠的形式存在。表达模式研究发现ClKptA/Tpt1在杉木叶中的表达量最高,在茎中表达量最低;不同浓度磷处理过的杉木中,ClKptA/Tpt1的表达量和木质素含量在一定范围内随着磷浓度的增加而增多,该结果为阐明杉木充分利用磷促进木质素合成的分子机理研究奠定理论基础。

来源于Laceyella sp.的α-淀粉酶基因克隆、重组表达及酶学性质研究

赵海燕, 宋晨斌, 刘正亚, 马兴荣, 尚会会, 李安华, 关现军, 王建设

2020, 36(8): 23-33. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1053

摘要 ( 423 )

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从土壤中筛选产淀粉酶菌株,对其淀粉酶基因进行克隆及异源表达,分析其酶学性质。采用固体淀粉筛选培养基,从安阳面粉厂附近土壤里分离得到一株产淀粉酶的菌株Laceyella sp.,编号为MF-8-1。然后利用同源克隆的方法得到淀粉酶编码基因AmyL。将AmyL与表达载体pET-22b（+）连接构建pET-22b-AmyL重组质粒,并转化至E.coliBL21（DE3）中进行表达。最后对重组酶进行分离纯化以及酶学性质测定。AmyL在E.coli中成功表达,重组酶AmyL分子量为55 kD,最适反应温度为45℃,最适pH值为6.0。在温度低于60℃时,有较好的温度稳定性;在pH 6.0-10.0内较稳定。酶的动力学研究表明,该酶的比活、K_m和V_max分别为185.39 U/mg、0.95 mg/mL、343.12 μmol/（min·mg）。结果表明,AmyL在中温碱性条件下具有高活性且保持稳定,在洗涤剂、纺织、造纸等行业具有潜在的应用价值。

解磷菌JL-1对磷矿粉降解性能的研究

李文, 王陶

2020, 36(8): 34-44. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1054

摘要 ( 353 )

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以不动杆菌（Acinetobacter indicus）JL-1为菌种,磷矿粉为磷源,测试解磷菌JL-1对磷矿粉的降解能力。通过单因素实验及响应面试验得到最优降解磷矿粉条件为：以葡萄糖为碳源,浓度为17 g/L,以质量比为1∶1的硫酸铵与酵母粉为氮源,浓度为1.2 g/L,磷矿粉添加量为2.0 g/L,温度为28℃,初始pH为7.0,接种量为1%,在此最优条件下检测动态解磷曲线,在60 h 时降解磷矿粉的效果最好,此时解磷量为4.65 μg/mL,溶磷率为2.34%,菌落数达到最高,为10.65 log（CFU/mL）,pH达到最低。砂培实验表明磷矿粉中溶解的有效磷的72.08%会被菌体直接释放出来,7.63%会储存在菌体细胞中,20.29%会被菌体同化。

巨大芽孢杆菌ZS-3溶无机磷机制及其对樟树的促生作用

钱婷, 叶建仁

2020, 36(8): 45-52. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0114

摘要 ( 398 )

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旨在探究巨大芽孢杆菌ZS-3菌株溶无机磷特性和相应的溶磷机制,为利用和提高其改善土壤中难溶磷资源的利用率提供理论依据和技术途径。通过NBRIP培养基、钼锑抗比色法、稀释涂布法、酸碱滴定法等方法测定菌株的溶磷量、菌落生长情况和可滴定酸度,通过扫描电镜（SEM）观察Ca₃（PO₄）₂表面形态特征,通过高效液相色谱法和对硝基苯磷酸二钠法测定发酵液中有机酸种类、含量和磷酸酶活性,选择2种不同类型的土壤,通过盆栽实验测定菌株ZS-3对樟树生长及土壤理化性质的影响。结果显示,菌株ZS-3在连续培养168 h期间最大溶磷量出现在培养96 h时,为188 µg/mL;菌体数量最大达2.34×10⁹ CFU/mL,出现在培养72 h时;培养初期24 h内pH下降速度最快,从初始8.06降至5.14,可滴定酸度呈缓慢上升趋势。SEM实验表明菌株ZS-3与Ca₃（PO₄）₂作用后能使其表面变得凸凹不平。ZS-3的溶磷过程中酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活性较低。ZS-3在培养过程中会产生大量有机酸,以外泌乙酸和甲酸为主,含量分别为484.12 ng/μL和255.1 ng/μL;施菌处理对2种不同类型土壤栽种的樟树都具有促生作用,土壤速效磷含量均提高且低磷土壤速效磷含量增长量更显著。菌株ZS-3能够高效溶解无机磷,促进樟树生长,有望为溶磷微生物肥料的开发提供物质资源。

一株耐受高浓度葡萄糖且产乙偶姻菌株的筛选及产物鉴定

霍明月, 张鸽, 苏玉龙, 李兴, 张海波, 峥嵘, 刘好宝

2020, 36(8): 53-60. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0119

摘要 ( 412 )

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为获得一株耐受高浓度葡萄糖且产乙偶姻的菌株,利用高糖培养基以及乙偶姻显色液从烟田土壤中筛选到一株全新菌株;将筛选出的菌株利用全基因组测序技术和16S rDNA 序列比对分析对菌株进行鉴定,并利用不同浓度葡萄糖的培养基对菌株进行耐受实验;最后,利用GC-MS（气相-质谱）将菌株的发酵产物定性分析,并对菌株进行72 h的初步发酵。结果显示,筛选获得菌株为金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）,命名为PX03。葡萄糖耐受实验中,菌株PX03在含有500 g/L葡萄糖的培养基中依然能生长,OD₆₀₀可达65;300 g/L葡萄糖浓度下生长最好,OD₆₀₀可达100。GC-MS定性结果分析发现,该菌株可产大量的乙偶姻（22.51%）和2,3-丁二醇（21.29%）,同时可产乙酸（13.97%）、3,4-二羟基-3,4-二甲基己烷-2,5-二酮（8.52%）、吡喃酮（5.24%）和3-甲基-丁酸（4.47%）等一些香气成分。对菌株的初步发酵结果显示,该菌株乙偶姻产量可达41 g/L。

白蚁肠道木质素降解菌分离鉴定及其降解特性

李锋, 黄庶识

2020, 36(8): 61-68. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0128

摘要 ( 528 )

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以白蚁肠道为菌株来源,富集分离木质素降解细菌,并进一步解析木质素降解过程。从白蚁肠道中筛选木质素降解菌,对其进行16S rRNA基因序列鉴定,通过FTIR和TGA等手段解析了该菌对木质素的降解特性。结果显示,菌株MP-132经鉴定为解鸟氨酸拉乌尔菌,以碱木质素为唯一碳源时,培养7 d后,木质素降解率可达53.2%,漆酶和木质过氧化物酶活力最大分别为32 U/L和105.6 U/L。该菌能够使苯胺蓝和天青B脱色。此外,FTIR和TGA分析结果表明细菌生物处理改变了木质素结构。较为系统揭示了菌株MP-132的木质素降解特性,为木质素资源化利用方面提供优良菌株资源。

GLN1基因过表达对提高酿酒酵母糠醛耐受性的研究

吴宇, 王金华, 赵筱

2020, 36(8): 69-78. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0033

摘要 ( 357 )

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糠醛是秸秆水解液的主要抑制物,能抑制酿酒酵母的生长和发酵性能。通过将酿酒酵母自身的谷氨酰胺合成酶基因GLN1插入载体pESC-URA,再导入原始酵母BY4741中以构建重组酵母YEA9,并对其糠醛耐受性及发酵性能进行测定。结果表明,在1.55 g/L糠醛浓度下,YEA9的生物量较BY4741提高了3.7倍,耗糖速率提高了8.6倍,最终乙醇浓度提高了9.2倍,糖醇转化率提高了10.6%,且谷胱甘肽含量提高了22.4%,NADH氧化酶酶活提高了5.1%,NAD⁺/NADH的数值无明显变化,且活性氧（ROS）的水平低于BY4741。在模拟水解液中,YEA9的生物量较BY4741提高了1.75倍,耗糖速率提高了6.1倍,最终乙醇含量提高了5.3倍,糖醇转化率提高了0.5%。综上,过表达GLN1基因能够提高酿酒酵母中谷氨酰胺合成酶酶活,增加谷氨酰胺和谷胱甘肽的含量,使得NADH氧化酶的酶活提高,降低ROS的积累,最终增强酿酒酵母的糠醛胁迫耐受能力和乙醇发酵效率。

微生物碳酸酐酶诱导CaCO₃沉淀的影响因素及生成机理

袁亮

2020, 36(8): 79-68. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1218

摘要 ( 593 )

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微生物碳酸酐酶能够加速CO₂的水合反应,对于研究全球碳循环具有重要的意义。选用一种产生胞外碳酸酐酶的细菌,研究了温度、pH值和Ca²⁺浓度对细菌生长、碳酸酐酶活性的影响。结果表明,25℃碳酸酐酶的活性最高,有利于CaCO₃的沉淀;初始pH值为8.5的偏碱性环境中,CaCO₃沉淀质量最多;当Ca²⁺浓度为50 mmol/L时,细菌的生长繁殖最好,过低的Ca²⁺浓度会影响CaCO₃的生成,而过高的Ca²⁺浓度则会严重影响细菌的生长,降低细菌的活性。最后研究了微生物碳酸酐酶诱导CaCO₃沉淀的机理,碳酸酐酶能够加速CO₂水化成HCO₃^-,在碱性环境中、钙源存在的情况下,与OH^-和Ca²⁺反应生成CaCO₃沉淀。

餐厨废弃物脱硫菌分离筛选与鉴定

王晓莉, 张文文, 吴庆, 曹云娥

2020, 36(8): 87-95. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-0825

摘要 ( 350 )

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为获得在餐厨废弃物堆肥过程中可以减少硫化氢排放的微生物。将餐厨废弃物堆肥进行富集,筛选及鉴定,初步判定菌属,将脱硫菌分别进行培养条件优化的单因素试验,以确定最佳除臭培养条件。结果显示,筛选出的两株脱硫菌分别为KW6和KSW8,KW6属于芽孢杆菌属,KSW8属于根瘤菌属。KW6在培养温度为30℃、pH 为7.5、接种量为12%的时候硫化氢去除率最高,分别为83.5%、65.3%和73.8%;KSW8在培养温度为35℃时,pH为6.5、接种量为20%的时候硫化氢去除率最高,分别为85.8%、75.8%和72.4%。KW6和KSW8与CK相比分别使硫化氢释放量平均降低了28.83%和50.08%,KW6最佳除臭培养条件为温度30℃、pH 为7.5、接种量为12%;KSW8最佳除臭培养条件为温度35℃、pH为6.5、接种量为20%。

高通量测序技术解析中学校园细菌群落的特征组成

黄婷, 方源, 冯舟, 沈和, 聂勇, 郑鑫, 汪家权, 许子牧

2020, 36(8): 96-103. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0134

摘要 ( 425 )

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中小学校园是具有人口密度大、微生物传播和交流活跃等特点的特殊人居环境。校园微生物群落组成及其传播是影响青少年健康微生物组形成和发育的重要因素。以某中学校园为研究对象,探究校园不同场所的微生物群落结构,力图初步阐明校园微生物群落及其特征分布。采集教学楼扶手、实验楼扶手门和把手、体育馆扶手、食堂门把手等人体最易接触到的物体微生物样品,采用Illumina HiSeq平台对采集的样品进行细菌 16S rRNA 基因V4区高通量测序,分析各样品的细菌群落特征。结果显示,不同场所细菌群落存在着不同的特征组成。尽管各场所物体表面的微生物主要属于变形菌门（Proteobacteria）,厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteria）等的栖水菌属（Enhydrobacter）,链球菌属（Streptococcus）,葡萄球菌（Staphylococcus）等属,但其相对丰度存在着显著的差异。例如,从食堂样品中检测到的丰度较高的不动杆菌属（Acinetobacter）和气球菌属（Aerococcus）,在教学区域场所中未发现这两类微生物。体育馆楼梯扶手表面物种多样性显著高于其他场所设施表面物种多样性。通过对校园不同场所细菌组成的初步分析,发现了细菌群落具有按场所用途进行区分的特征,推测这些特征分布应与不同类型教学与生活活动密切相关,为后续研究校园环境对青少年身体健康的影响提供了实践参考。

猪δ冠状病毒（PDCoV）N蛋白的原核表达及多克隆抗体制备

陈汭, 付嘉钰, 刘浩宇, 李成, 赵玉佳, 胡靖飞, 瞿欢, 曹三杰, 文心田, 文翼平, 赵勤, 伍锐, 黄小波

2020, 36(8): 104-110. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1196

摘要 ( 540 )

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旨在表达和纯化猪δ冠状病毒（PDCoV）N蛋白并制备该蛋白的多克隆抗体。以RT-PCR扩增PDCoV N基因并与表达载体pET-28a构建重组质粒,转化Transetta（DE3）菌株诱导表达,SDS-PAGE鉴定融合蛋白表达,以纯化的N蛋白免疫家兔制备多克隆抗体,Western blot验证兔抗血清特异性,间接ELISA测定抗血清效价。利用间接免疫荧光试验（IFA）、免疫荧光试验（IF）、流式细胞术（FCM）鉴定其诊断应用价值。重组N蛋白为可溶性表达,大小约为44 kD,制备的兔抗N蛋白抗体效价可达1∶204 800。IFA与FCM试验证实该抗体能与PDCoV特异性结合,与PEDV及TGEV无交叉反应,IF试验表明该抗体可用于检测小肠组织中的PDCoV。

Leptin过表达对猪前脂肪细胞脂滴形成的研究

胡濒月, 胡杨, 成文敏, 赵素梅, 赵红业, 魏红江

2020, 36(8): 111-119. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0072

摘要 ( 386 )

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研究Leptin过表达对猪前脂肪细胞脂滴形成的影响,旨为进一步研究Leptin与脂质代谢相关的分子机制奠定理论基础。选取Leptin过表达与野生型猪皮下脂肪组织,在无菌条件下分离前脂肪细胞进行传代培养并诱导分化形成脂滴,通过油红O和Bodipy染色后观察脂滴面积并分析脂质的含量,利用Q-PCR检测脂滴形成相关基因mRNA的表达水平。诱导4 d后可分化形成脂滴,油红O和Bodipy染色的结果显示,Leptin过表达猪前脂肪细胞脂滴数量和甘油三酯含量显著低于野生型（P<0.05）;且脂质合成相关基因PPARγ、SCAP、SREPB1和PLIN2的表达水平显著低于野生型（P<0.01）。结果表明,过表达Leptin可促使猪前脂肪细胞中PPARγ、SREPB1、SCAP、PLIN2基因的表达下调,进而抑制脂滴形成。

凡纳滨对虾黑鳃病病原的分离鉴定及耐药性分析

林嘉铭, 葛辉, 林克冰, 杨章武, 周宸, 吴建绍, 王国栋, 张哲, 杨求华, 王艺磊

2020, 36(8): 120-128. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1158

摘要 ( 468 )

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旨在鉴定凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）越冬亲虾出现黑鳃病的病原并对该病原进行耐药性分析。采用平板分离法从濒死的病虾病灶（鳃丝）分离到一株优势菌株,综合菌体的形态学鉴定以及真菌ITS-rDNA基因序列进行分析。结果显示,优势菌株与腐皮镰刀真菌（Fusarium solani）的序列同源性达99％以上,构建的系统发育树与腐皮镰刀真菌聚为一类,最终确定分离的优势菌株为腐皮镰刀真菌。进一步根据柯赫氏法则进行人工感染试验,证实其为病原菌且具有较强的致病性,病虾出现黑鳃,以5.0×10⁵ CFU/mL浓度感染的对虾（25 µL/尾）7 d致死率为53.33%。选取11种常见药物,采用琼脂稀释法和参照美国国家临床试验标准委员会（NCCLS）的M38-A2方案进行药物敏感试验,初步筛选后发现该菌株对克霉唑、益康唑、特比萘芬、制霉菌素、那他霉素、酮康唑等6种药物敏感,且益康唑的最小抑菌浓度（MIC）为1 μg/ mL,特比萘芬MIC为4 μg/ mL,对克霉唑、那他霉素的MIC为8 μg/mL,对咪康唑、伊曲康唑的MIC为16 μg/mL。本研究确定了分离到的优势菌株的致病性、耐药性和分类地位,为凡纳滨对虾越冬亲虾黑鳃病的防控提供了参考。

重组人骨桥蛋白在哺乳动物细胞中的表达、纯化和活性研究

周美琪, 肖欣怡, 杨卓一, 白思益, 陈会, 袁运生

2020, 36(8): 129-135. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0053

摘要 ( 411 )

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旨在运用哺乳动物表达载体的瞬时转染技术,转染人类胚胎肾细胞（Human Embryonic Kidney 293E,HEK293E）,分泌性表达和纯化带His标签的重组人骨桥蛋白（Recombinant Human Osteopontin,rhOPN）,并研究其促结肠癌以及非小细胞肺癌细胞增殖功能。合成和构建OPN融合6×His标签重组蛋白的表达载体pcDNA3.1-OPN,利用聚醚酰亚胺（Polyetherimide,PEI）瞬时转染法将pcDNA3.1-OPN转染到HEK293E细胞中,并用镍亲和层析柱对rhOPN进行纯化。SDS-PAGE电泳和Western Blot被用来检测纯化后的rhOPN蛋白在凝胶上的迁移率和纯度。此外,ELISA方法被用于测定rhOPN与抗OPN抗体间的结合能力,并用CCK-8（Cell Counting Kit-8）方法初步研究rhOPN蛋白对结肠癌及非小细胞肺癌细胞增殖的影响。结果显示,通过将pcDNA3.1-OPN瞬时转染HEK293E细胞,成功表达和纯化出纯度达95%的rhOPN,且rhOPN可以被抗OPN抗体很好的识别。rhOPN被证实在36 μg/ml浓度时即可显著促进体外培养的HT29细胞增殖,在20 μg/mL时能够促进体外培养的非小细胞肺癌H1299及HCC827细胞增殖。运用哺乳动物细胞瞬时转染技术,在HEK293E细胞中成功表达并纯化出高纯度的rhOPN蛋白,并发现rhOPN可以显著促进结肠癌及非小细胞肺癌细胞增殖,具有良好的生物学活性。

植物中Remorin蛋白的研究进展

胡小倩, 张颖翌, 李鑫, 闫海芳

2020, 36(8): 136-143. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1185

摘要 ( 1060 )

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Remorin蛋白是一种与质膜/脂筏相连定位在膜微区的植物特异性寡聚丝状蛋白家族。Remorin蛋白在C端结构上具有保守的 coiled-coild模体,可根据此特点鉴定潜在的Remorin蛋白家族,而N端变化较大,决定了其功能多样性。Remorin蛋白在植物生长发育、信号转导和胁迫应答方面起着至关重要的作用。对Remorin蛋白在植物器官形成、提高作物产量、信号转导、抗逆胁迫、抗病性等方面的研究进行综述。旨为Remorin蛋白参与植物发育和抗逆胁迫的作用机制提供新思路,有利于培育具有高产、优质和高抗逆性状的优良作物。

植物高亲和钾离子转运蛋白HAK功能研究进展

苏文, 刘敬, 王冰, 李魏, 戴良英

2020, 36(8): 144-152. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0152

摘要 ( 497 )

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钾（Potassium,K）是植物生长发育重要的营养元素,素有“抗逆元素”和“品质元素”之称。在低钾环境下植物主要利用高亲和的转运蛋白进行钾离子的吸收和转运,KUP/HAK/KT作为植物体内钾离子高亲和转运蛋白家族中最大,成员最多的家族,在植物高亲和转运钾离子过程中发挥关键作用。系统阐述了植物KUP/HAK/KT家族的基本情况及其分类、高亲和钾离子转运蛋白HAK的系统发育分析、HAK转运蛋白在提高植物钾吸收,影响植物生长发育,增强植物抵抗生物胁迫和非生物胁迫能力等方面的功能研究,最后展望了钾离子转运蛋白HAK后续有待解决的问题。深入了解HAK钾转运蛋白在植物体内的作用机制对于有效提高钾肥的利用效率,提升作物产量与品质,促进农业发展等方面具有重要的现实意义。

植物中硫化氢和一氧化氮信号的交互作用

孙玉莹, 邱雪梅, 叶芯妤, 李忠光

2020, 36(8): 153-161. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0084

摘要 ( 382 )

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植物在整个生长、发育和响应环境胁迫过程中,涉及多种信号分子如钙（Ca²⁺）、活性氧（ROS）、硫化氢（H₂S）和一氧化氮（NO）等的交互作用。近年来,H₂S和NO都被认为是植物中重要的第二信使,参与种子的萌发、植物的生长与发育和对环境胁迫的响应和适应,并且在这些生理过程中,存在H₂S和NO信号的交互作用。基于H₂S和NO信号的最新研究进展,对H₂S和NO信号在植物中的合成和分解代谢,以及它们在植物细胞中的动态平衡进行了讨论,并对植物中H₂S和NO信号的交互作用,即二者的化学反应、作用于共同的靶分子、调节彼此代谢酶和其他信号途径等方面进行了归纳和总结。

硝酸根调控植物开花和产量分子机制的研究进展

宫伟, 余健源, 张曦, 单晓昳

2020, 36(8): 162-172. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0141

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选育早熟高产的新品种是作物遗传育种研究的重要方向。氮素是植物生长发育不可或缺的大量元素,也是调控植物开花时间和种子产量最为重要的营养元素。硝酸根（NO₃^-）是植物获取氮素的主要来源。其作为营养物质和信号分子,通过转运、代谢和信号转导等多种方式参与调控植物开花和产量。对模式植物拟南芥、水稻和其他主要农作物中硝酸根调控植物早熟高产的分子机制进行了较为全面的概括和阐述,以期为合理利用氮肥、提高氮素利用效率和培育早熟高产作物新品种提供理论参考。

miR172参与植物发育调控的研究进展

徐子涵, 胡凤荣

2020, 36(8): 173-184. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0181

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microRNAs（miRNAs）是一类长度为19-25 nt的非编码小分子RNA,在转录后水平调控植物的生长发育、信号传导及逆境响应等多个过程,现已成为生物学研究的热点。miR172是植物中一个保守的miRNA家族,通过调控APETALA2类基因,在植物的开花诱导、花器官形态建成、果实成熟、叶片和根的生长等各器官的发育过程中起到重要作用。鉴于此,综述了近20年miR172在植物营养器官、生殖器官及其他器官的发育,以及在发育阶段过渡中的功能,讨论了其他因素对miR172的影响,以期为深入解析miR172及其靶基因的作用机理和分子调控网络提供参考。

嗜热性木质纤维素酶在纤维素乙醇生产中的研究进展

刘登, 刘均洪

2020, 36(8): 185-193. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1267

摘要 ( 331 )

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聚焦于嗜热性木质纤维素酶在纤维素乙醇生产中的应用,归纳了限制纤维素乙醇商业化的技术瓶颈,简单介绍了嗜热性木质纤维素酶的特点,重点介绍了嗜热性木质纤维素酶在筛选、修饰、固定化、异源表达、代谢调控以及协同作用中的研究进展,讨论了嗜热性木质纤维素酶在纤维素乙醇生产中发挥的作用。最后,提出了嗜热性木质纤维素酶在纤维素乙醇生产中面临的问题并展望了其应用前景。

癌症中microRNAs和表观遗传之间的相互调控作用

唐德平, 姚慧慧, 唐金舟, 毛爱红

2020, 36(8): 194-200. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-0960

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与基因DNA序列发生变化一样,表观遗传畸变也是决定人类癌症发生的关键因素之一。最近,越来越多的研究发现,microRNAs 参与调控表观遗传,并与表观遗传形成一个相互作用的复杂调控网络。已有研究表明,表观遗传修饰,如DAN甲基化和组蛋白修饰,能够影响microRNAs的表达;反过来,microRNAs也可通过靶向表观遗传的关键酶来调控表观遗传。对microRNAs和表观遗传之间的相互作用调控回路进行综述,重点阐明在人类癌症中表观遗传如何影响microRNAs表达及microRNAs又是如何控制表观遗传的,并对表观遗传和microRNAs相互调控的临床转化意义进行讨论。

小分子物质与适配体的相互作用规律

彭媛媛, 肖星凝, 朱龙佼, 陶晓奇, 许文涛

2020, 36(8): 201-209. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1106

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经过近30年的发展,核酸适配体已逐渐成为生物、医药、材料、物理等众多学科领域关注的热点之一。小分子物质的痕量检测也在各个领域中意义重大,故有必要了解小分子与适配体的作用方式及规律。从小分子物质的分类出发,归纳整理小分子物质与适配体的作用规律,阐述现有小分子与核酸相互作用的研究方法,并探讨不同靶标分子与适配体相互作用的类型。研究发现适配体链段倾向于“缠绕”靶标小分子,使其“镶嵌”于核酸结构中。小分子化合物往往利用氢键结合适配体,两者间还存在疏水和静电相互作用。金属类靶标分子则与适配体的嘧啶基团上带负电的部分结合。分类整合小分子与适配体的作用方式及结合位点,以期为小分子适配体的发展起到一定的借鉴意义和指导作用。

基于石墨烯和功能核酸的Ag⁺荧光检测方法

吴雪琪, 张立佩, 曹阳, 文晓刚, 周小红

2020, 36(8): 210-216. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1248

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基于核酸适配体错配结合Ag⁺的原理,利用石墨烯对单链DNA和双链DNA结合力的不同,设计开发了C-Ag⁺-C和石墨烯结合的新型荧光传感器,并建立了一种高灵敏度、快速、便捷的荧光检测方法,实现了turn on形式的Ag⁺检测。在优化条件下,检测Ag⁺的线性范围为150-400 nmol/L,检出限为23 nmol/L。该方法在饮用水的实验样品中Ag⁺加标检测的回收率达到96.6%,具备用于实际样品分析的能力。

核酸适配体侧流层析分析技术在真菌毒素检测中的应用

赵颖, 王楠, 陆安祥, 冯晓元, 郭晓军, 栾云霞

2020, 36(8): 217-227. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-0830

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侧流层析分析技术（Lateral flow chromatography analysis technique,LFAs）具有简单、快速、经济、高效等特点,可以非实验室条件下快速呈现检测结果。核酸适配体作为新型“化学抗体”,具有体外合成,易于修饰和批次差异小等特点。适配体侧流层析分析技术是将侧流层析技术和适配体结合而研发的一种新型快速检测技术。可用于食品安全、环境和临床分析等领域的污染物的定性、半定量和定量检测。综述了近年来利用适配体结合荧光、纳米金和磁珠等标记物,通过光学、比色、表面增强拉曼散射的检测方式在真菌毒素快速检测领域的应用,旨在为适配体侧流层析生物传感技术的设计提供参考。

干细胞技术在地方猪种质资源保护中的应用前景

孙嘉栋, 孙晓凤, 李兰, 沈伟, 程顺峰

2020, 36(8): 228-234. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0014

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我国是养猪大国,拥有全球1/3猪种质资源。但近年来,我国地方品种猪养殖量急剧减少,部分品种几近灭绝,地方猪种遗传资源多样性遭受严重破坏,优质基因不断流失。如何有效保护和保存这些优良种质资源是非常紧迫和关键的问题。目前猪种质资源保护包括原位保存、精液和胚胎冷冻保存、DNA文库保种和体细胞冷冻保存等,但都存在一定局限性。干细胞是一类可以自我更新并具有分化潜能的细胞群体,它不仅能分化成不同类型的细胞,还可以通过分裂维持自身群体稳定。在小鼠和猪等动物上,利用干细胞已成功获得健康后代。最近,以干细胞研究为引领的种质资源保护新浪潮正在兴起,干细胞技术将成为我国地方猪种质资源保护的新手段。

基于CRISPR/cas9系统高效编辑小鼠Galt基因

岳鹏鹏, 郭俊璠, 于鸿浩, 付灿, 王小燕, 高进涛

2020, 36(8): 235-342. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0237

摘要 ( 487 )

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GALT基因突变是人类I型半乳糖血症的主要病因。拟通过CRISPR/cas9系统打靶小鼠Galt基因以模拟人GALT基因突变,从而为建立精准模拟I型半乳糖血症的动物模型奠定基础。首先分析了我国I型半乳糖血症GALT基因的致病突变位点,并将其定位在小鼠Glat基因上,作为小鼠Galt基因的拟突变位点,然后根据拟突变位点区域的序列设计了sgRNA导向序列,构建sgRNA表达质粒,将其与cas9表达质粒共转染小鼠3T3细胞,通过嘌呤霉素和杀稻瘟菌素筛选阳性转染细胞,提取阳性细胞基因组DNA,PCR扩增打靶位点的DNA片段,通过TA克隆测序鉴定基因编辑情况并分析编辑效率。结果表明,3个sgRNA导向序列均可以通过CRISPR/Cas9系统高效编辑小鼠Galt基因,编辑效率为100%。

2020, 36(8): 236-239.

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