生物技术通报

不同抗、感水稻品种对褐飞虱肠道菌群的影响

李海超, 谢飞, 张园琦, 关若冰

2021, 37(3): 1-9. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0797

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本研究旨在探究取食不同抗性水稻品种对褐飞虱肠道菌群多样性及丰度的影响。将生长一致的3龄褐飞虱若虫分别置于高抗水稻品种RHT、高感水稻品种TN1以及中等抗性水稻品种ZH11,取食1 d和3 d后,分别对褐飞虱肠道进行取样,提取总DNA并通过HiSeq 2500平台对肠道细菌16S rRNA-V4区进行测序。对测序结果进行分析,统计不同样本中肠道微生物操作分类单元（operational taxonomic unit,OTU）数量,并在不同等级的分类阶元上统计细菌组成、丰度及Alpha多样性。对取食3种不同抗性水稻品种的褐飞虱肠道菌群特有及共有OTUs进行统计,并对丰度较高及显著差异菌群进行统计分析。褐飞虱每个肠道样本获得70 000余条有效序列,根据序列相似性聚类成一定数目的OTUs。褐飞虱分别取食RHT、TN1、ZH11水稻 1 d后的样本中,共有的OTUs数目为213个,特有的OTUs数目分别为424、77和130个。取食3 d后的样本中,共有的OTUs数目为217个,特有的OTUs数目分别为140、162和63个。对不同菌群含量进行分析发现,不动杆菌属Acinetobacter及沃尔巴克氏体属Wolbachia是含量较高的两类优势菌,其中不动杆菌属在取食RHT的褐飞虱肠道中的含量低于取食TN1及ZH11的褐飞虱肠道中的含量。同时,对319个属的细菌物种在分别取食RHT,TN1和ZH11的褐飞虱样本中的含量进行分析,发现了8类差异显著的物种。褐飞虱能够通过改变肠道细菌组成响应不同抗性水稻品种。研究结果为进一步挖掘褐飞虱体内肠道菌群在响应水稻抗性过程以及开发基于微生物资源进行褐飞虱防控提供参考。

苦荞转录因子FtMYBF的克隆、亚细胞定位及表达分析

孙小倩, 王佳蕊, 陈庆富, 李洪有

2021, 37(3): 10-17. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0861

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R2R3-MYB转录因子SG7亚家族成员在植物黄酮醇生物合成中具有极其重要的调控作用。探究苦荞中SG7 R2R3-MYB转录因子在黄酮醇生物合成中的功能,为苦荞黄酮醇生物合成的分子调控机制研究奠定基础。采用RT-PCR技术从苦荞中克隆到一个前期经转录组与代谢组联合分析鉴定到的SG7 R2R3-MYB转录因子,命名为FtMYBF。利用生物信息学、亚细胞定位、基因共表达、基因表达量与总黄酮含量相关性对该基因进行了分析。结果表明,FtMYBF全长CDS序列为1 119 bp,编码372个氨基酸。蛋白多序列比对和系统进化树分析表明,FtMYBF属于R2R3-MYB SG7亚家族成员。亚细胞定位显示,FtMYBF蛋白定位于细胞核。基因共表达分析表明,FtMYBF与多个苦荞黄酮醇生物合成结构基因共表达。基因表达量与总黄酮含量间相关性分析表明,FtMYBF在不同组织部位表达量与总黄酮含量高度正相关。FtMYBF属于R2R3-MYB SG7亚家族成员,是一个核定位转录因子,其可能通过正调控苦荞黄酮醇生物合成结构基因的表达来正调控苦荞黄酮和黄酮醇的生物合成。

柽柳ThWRKY4转录因子结合ARR1AT元件调控基因表达

徐红云, 张恩辉, 于存

2021, 37(3): 18-26. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0917

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筛选和鉴定ThWRKY4能够特异性结合的顺式作用元件,并研究其对下游基因的表达调控,为了解WRKY转录因子调控基因表达的作用机制奠定基础。利用酵母反式单杂交、酵母单杂交、烟草瞬时转化和染色体免疫共沉淀技术分析ThWRKY4蛋白对ARR1AT元件的结合特性及对基因的表达调控情况。结果表明,ThWRKY4能够结合一个新的顺式作用元件ARR1AT（AATCG）;ThWRKY4能够特异性结合ARR1AT元件,而不能结合ARR1AT的突变元件AM1-AM5（CCTCG、AACCG、AATAG、AATCA、CCCAA）;ThWRKY4能够特异性结合含有ARR1AT元件的启动子片段而驱动报告基因的表达,而未能结合缺失ARR1AT元件的启动子片段。ThWRKY4能够于植体内结合ARR1AT元件调控下游基因的表达。

解淀粉芽胞杆菌HR-2的分离鉴定及对水稻稻瘟病菌的拮抗效果

李瑾, 彭可为, 潘求一, 朱哲远, 彭迪

2021, 37(3): 27-34. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0970

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稻瘟病是一种严重威胁全球粮食安全的水稻真菌病害。本研究采用平板对峙法从湖南岳阳地区筛选出1株对水稻稻瘟病菌具有高效拮抗活性的菌株HR-2。通过形态特征验证、16S rRNA、gyrA和tuf基因序列比对分析,鉴定该菌株为解淀粉芽胞杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）。抑菌广谱性测定结果表明菌株HR-2对水稻稻瘟病菌、油菜菌核病菌和番茄青枯病菌均有较强的拮抗效果,抑制率分别为82.34%、72.32%和72.64%。盆栽试验结果显示,菌株HR-2 10倍稀释液和100倍稀释液对水稻稻瘟病的防治效果分别达到63.81%和40.77%,其中HR-2 10倍稀释液的防效与50 mg/L嘧菌酯的防效相当。试验结果表明解淀粉芽胞杆菌菌株HR-2抑菌谱广,尤其对水稻稻瘟病具有显著的防治效果,可为抗稻瘟病生物防治药剂的开发奠定基础。

芽胞形成相关基因缺失对解淀粉芽胞杆菌生物量及胞外酶表达的影响

李昕悦, 张金方, 徐小健, 路福平, 李玉

2021, 37(3): 35-43. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0852

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解淀粉芽胞杆菌作为公认的安全生产宿主菌（GRAS）,在高效表达异源蛋白方面具有巨大的发展潜力和应用前景。本研究以解淀粉芽胞杆菌TCCC111018为出发菌株,通过敲除芽胞形成相关基因（spo0A,sigF和sigE）,构建了一系列突变菌株（BAΔspo0A,BAΔsigF,BAΔsigE）,并对突变株生物量和胞外酶表达量进行分析比较。结果表明,与出发菌株BAΔupp相比,菌株BAΔspo0A的生物量及胞外酶表达量显著降低,BAΔsigE无明显变化,而菌株BAΔsigF的生产性能有显著提升,菌体生长的稳定期延长约6 h,产酶时间提前,耐酸性α-淀粉酶与碱性蛋白酶酶活分别提高了25.2%和21.3%,该菌株的成功构建为工业酶生产宿主提供了新的选择,也为异源酶的高效生产提出了一种新的策略。

黑曲霉单宁酶基因Tan2克隆与表达

李红叶, 陈立佼, 刘明丽, 郭天杰, 王道平, 潘映红, 赵明

2021, 37(3): 44-52. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0800

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单宁酶（Tannase,EC 3.1.1.20）能水解单宁中的酯键和羧酚酸键,产生没食子酸以及对应醇,在食品、饮料、饲料、制药、医药、化妆品等各类工业中应用广泛,也在普洱茶发酵中具有重要作用。从普洱茶发酵中分离的黑曲霉菌株PU001中克隆得到单宁酶基因Tan2,并连接到表达载体pCold-Ⅰ构建BL21-pCold Ⅰ原核冷诱导表达系统,转化至感受态大肠杆菌BL21中,SDS-PAGE与质谱鉴定均表明单宁酶Tan 2表达成功,旨在为进一步研究该酶在普洱茶发酵中的作用机制以及其他领域的应用奠定基础。

微白黄链霉菌G-1发酵液抗真菌特性研究和发酵条件优化

高振峰, 赵佳

2021, 37(3): 53-64. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0419

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为明确微白黄链霉菌（Streptomyces albidoflavus）G-1发酵液抗真菌特性和较优发酵条件,本研究采用平板对峙法、生长速率法、单因素试验、RDA分析和响应面CCD设计分别对其抗真菌特性、产抗菌物质关键限制因子和发酵条件较优组合进行了探究。结果表明：S. albidoflavus G-1发酵液对马铃薯早疫病菌、西瓜枯萎病菌、小麦赤霉病菌、辣椒枯萎病菌、黄瓜疫霉病菌和桃褐腐病菌具有较好抑菌效果,抑菌率均可达70%;发酵液在≤80℃、紫外照射24 h、pH 3-13和稀释100倍条件下仍可保持70%以上抑菌率;产抗菌物质关键限制因子为初始pH值、温度、麦芽糖和马铃薯;较优发酵条件为8%麦芽糖、马铃薯16.5%、初始pH 6.5、温度30℃、转速160 r/min、发酵5 d,且在该条件下可使抑菌率提高14.46%。说明菌株G-1发酵液具有良好的抑真菌稳定性,且优化后的发酵条件可使菌株G-1在较低成本和较短时间内产生大量抗菌物质,研究结果为其后期田间应用和规模化发酵奠定了理论基础。

一株α-苯乙胺的微生物降解菌的优选及其最佳生长条件研究

丁丽, 曾萍, 成璐瑶, 宋永会, 胡丽娜

2021, 37(3): 65-74. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-0858

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针对磷霉素制药废水处理难的问题,采用生物强化处理技术,在前期获得两株磷霉素制药废水中α-苯乙胺降解菌P1和P2的基础上,优选出一株α-苯乙胺优势降解菌,并对其最佳生长条件进行研究。结果表明：两株菌P1和P2中优势降解菌为P2;其最佳生长条件为：接种量20%,温度35℃,pH 7;P2的降解效率受传代次数的影响,传代17代以后P2开始出现缓慢的退化现象;将α-苯乙胺优势降解菌投至实际磷霉素制药废水中,α-苯乙胺降解效率为76%。

产碱杆菌Alcaligenes sp.KS-85来源肌酸酶活性中心的关键氨基酸功能研究

郝俊尧, 马富强, 杨广宇

2021, 37(3): 75-83. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0830

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肌酸酶（Creatinase,EC 3.5.3.3）水解肌酸生成尿素和肌氨酸,是肌酐多酶级联检测中的关键酶。为进一步解析产碱杆菌来源肌酸酶的催化机理,利用蛋白质同源建模、分子对接、丙氨酸扫描技术分析了酶与底物的相互作用,并聚焦于酶活性中心4个功能未知的保守位点Phe64、Asp102、Phe252、Phe321,通过将氨基酸残基定点突变为6种具有代表性的氨基酸,结合生化实验对其功能进行解析。经研究,所有突变体的k_cat值大幅度降低;除6个突变体：F252A、F252S、F252Y、F252W、F321A、F321Y的K_M值降低,其余突变体的K_M均提高。结构分析表明Phe252通过与Tyr259形成的π-π堆积稳定酶-底物复合体;Asp102通过与Arg66,Gly322的氢键相互作用稳定酶反应的过渡态;Phe321,Phe64位于底物两侧,通过疏水侧链的排斥作用及空间位阻影响底物的定位。本研究通过对活性中心氨基酸残基的功能解析,为肌酸酶的催化机制解析和分子改造奠定了基础。

定向进化提高来源于Arthrobacter ramosus 的MTHase的热稳定性

陈春, 宿玲恰, 夏伟, 吴敬

2021, 37(3): 84-91. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0910

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麦芽寡糖基海藻糖水解酶（maltosyltrehalose hydrolase,MTHase）是以淀粉或麦芽糊精为底物制备海藻糖的关键酶之一。来源于Arthrobacter ramosus的MTHase,表达量好,比活高,但热稳定性差,限制了其工业化应用。采用定向进化技术,筛选得到L137M和A216T两个突变体,在60℃下,野生型和两个突变体的半衰期（t_1/2）分别为15.5、20.5和23.3 min,L137M和A216T的t_1/2分别比野生型提高1.3和1.5倍。进一步考察了L137M、A216T和野生型酶在60℃分别和同样来源于Arthrobacter ramosus的麦芽寡糖基海藻糖合成酶（maltosyltrehalose synthase,MTSase）复配制备海藻糖,在相同的加酶量下,野生型、L137M和A216T的海藻糖转化率分别为51.3%,52.6%和55.7%,两个突变体的转化率都比野生型提高,说明突变体提高的热稳定性有利于海藻糖的转化率。

固定化小球藻产氧及光合速率的研究

芦尚德, 刘婧婧, 冯一平, 赵鹏, 徐仰仓

2021, 37(3): 92-98. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0860

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通过对固定化小球藻产氧及光合速率的研究,进一步解决水产养殖水体溶解氧不足的问题,为生物增氧技术投入使用奠定基础。固定化具有较高的生物量及生物活性,在研究中被广泛使用。运用固定化技术对固定化小球藻产氧及光合速率进行了研究,结果表明,固定化小球藻具有较好的生物量及生物活性,海藻酸钠+羧甲基纤维素钠+硅藻土作为固定化基质有利于小球藻的放氧,其最高放氧量介于第3-4天,对于1 L水体增氧的最适固定化小球藻体积为150 mL,固定化小球藻的光合速率明显高于游离态小球藻。固定化技术增加了小球藻生物量和生物活性,具有较好的生物增氧特性,是较好的生物增氧材料。

日本转基因作物安全管理制度概况及进展

黄耀辉, 焦悦, 付仲文

2021, 37(3): 99-106. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0604

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日本目前没有实行转基因作物的商业化种植,但是每年会从美国、巴西及加拿大进口大量的转基因玉米、大豆和油菜籽等转基因作物,有些情况与我国非常相似。日本现行的转基因作物安全管理制度是按照转基因作物的特性和用途,将转基因生物安全管理分为实验室研究阶段安全管理、食品安全评价、饲料安全评价和环境安全评价4个阶段,也类似于我国实行的分类、分级、分阶段安全评价管理政策。2020年初,日本制定了有关基因编辑食品和农产品的指南,这对我国制定相关安全管理指南有一定借鉴意义。本文介绍了日本转基因作物研发和应用、转基因作物的安全管理、进口产品追溯以及基因编辑管理情况,旨在全面了解日本的转基因作物安全管理制度。

作物分枝的分子调控研究进展

周希萌, 付春, 马长乐, 王兴军, 赵传志

2021, 37(3): 107-114. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0906

摘要 ( 408 )

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分枝的数量及角度是决定作物株型的重要农艺性状。有效分枝数决定着作物的穗数或荚果数,进而决定着作物的产量;而分枝角度与光合效率、种植密度和抗病性密切相关,不仅影响作物的产量,也会影响作物的品质。由于分枝在作物生产中具有十分重要的作用,吸引了越来越多的研究者的注意,多个与分枝性状相关的关键基因被鉴定,分枝数目调控的分子机制研究取得了重要进展。过去的研究表明作物分枝受严格的遗传调控,同时也受环境条件的影响。综述了与作物分枝性状相关的基因克隆、表达、功能和分子调控机理方面的研究进展,以及环境因素对分枝的影响,探讨分枝调控在作物品种改良中的应用。

植物蔗糖转运蛋白表达的调控因素与分子机制

王洁, 蔡昱萌, 张楠, 张雅丽

2021, 37(3): 115-124. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1027

摘要 ( 529 )

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植物光合作用的产物主要以蔗糖的形式在植物体内进行从源到库的运输。蔗糖转运蛋白是此过程的重要参与者,其表达和调控与植物中光合作用产物的分配紧密关联,从而调控着植物的生长发育、结果结实、抗逆抗病等性状。蔗糖转运蛋白的表达受到植物发育时期、外界环境条件及激素的影响。蔗糖转运蛋白的调控机制有转录因子的调节、基因内部序列调控、蛋白质的磷酸化、蛋白之间的相互作用及质子转运体的活性调节等。综述了国内外对蔗糖转运蛋白表达与活性的调控因素及机制等最新的研究内容,以期为从多角度上探索植物蔗糖转运蛋白的功能和调控机制提供相关研究信息和思路。

植物应答铝毒的分子机制研究进展

黄凯, 张红宇, 张菡倩, 李元, 祖艳群, 陈建军

2021, 37(3): 125-135. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.2020-0901

摘要 ( 520 )

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酸性土壤中的铝毒是限制农业生产和作物产量的主要因子之一,不同植物对铝毒响应不同。外部排斥机制和内部耐受机制是植物抗铝毒的最主要的两种生理机制。综述了铝毒对植物的危害;外源添加调节因子在植物缓解铝毒中的作用;耐铝基因的功能和转录调控;以及微生物群落在铝离子胁迫下对植物的影响;展望了未来的研究方向,并希望为之后相关研究提供依据。

ERF转录因子调控生物胁迫反应的研究进展

邵文靖, 石洁, 张普, 郎明林

2021, 37(3): 136-143. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0736

摘要 ( 1057 )

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ERF家族是植物所特有的APETALA2 / 乙烯响应因子（APETALA2 / ethylene-responsive factor,AP2 / ERF）转录因子家族的一个主要亚家族,其成员结构特点是仅含有 1个58-60 个氨基酸组成的AP2 / ERF结构域。有关该家族成员的大多数研究集中在与寒、旱等非生物胁迫方面,最近越来越多的研究表明ERF在植物抵御病虫侵害等生物胁迫方面也发挥着重要作用。ERF亚家族成员通过结合下游互作基因启动子区域的GCC box元件,从而激活或抑制这些病程相关基因的表达。同时ERFs参与水杨酸（salicylic acid,SA）、茉莉酸（jasmonic acid,JA）、乙烯（ethylene,ET）及过氧化氢（H₂O₂）等多种激素的信号途径,通过相互促进/拮抗高效协调体内不同激素抵御病原菌的入侵,提高植物的抗病、抗虫性。本文综述了ERF 转录因子的结构功能特点、在不同植物抗生物胁迫中的调控方式,以及其通过协调不同激素信号途径相互作用来提高植物抗病虫的最新研究进展,并对其应用前景进行了展望。

乙烯受体在果实成熟及花衰老中的研究进展

王露露, 耿兴敏, 许世达

2021, 37(3): 144-152. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0856

摘要 ( 639 )

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乙烯受体是乙烯信号转导网络的第一个转导元件,通过调控受体基因的表达,可以调节植物对乙烯的敏感性,以调控果实的成熟及花衰老进程的响应。随着人们对乙烯受体研究的深入,乙烯受体突变体及受体抑制剂在采后果实和切花保鲜上的应用已受到广泛关注。就近年来关于乙烯受体的相关研究进展进行综述,重点介绍了乙烯受体的分子调控机制及乙烯受体在果实成熟和花衰老中的应用,并对今后乙烯受体的研究方向作了展望,以期为进一步研究提供参考。

环境胁迫下内生菌与宿主代谢相互作用研究进展

马勤, 雷瑞峰, 迪力热巴·阿不都肉苏力, 穆耶赛尔·奥斯曼, 祖力胡玛尔·肉孜, 安登第

2021, 37(3): 153-161. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0973

摘要 ( 456 )

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植物体内成分是实时反映其生理状态的最直接指标,是其遭受生物或非生物胁迫应激状态的体现,微生物与植物的共生抗逆亦由代谢的重置与调控得以实现。内生菌可以自身细胞功能或代谢产物调控宿主代谢,其自身可产生独特的、显著区别于宿主的代谢成分参与抗逆;而宿主内环境的长期“驯化”亦可改变内生菌的表型和代谢。较全面地分析了植物与微生物共生抗逆在代谢层面的相互作用,旨为同一领域工作者提供有价值的参考。

木质纤维素预处理及高值化技术研究进展

翟旭航, 李霞, 元英进

2021, 37(3): 162-174. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0892

摘要 ( 877 )

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木质纤维素生物质是地球上最丰富的可再生生物资源。随着化石能源的消耗及环境的污染,以取代石化燃料为目标的由生物质向生物燃料的转化受到了广泛的关注。木质纤维素有很强的天然抗降解屏障,需先通过物理、化学及微生物等手段进行预处理,进而以更低的成本和更高的效率转化为生物燃料及其他高附加值产品。本文在总结酸碱等传统预处理方法优缺点的基础上,综述了各种组合预处理对这些传统预处理方法的改进,以及γ-戊内酯预处理、低共熔溶剂预处理、微生物联合体生态位预处理这些新型预处理技术的研究进展,总结了木质素高值化过程中木质素的保护、解聚、改性的新方法,指出了预处理方法在工业生产中的应用及不足,以期为木质纤维素生物质转化的研究提供参考。

大肠杆菌高效合成L-苯甘氨酸的研究进展

陶宇丞, 吕旭冰, 程圣杰, 王彦雯, 王文峰, 焦朕, 王鹏超

2021, 37(3): 175-184. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0779

摘要 ( 664 )

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自然界存在着多种氨基酸,除用于蛋白质合成的20种外,大量用于合成具有生物活性的物质,广泛应用于食品、医药等多个领域。其中,非天然芳香族氨基酸L-苯甘氨酸作为一种重要的组成单元广泛的应用于盘尼西林、维吉霉素S、原始霉素I等β-内酰胺类抗生素的生物合成当中。目前L-苯甘氨酸主要通过化学法合成,但该方法合成收率低、污染大,且不易得到单一手性的化合物。由于生物合成L-苯甘氨酸具有反应条件温和、产物立体选择性好的优势,因此受到了广泛的关注。通过对L-苯甘氨酸两条生物合成途径的解析,合成所需相关酶的筛选及辅因子平衡再生等,逐步形成了以苯乙酮酸、扁桃酸和L-苯丙氨酸为底物的合成线路。主要对L-苯甘氨酸的生物合成途径及生物合成策略展开综述,为研究者提供优化方向,以期为高效工业化生物合成L-苯甘氨酸提供理论参考。

真菌介导纳米银生物合成的研究进展

乔自鹏, 王奇志, 杨道茂, 阮丽萍

2021, 37(3): 185-197. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0952

摘要 ( 374 )

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纳米银（Silver nanoparticles,AgNPs）是指三维结构中至少有一维在1-100 nm范围内的金属银材料,在光学、电学、催化和医药等领域得到了广泛应用。利用真菌生物合成AgNPs相比于传统的化学、物理合成方法,具有反应条件温和、绿色低毒、环境友好等优势备受关注。综述了近年来合成AgNPs真菌种类的研究进展,归纳了真菌合成AgNPs位点的优缺点;讨论影响真菌合成AgNPs尺寸、形貌及合成速率的因素;重点总结了合成机制的共识;介绍了AgNPs在生物医药、农业、催化剂等领域中的应用;最后指出真菌合成AgNPs还需深入研究的问题,对未来的可能突破进行展望,以期为今后真菌合成AgNPs的工业化生产提供参考与理论支撑。

趋磁细菌运动特性的研究进展

刘琴, 赵坤

2021, 37(3): 198-205. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0693

摘要 ( 682 )

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细菌的运动性是影响其生存及致病的一个关键条件,同时也为合成和开发仿生运动体、微型机器人等提供了有效的模型。趋磁细菌具有胞内磁小体从而能够感知磁场的变化,进而影响其运动行为。目前,这种外部磁场与生物体的远程响应模式已在环境、医疗、材料等领域有广泛应用。因此,聚焦于趋磁细菌的运动特性,综述了趋磁细菌运动行为的表征、运动机理以及应用等方面的最新研究进展,并对该领域的发展和面临的挑战进行了展望。

抗真菌肽研究进展

王志新, 鲁雷震, 周景波, 封成玲, 贾紫伟, 宁亚维, 贾英民

2021, 37(3): 206-218. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0707

摘要 ( 639 )

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有害真菌已造成植物真菌病害、食物污染和人类真菌感染等问题,给人们的生活和生产带来极大危害,且其逐渐增加对抗真菌药物的耐药性,导致真菌防治日益困难。传统的合成类抗真菌药物具有药物残留和毒副作用,已不能满足需求,作为生物机体天然防御分子的抗真菌肽已成为应对真菌危害及耐药性的重要研究对象。抗真菌肽能够抑制有害真菌,具有高效、广谱、安全的特性,且其独特的抑菌机理解决了真菌耐药性的问题,在真菌防治中逐渐受到关注。基于此,主要从真菌的危害以及抗真菌肽的来源、分离纯化方法、抑菌机理等几个方面进行分析与论述,以期为抗真菌肽的研究提供参考。

便携式生物光学传感器的研究进展

付志强, 熊艳

2021, 37(3): 219-226. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1041

摘要 ( 618 )

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生物光学传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为光信号,再由光电器件转换成电信号进行检测的仪器。由于随着微加工技术和纳米技术的进步,生物光学传感器将不断的微型化,各种便携式生物光学传感器的出现使得人们在家中进行疾病诊断、在市场上直接检测食品及在野外快速检测环境污染成为可能。便携式生物光学传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。传感器结构中各个组件的优化处理将有利于检测设备在实际运用中的便利性和在复杂环境中的适用性,同时也有利于提高生物检测的灵敏度。主要从激励光源的选择、生物光学检测的原理、用于传感光源分析的半导体光敏元件3方面,描述近年来常见的便携式生物光学传感器的研究进展。未来生物检测器件将趋于成本低廉、便携快捷、智能高效等特点,基于生物光学反应特性的研究和传感器结构制备的优化将使得便携式生物光学传感器在未来传感检测应用中具有巨大的商业价值和广泛的实用价值。

琉璃苣BoD6D载体的构建及转化

巩元勇, 赵丽华, 闫飞, 郭书巧, 束红梅, 倪万潮

2021, 37(3): 227-232. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0791

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运用植物基因工程手段构建琉璃苣BoD6D转化载体,为提高油料作物油份中γ-亚麻酸含量奠定基础。以琉璃苣基因组DNA为模板克隆BoD6D,构建酵母表达载体并转化酿酒酵母,对酵母进行诱导表达,提取脂肪酸后进行甲酯化反应,利用气相色谱分析脂肪酸含量;同时构建植物双元表达载体,经农杆菌介导通过蘸花法转化拟南芥,最后对转基因拟南芥通过抗性筛选及PCR进行鉴定。结果表明,BoD6D编码区不含有内含子,可以直接用于后续的功能研究;成功构建了酿酒酵母表达载体pYES2-BoD6D,气相色谱检测结果表明BoD6D在酵母中能够成功的将亚油酸催化生成γ-亚麻酸;成功构建了植物双元表达载体pBI121-BoD6D,卡那霉素抗性筛选和PCR鉴定结果表明已经成功获得BoD6D的拟南芥转化植株。通过以琉璃苣基因组DNA为模板比较方便的获得有功能的BoD6D用于转基因植物研究。

两种新型L-苏氨酸醛缩酶的鉴定及活性检测方法

任思羽, 程新宽, 张宇辉, 庄建文, 马龙

2021, 37(3): 233-240. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0695

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为了实现重要医药中间体β-羟基-α-氨基酸的生物酶法合成,挖掘验证新型的L-苏氨酸醛缩酶。以pET-28a（+）作为表达载体,通过蛋白表达纯化、薄层层析色谱（TLC）和高效液相色谱（HPLC）技术分析L-苏氨酸醛缩酶及其催化产物的性质。基于4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三氮唑（Purpald）显色试剂开发检测醛缩酶的新方法。Streptomyces coelicolor SCO1844（天蓝色链霉菌,S. coelicolor SCO1844）和Streptomyces xinghaiensis SFR7A（星海链霉菌,S. xinghaiensis SFR7A）来源的醛缩酶被证明能够成功地合成β-羟基-α-氨基酸,且均为L-苏氨酸醛缩酶,实现了以苯甲醛和甘氨酸为底物合成l-threo/erythron-苯基丝氨酸的醇醛缩合反应。开发的可视化活性检测方法可以实现醛缩酶的快速鉴定和高通量筛选。两种新型L-苏氨酸醛缩酶的鉴定以及活性检测方法的开发,不仅丰富了生物法合成β-羟基-α-氨基酸的酶库,也为下一步对L-苏氨酸醛缩酶进行分子改造提高其催化活性和选择性奠定了研究基础。

基于纳米颗粒的基因突变检测方法研究进展

王蕾蕾, 董莲华, 杨靖亚, 王霞

2021, 37(3): 241-251. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0812

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基因突变是指在分子结构上发生碱基对的组成或排列顺序的改变。它与人类疾病的发生息息相关,一直以来备受关注,开发准确可靠的检测方法,进一步探索核酸功能调控以及相关疾病的早期发现和治疗是研究人员不断努力的方向。近年来,纳米颗粒因其优异的光学、电学和生物相容性,在生物医学领域得到广泛应用。首次系统地论述基于纳米颗粒在基因突变检测方面的最新研究进展,阐述了该研究领域目前所存在的主要问题和面临的挑战,展望了未来的发展趋势,旨为基因突变检测提供新的可选择的思路。

DNA宏条形码技术在食草动物食性研究中的应用

郭艳萍, 张浩, 赵新钢, 罗海玲, 张英俊

2021, 37(3): 252-260. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0988

摘要 ( 551 )

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随着测序技术的快速发展,整合DNA条形码和高通量测序的DNA宏条形码技术已经成为当前研究热点之一,在食草动物的食性鉴定中有很大潜力。放牧动物食性研究是动物营养学和草地生态学领域的重要研究内容。而与传统食性研究方法相比,宏条形码技术可通过对植物DNA条形码的高通量测序,获得样本中的物种组成进而分析动物食性。介绍了传统食性分析手段的局限,重点综述了DNA宏条形码技术的产生、操作原理以及在食草类动物食性鉴定领域中的应用,同时还简述了可能存在的挑战,并对该技术今后的发展方向进行了展望。

精子特异性蛋白Cabs1多克隆抗体的制备及多用途验证

彭利忠, 张鹏, 周雯雯, 曾旭辉, 张小宁

2021, 37(3): 261-270. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0724

摘要 ( 470 )

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制备抗小鼠Cabs1（Calcium-binding and spermatid-specific protein 1）多克隆抗体,以便进一步利用小鼠模型解析Cabs1蛋白在精子变形与精子功能调控中的功能。以密码子的简并性和偏好性为原则,优化小鼠Cabs1基因编码序列,构建重组表达载体ET-30a（+）/Cabs1,原核表达系统表达重组蛋白,免疫新西兰大白兔获得血清,通过亲和纯化得到Cabs1多克隆抗体。Western Blot、免疫荧光实验验证抗体的应用价值。结果显示,获得了高效价、特异性识别Cabs1的多克隆抗体。Western Blot、免疫荧光实验发现小鼠Cabs1蛋白开始表达于长型精子阶段,在成熟精子中主要定位于顶体和主段。同时进一步发现该抗体还可以识别人Cabs1蛋白。此外,Cabs1抗体也可以识别天然未变性的Cabs1蛋白,用于鉴定和研究Cabs1蛋白的互作复合物。制备的抗体解决了目前商业化的Cabs1抗体均不能识别小鼠来源的Cabs1蛋白的问题。

2021, 37(3): 271-271.

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