生物技术通报

青贮微生物——饲料发酵过程中永恒的话题

杨富裕

2021, 37(9): 1-2.

摘要 ( 347 )

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植物表面乳酸菌分布研究进展

田静, 张建国

2021, 37(9): 3-10. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0740

摘要 ( 515 )

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植物表面附着乳酸菌（LAB）的种类与数量是决定其青贮发酵品质的关键因素,也可能影响植物的健康生长。研究发现植物表面LAB受到诸多因素的影响。本文对植物特性（叶表面结构、叶表面营养成分、化学组成等）、外界环境（温湿度、降雨、氧气、光照等）、田间管理（施肥、刈割）等因素对LAB种类与数量分布的影响及机理进行了详细的论述,以便更好地把握植物表面LAB的分布情况,从种植管理、收获技术等入手提高植物表面优良LAB的种类与数量,为调制优质青贮饲料和植物健康生长提供科学依据。

青贮饲料微生物群落组成与功能研究进展

陈梦言, 白洁, 柯文灿, 许冬梅, 艾琳, 郭旭生

2021, 37(9): 11-23. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0926

摘要 ( 594 )

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青贮饲料微生物是影响其发酵品质的关键因素,无论是原料表面附着的微生物还是外源添加的微生物在青贮发酵过程中都对微生物群落的演替都起着极为重要的作用。了解青贮饲料发酵的微生物群落结构与功能及其发酵代谢调控网络等信息对于深入解析青贮饲料发酵的生物学过程具有重要意义,并可为安全、优质青贮饲料的发酵调制提供有力的科学依据。然而传统的检测方法精确度较低,无法对青贮饲料中微生物群落结构深入分析。因此,如何利用分子生物学手段全面准确检测和定量青贮饲料中的微生物群落结构和种类特征将对突破青贮饲料发酵的微生态调控研究具有重大意义。对此,本文从青贮原料附着微生物和生长环境、原料特性、乳酸菌添加剂对青贮饲料微生物结构的影响进行了阐述,并对PICRUSt法在青贮饲料微生物功能的应用现状进行了简要概述,旨在为阐明青贮饲料中微生物变化规律及功能研究提供参考,并为揭示青贮饲料发酵微生态过程提供理论依据。

青贮添加剂对微生物多样性影响的研究进展

辛亚芬, 陈晨, 曾泰儒, 杜昭昌, 倪浩然, 钟怡豪, 谭小平, 闫艳红

2021, 37(9): 24-30. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0818

摘要 ( 557 )

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牧草青贮是一个非常复杂的微生物活动和生物化学变化的过程,青贮饲料的质量取决于青贮开始时的微生物群落及其发酵过程中的演替。添加剂对青贮微生物多样性及青贮品质起着至关重要的作用,主要通过促进乳酸菌等优势菌群的快速发酵,降低pH,制造酸性环境,抑制不良微生物的繁殖,提高牧草青贮发酵品质和有氧稳定性。本文重点综述了乳酸菌剂、化学添加剂、酶制剂、营养性添加剂对牧草青贮中微生物的菌群结构的影响,旨在对青贮发酵进程中微生物作用机理的深入研究及青贮添加剂的定向研发等方面提供参考。

发酵TMR应用及其微生物种群演替规律研究进展

江迪, 徐春城

2021, 37(9): 31-38. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0832

摘要 ( 442 )

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发酵TMR是根据家畜不同生长阶段的营养需要和饲料原料的营养价值,设计科学合理的日粮配方,经过乳酸菌发酵调制而成的一种营养平衡的日粮。随着我国畜牧业的快速发展,对高品质饲料的需求量越来越大。为了降低对饲料粮的过度依赖,非常规饲料资源的开发利用显得尤为重要。发酵TMR调制加工技术的推广和普及能够有效利用非常规饲料资源,缓解饲料资源短缺制约我国畜牧业稳定发展的难题。而发酵TMR微生物种群多样性对饲料的发酵品质及有氧稳定性都有重要作用。因此,文章从发酵TMR技术的应用、有氧稳定性的微生物影响因素以及发酵TMR中的微生物种群多样性等方面进行综述,讨论了发酵TMR技术的意义以及存在的问题。对发挥发酵TMR的生产潜力,推广发酵TMR饲喂技术,使其高效应用到生产实践中具有重要意义。为提高非常规饲料资源的利用效率,解决饲料资源短缺问题提供了新的解决途径。

青贮饲料的优良乳酸菌及其应用

徐进益, 那彬彬, 刘顺, 陈超, 孙红, 郑玉龙

2021, 37(9): 39-47. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0806

摘要 ( 562 )

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青贮处理是一种能有效保存饲料营养物质重要存贮方式。青贮发酵是一个十分复杂的微生物活动体系,能否有效控制发酵过程是青贮能否成功的关键,而通过添加优良青贮乳酸菌可以合理地调节青贮内的微生物区系,达到控制发酵过程提升青贮品质的目的,筛选优良乳酸菌有助于促进青贮发酵,推动青贮产业快速发展。本文基于国内外对优良青贮乳酸菌种筛选及利用的相关研究,围绕青贮饲料的优良乳酸菌的类型、作用机制、功能、分离筛选以及应用等方面进行综述,并对其未来的发展提出建议和展望,以期为后续筛选优良菌种和开发优质乳酸菌制剂提供参考。

木本饲料青贮研究进展

张颖超, 尹守亮, 王一炜, 王学凯, 杨富裕

2021, 37(9): 48-57. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0913

摘要 ( 418 )

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随着我国畜牧业迅速发展,对优质粗饲料的需求日渐增加,使饲草的供应越来越紧缺,因而寻求可缓解传统饲料不足的新型饲料变得尤为重要。木本饲料是一种新型饲料,具有资源丰富、产量高、粗蛋白含量高等特点,合理开发利用可缓解我国畜多草少的压力。青贮可高质量保存和保全饲草营养养分,是木本饲料重要的贮藏方式。近年来,与木本饲料青贮相关的研究逐渐增多。本文总结了木本饲料营养特点及其影响因素、自然青贮发酵特性及其影响因素及木本饲料青贮在畜禽生产中的应用,并对后续研究方向做出建议,以期为木本饲料青贮利用和发展提供参考依据。

苜蓿青贮中乳酸降解菌的分离、鉴定及降解性能研究

崔欣雨, 李荣荣, 蔡瑞, 王妍, 郑猛虎, 徐春城

2021, 37(9): 58-67. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0813

摘要 ( 384 )

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针对苜蓿青贮过程中乳酸降解问题选取3个品种的苜蓿进行青贮,以乳酸钠为唯一碳源分离乳酸降解菌。通过菌落形态观察、生理生化特征和16S rDNA序列分析对菌株进行鉴定,采用紫外分光光度法和气相色谱法测定菌株的乳酸降解率和降解性能。共获得75株乳酸降解菌,选取其中4株乳酸降解率高的RSM9、RSF15、RSF2和RSH16菌株,经鉴定分别为哈夫尼菌（Hafnia sp.）、变形菌（Proteus sp.）、肥杆菌（Obesumbacterium sp.）和柠檬酸杆菌（Citrobacter sp.）,经30℃、pH值6.2、厌氧培养120 h后,乳酸降解率分别达到44.64%、33.86%、30.64%和33.35%。4株菌的酸类代谢产物主要是乙酸和丙酸,在pH<5.0的环境下能被有效抑制,除RSH16外均能分泌NAD-非依赖型乳酸脱氢酶和乳酸氧化酶。从苜蓿青贮过程中筛选得到4株乳酸降解菌,其代谢乳酸能使体系pH值升高,造成苜蓿青贮品质的下降。

糖蜜添加量对杂交构树青贮发酵品质和微生物多样性的影响

姜富贵, 成海建, 魏晨, 张召坤, 苏文政, 时光, 宋恩亮

2021, 37(9): 68-76. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-1104

摘要 ( 372 )

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本试验旨在研究糖蜜添加量对杂交构树青贮营养价值、发酵品质和微生物多样性的影响。试验分为4个组,分别为无添加组（CK组）,糖蜜添加量为5 g/kg组（M5组）、10 g/kg组（M10组）和20 g/kg组（M20组）,每组4个重复,发酵时间为60 d。结果表明：随糖蜜添加量的增加,杂交构树青贮的干物质和粗蛋白质含量显著线性增加（P < 0.05）,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量显著线性降低（P < 0.05）。随糖蜜添加量的增加,杂交构树青贮的乳酸含量显著线性增加（P = 0.002）,pH值、丁酸含量和氨态氮/总氮显著线性降低（P < 0.05）。在门水平上,杂交构树青贮的优势菌门为厚壁菌门,其次为变形菌门;在属水平上,M10组和M20组乳杆菌属的比例较CK组和M5组显著增加（P = 0.005）,魏斯氏菌属的比例显著降低（P = 0.003）;M5组、M10组和M20组Clostridium_sensu_stricto_12和肠杆菌属的比例较CK组显著降低（P < 0.05）。综上所述,添加糖蜜对杂交构树青贮中的营养价值和发酵品质均有不同程度的提升作用,并可增加乳杆菌属的丰度,同时降低Clostridium_sensu_stricto_12和肠杆菌属有害微生物的数量。本试验条件下,添加20 g/kg糖蜜杂交构树青贮的营养价值和发酵品质最优。

副干酪乳杆菌对青贮苜蓿有氧暴露品质和细菌多样性的影响

王琦, 武之绚, 陈钟玲, 吴白乙拉, 胡宗福, 牛化欣

2021, 37(9): 77-85. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0717

摘要 ( 372 )

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采用16S rRNA高通量测序技术,检测青贮苜蓿有氧暴露细菌群落动态变化,旨在为青贮苜蓿有氧暴露细菌多样性变化及其接种乳酸菌防止有氧变质提供依据。将未接种（CON）和接种副干酪乳杆菌（LCP）的苜蓿青贮发酵56 d,分析有氧暴露后0 d、7 d、14 d青贮发酵品质和细菌多样性的动态变化。结果表明,有氧暴露使未接种青贮苜蓿pH上升,乳酸含量下降。相比CON,接种副干酪乳杆菌在有氧暴露期间pH升高幅度更小,乳酸含量更高（P<0.05）。CON主要有乳杆菌属、肠杆菌属和肠球菌属为主,其中肠杆菌属和肠球菌属丰度逐渐下降;LCP主要以乳杆菌属为主,其丰度逐渐下降。此外,有氧暴露14 d时,LCP降低了醋杆菌属的丰度。关联性分析发现,乳杆菌属与pH呈负相关（P<0.05）,肠杆菌属、肠球菌属、魏氏菌属、Cedecea、Sporolactobacillus与pH呈正相关（P<0.05）,醋杆菌属Acetobacter与乳酸和乙酸负相关（P< 0.05）。综上,本研究发现醋杆菌属在长期有氧暴露的青贮苜蓿中大量存在,降低了乳酸和乙酸的含量。接种副干酪乳杆菌可提高有氧暴露青贮苜蓿乳杆菌属的丰度,降低长期（14 d）有氧暴露醋杆菌属的丰度。因此青贮苜蓿接种副干酪乳杆菌可改善短期有氧暴露青贮品质,提高其有氧稳定性,减缓有氧变质。

菌剂对苜蓿青贮发酵品质及微生物群落的影响

毛婷, 牛永艳, 郑群, 杨涛, 穆永松, 祝英, 季彬, 王治业

2021, 37(9): 86-94. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0831

摘要 ( 390 )

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为了开发适合苜蓿青贮的菌剂产品,研究青贮微生物群落与苜蓿青贮品质的关系。从苜蓿绿汁发酵液中分离筛选产酸能力强的乳酸菌,采用16S rDNA基因序列同源性分析鉴定并复合制备青贮细菌GSSW。青贮样品分为4组,添加苜蓿绿汁发酵液（aFGJ组）,添加宜生贮宝菌剂（YB组）,添加GSSW菌剂（GSSW组）及未添加菌剂作为对照（CK组）,采用高通量测序技术分析不同处理组青贮样品微生物群落多样性并检测理化发酵指标。结果表明：从苜蓿绿汁发酵液中分离得到高产酸乳酸菌株MXLZ-1、MXLZ-2、MXLZ-4经鉴定为Pediococcus parvulus、Lactobacillus plantarum、Pediococcus pentosaceus。与CK组相比,添加青贮菌剂的3组干物质和粗蛋白显著增加（P<0.05）;中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和木质素含量显著降低（P<0.05）;pH及氨氮/总氮显著降低（P<0.05）,乳酸含量显著升高（P<0.05）。4组青贮样品相对丰度较高的属均为Lactobacillis及Pediococcus;而添加菌剂的3组中Lactobacillis丰度高于Pediococcus,CK组相反;4组青贮样品L. plantarum,P. pentosaceus,L. brevis及Enterococcus mundti差异显著,添加3种菌剂均可提高L. plantarum丰度,降低P. pentosaceus及E. mundtii丰度。添加青贮菌剂均能增加有益菌的数量,减少有害菌数量,改善苜蓿青贮发酵品质;L. plantarum和P. pentosaceus的含量及比值对青贮优良发酵品质和组分变化起着重要作用;GSSW菌剂可运用于苜蓿青贮。

抑霉乳酸菌脱毒特性及青贮应用的研究

赵雅茹, 许庆方, 高文俊, 郭刚, 陈雷, 玉柱

2021, 37(9): 95-105. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0897

摘要 ( 361 )

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旨在添加植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）抑制青贮饲料霉菌的增殖,同时降解毒素,以期提高饲料安全性。利用HPLC测定植物乳杆菌无细胞上清液（CFS）中的抗菌成分,评定其对AFB1的吸附效率。之后将植物乳杆菌及黄曲霉菌（Aspergillus flavus）添加到全株玉米（Zea mays L.）青贮饲料中,在发酵0 d、24 d和48 d感官评定青贮饲料,并测定分析发酵品质、营养价值、微生物、有氧稳定性和饲料霉变情况。结果表明CFS中存在有机酸,植物乳杆菌对AFB1的吸附率达到59.40%。添加植物乳杆菌处理组青贮饲料的感官品质、微生物组成、发酵性能、营养成分、饲用价值、CNCPS、有氧稳定性及饲料霉变情况均显著优于对照组及黄曲霉菌处理组（P<0.05）,各处理组均未检测到毒素。植物乳杆菌破坏霉菌结构,从而抑制其生长,并且具有吸附毒素能力,能够有效改善全株玉米青贮饲料的发酵品质及其营养成分,避免饲料遭受霉菌侵染而导致安全性降低。

陆地棉小GTP结合蛋白基因GhROP3的克隆、表达及VIGS载体的构建

胡子曜, 代培红, 刘超, 玛迪娜·木拉提, 王倩, 吾尕力汗·阿不都维力, 赵燚, 孙玲, 徐诗佳, 李月

2021, 37(9): 106-113. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0287

摘要 ( 417 )

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通过对陆地棉小GTP结合蛋白（small GTP-binding protein）基因GhROP3在不同逆境胁迫下的响应表达模式进行研究分析,为棉花抗逆相关基因克隆及棉花抗逆分子机制研究奠定基础。利用同源克隆的方法克隆GhROP3,利用生物信息学的方法分析该基因的理化性质,通过荧光定量PCR（real-time quantitative polymerase chain reaction,qRT-PCR）方法分析GhROP3在不同逆境诱导条件下的表达模式及组织表达特异性。同时构建了该基因的VIGS沉默载体,并利用农杆菌介导法转化棉花,qRT-PCR检测沉默效率。结果表明,以陆地棉的cDNA为模板克隆得到GhROP3,其开放阅读框（ORF）为591 bp,编码一个含196个氨基酸的碱性亲水性蛋白,相对分子质量为21.75 kD。qRT-PCR分析结果表明,GhROP3在棉花幼苗根、茎、叶、子叶和下胚轴中均有表达,且在茎中表达水平最高;GhROP3对高盐、干旱、低温和棉花黄萎病菌处理都有一定程度的响应。构建该基因的VIGS沉默载体转化棉花,qRT-PCR检测GhROP3在棉花的叶片和根部沉默,证明VIGS沉默载体构建成功并可以在植物体内正常工作。GhROP3可能在陆地棉的抗逆境胁迫反应中发挥着重要的作用。

向日葵HaACO1基因的表达分析及功能验证

孙瑞芬, 张艳芳, 牛素清, 郭树春, 李素萍, 于海峰, 聂惠, 牟英男

2021, 37(9): 114-124. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1482

摘要 ( 502 )

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为加强对向日葵ACC氧化酶基因的利用,以前期从盐诱导的向日葵中克隆的ACC氧化酶基因HaACO1（GenBank accession number. KP966508）为对象,进行了该基因在不同胁迫条件下的表达分析及在烟草中的超表达研究。结果表明,该基因受病原菌、机械损伤、低温、NaCl和水杨酸胁迫诱导表达,且在不同的胁迫下表现出不同的表达模式;HaACO1在向日葵根、下胚轴和叶中均有表达,但在叶中的表达量最高,在根中的表达量最低。利用瞬时表达载体进行亚细胞定位分析,发现HaACO1-GFP在洋葱表皮细胞的细胞质中有表达。构建HaACO1植物表达载体进行过表达分析,表明在含有NaCl的分化培养基上,转基因烟草叶色失绿程度较野生型的轻,分化能力较野生型的高;低温、干旱和NaCl胁迫下,转基因烟草的HaACO1相对表达量高于野生型;NaCl胁迫下,转基因烟草的可溶性蛋白（soluble protein）、脯氨酸（proline,PRO）和叶绿素（chlorophyll）含量及过氧化物酶（peroxidase,POD）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）活性提高;脯氨酸合成关键酶基因P5CS及抗氧化相关基因POD、MnSOD和GuZnSOD表达上调。HaACO1过表达提高了烟草的耐盐性,这将为进一步理解向日葵耐盐分子机制以及利用该基因进行作物抗逆性状改良奠定基础。

紫鸭跖草CpBURP的克隆、表达及生物信息学分析

彭国颖, 卢山, 黄超, 杨坤, 万玮, 黄长干

2021, 37(9): 125-131. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1572

摘要 ( 344 )

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BURP蛋白在植物生长发育、抵抗非生物胁迫中具有重要的作用。克隆CpBURP,并分析其在紫鸭跖草中的作用,为后期紫鸭跖草的BURP基因的深入研究奠定基础。根据紫鸭跖草转录组数据库进行筛选,并克隆CpBURP,通过对其进行生物信息学分析及表达分析。结果表明,1 383 bp的CpBURP编码含460个氨基酸的蛋白质,CpBURP蛋白属于亲水蛋白,含有一个BURP保守结构域和50个磷酸化位点,不含跨膜结构和信号肽区域。预测CpBURP蛋白作用于细胞质和过氧化物酶体。系统进化树显示,CpBURP蛋白与13种植物的BURP蛋白被分为6个亚类,CpBURP蛋白与甘蓝型油菜的BURP蛋白亲缘性最近。qRT-PCR结果显示,CpBURP在根中的表达量高于茎和叶,在Cu²⁺胁迫条件下,根中CpBURP的表达量明显高于对照组。CpBURP可能在紫鸭跖草的Cu²⁺胁迫应答反应中具有重要作用。

烟草单萜合酶基因NtTPS2的克隆及功能鉴定

刘少华, 赵希胜, 杨晴, 杨长青, 潘旭浩, 张建会, 杨爱国, 李依婷

2021, 37(9): 132-141. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1492

摘要 ( 531 )

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萜类化合物是植物次生代谢产物中结构和功能最丰富多样的类群,在植物的生长发育、胁迫响应以及与环境中的生物因子和非生物因子的互作中具有重要作用。研究烟草（Nicotiana tabacum）单萜合酶基因的功能,为研究烟草萜类化合物的生物合成提供依据。从烟草中克隆得到一个单萜合酶基因,命名为NtTPS2。该基因的完整ORF为1 854 bp,编码617个氨基酸的蛋白质,具有N端信号肽以及保守的DDxxD和NSE/DTE功能结构域。进化分析表明NtTPS2属于TPS-II分支,与矮牵牛、柠檬及柑橘等物种中的单萜合酶具有较高同源性。NtTPS2定位于叶绿体中,在烟草的根和雌蕊中表达量较高,且能够响应低温、高盐、干旱和ABA处理。将NtTPS2转入含甲羟戊酸途径以及牻牛儿基焦磷酸合成酶的大肠杆菌中,发现该工程菌可以合成单萜类化合物香叶醇及其异构体橙花醇。NtTPS2在烟草单萜类化合物的生物合成代谢中具有重要作用。

⁶⁰Co-γ辐射对半夏愈伤组织成苗及植株特性的影响

赵中莹, 李青苗, 田孟良, 杨小倩, 康瑶, 邱玉洁, 张庆玲, 刘帆

2021, 37(9): 142-151. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1541

摘要 ( 341 )

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为探究不同⁶⁰Co-γ 射线对半夏愈伤组织成苗率及植株特性的影响,确定⁶⁰Co-γ辐射半夏的半致死剂量。试验采用不同剂量的⁶⁰Co-γ 射线对半夏愈伤组织进行照射,分析比较不同辐射剂量下的分化率、成苗率、死亡率及植株生长、变异情况。结果表明,在0-30 Gy范围内,芽分化率与辐射剂量成负相关;回归方程计算得到半致死剂量为22.34 Gy;辐射后的部分再生植株株高、块茎大小低于对照组再生植株,且辐射后的部分再生植株块茎鲜重、叶型、珠芽着生位置、珠芽数目、叶绿素含量、酯酶同工酶均发生不定向变异。综合形态及生理生化指标,共筛选出变异植株13株,在25 Gy处理下突变频率最高,获得变异植株5株,与半致死剂量接近,为最佳辐射剂量。

无人机叶面喷施梯度微肥对不同品种冬小麦籽粒矿质元素的影响

李文宗, 李春萍, 梁鑫, 王润豪, 王磊

2021, 37(9): 152-160. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1434

摘要 ( 348 )

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采用二因素裂区设计,对3个小麦品种在4种不同铁、锌、硒浓度水平下进行无人机叶面喷施,探究其对籽粒中的铁、锌、硒以及其它矿物元素含量的影响,以寻求最佳叶面喷施浓度组合及小麦品种。结果表明,郑麦0943在中浓度（2.5% FeSO₄·7H₂O + 2.5% ZnSO₄·7H₂O + 0.1% Na₂SeO₃）处理下可显著提高其籽粒铁、锌、硒含量;百农AK58及郑育麦958籽粒锌含量在不同浓度（T1：0.5% FeSO₄·7H₂O + 0.5% ZnSO₄·7H₂O + 0.02% Na₂SeO₃、T2：2.5% FeSO₄·7H₂O + 2.5% ZnSO₄·7H₂O + 0.1% Na₂SeO₃、T3：5% FeSO₄·7H₂O + 5% ZnSO₄·7H₂O + 0.2% Na₂SeO₃）处理下均可显著提高,籽粒铁、硒含量在不同浓度处理下变化均不显著。品种、叶面肥浓度及其互作对籽粒铁、锌、硒含量的影响均存在显著差异,其中品种为主要影响因素,其次是叶面肥的浓度。无人机叶面喷施不同浓度的铁、锌、硒混合微肥对3个小麦品种籽粒P、Ca、Mg、Cu、Mn的含量整体影响不大。在本实验处理下可显著提高小麦籽粒铁、锌、硒含量,达到营养强化目的,富铁小麦强化可以种植百农AK58,富锌小麦强化可以种植百农AK58及郑麦0943,富硒小麦强化可以种植郑麦0943。

橡胶树胶孢炭疽菌Zn₂Cys₆型转录因子CgAswA的生物学功能

刘沙玉, 曹健, 李蒙, 柳志强, 李晓宇

2021, 37(9): 161-170. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0047

摘要 ( 333 )

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Zn₂Cys₆型转录因子是真菌特有的调控因子,在植物病原真菌生长发育及致病过程中起着重要的调节作用,目前关于胶孢炭疽菌的转录因子研究报道较少。利用 PCR 技术扩增CgaswA的基因并进行生物信息学分析,利用同源重组的方法获得CgaswA基因的敲除突变株,在突变株的基础上获得互补株,并通过营养生长、分生孢子产生、附着胞形成及致病性等方面的表型分析,确定该基因的生物学功能。结果显示,通过 PCR 扩增获得了CgaswA的基因,其编码一个 713个氨基酸的蛋白。敲除突变株与野生型菌株相比,其营养生长缓慢,分生孢子产量降低且孢子萌发和附着胞的形成滞后,致病性减弱等。CgAswA蛋白参与调控胶孢炭疽菌的营养生长、分生孢子的产生和萌发、附着胞的形成、侵入及致病性。

葡萄糖-木糖共利用对重组大肠杆菌合成D-1,2,4-丁三醇的影响

刘雪丹, 杨萌, 张静, 赵东旭

2021, 37(9): 171-179. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0033

摘要 ( 368 )

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研究共利用葡萄糖、木糖对重组大肠杆菌合成 D-1,2,4-丁三醇（BT）的影响,并优化混合底物时重组菌株合成丁三醇的培养条件。通过敲除影响磷酸转移酶系统（PTS）运行的基因,构建共利用葡萄糖-木糖的合成 BT 重组菌株,考察了 mtfA 敲除及 mlc 过表达菌株 MJ133k-ΔmtfA-PTMXM 的摇瓶培养条件。结果显示：分别敲除基因 ptsG、mtfA 和 pgi,可使菌株能同时利用木糖及葡萄糖并促进 BT 合成。菌株 MJ133k-ΔmtfA-PTMXM 合成 BT 的培养基及培养条件为：采用 1.5×LB 培养基,加入 10 g/L CaCO₃ 以控制 pH,发酵温度 33℃,装液量为 60 mL/250 mL;6 h 时分别加入葡萄糖 5 g/L及木糖 20 g/L,24 h 再次加入 5 g/L 葡萄糖,BT 合成量达 3.36 g/L,是未修饰菌株培养条件优化前BT 合成量的 4.15 倍。表明葡萄糖、木糖共利用有效促进了重组大肠杆菌合成 BT。

脆弱拟杆菌Pif1解旋酶的表达纯化与晶体生长

曹汝菲, 李泽轩, 许欢, 张莎, 张敏敏, 戴枫, 段晓雷

2021, 37(9): 180-190. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1419

摘要 ( 469 )

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获得可用于X射线衍射的B.f Pif1单晶以用于探究B.f Pif1结构与功能。构建原核表达载体 pET15b-SUMO-B.f Pif1,并进行B.f Pif1重组蛋白的诱导表达;经镍柱亲和层析、SUMO酶切、DEAE交换层析与S200凝胶过滤层析等一系列纯化;并利用Stopped-flow技术检测纯化蛋白的活性;使用结晶机器人及多种试剂盒进行结晶条件筛选与优化培养,并进行初步的X射线衍射分析。获得高纯度（>98.5%）与高浓度（17 mg/mL）的B.f Pif1蛋白,动力学结果显示其解旋活性良好。结晶实验表明：在0.1 mol/L Bis-Tris乙酸（pH 8.3）,0.05 mol/L碳酸氢钠,5%甘油和0.015 mol/L亚精胺条件下培养出形态较好的单晶,其X射线衍射分辨率达到3.5 Å。成功表达纯化与结晶培养出具有较高分辨率的B.f Pif1蛋白的单晶。

铜绿假单胞菌对鲎素耐药前后的差异表达基因及SNP变化研究

洪军, 卫夏怡, 吉冰洁, 叶延欣, 程天赐

2021, 37(9): 191-202. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1445

摘要 ( 401 )

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为了探讨铜绿假单胞菌对鲎素抗菌肽的耐药性机制,在转录组水平上通过对铜绿假单胞菌抗鲎素突变株和原始菌株的差异表达基因以及差异表达的sRNA靶基因、SNP的变化进行分析。结果表明,通过GO功能和KEGG通路富集发现差异表达基因与细胞膜的组成部分、核苷酸结合、甲酸脱氢酶（NAD+）活性等功能有关,但无显著富集通路;其中有22个差异表达基因发生SNP的碱基突变,涉及到编码脂质A脱酰基酶、外膜蛋白、冷休克蛋白、以及与脂多糖的修饰相关等已知基因和一些编码的假定蛋白有关。进一步预测与分析找到11个差异表达的sRNA和对应的863个差异表达靶基因,这些sRNA靶基因主要与组氨酸生物合成、高丝氨酸激酶活性、5-羧甲基-2-羟基黏液酸δ-异构酶活性功能最相关。推测铜绿假单胞菌对鲎素的耐药性可能是通过影响氨基酸合成与代谢、膜蛋白的形成与修饰、铁离子代谢等途径来调控的,并使极个别基因发生碱基突变,同时sRNA通过作用于相关的靶基因发挥其调控作用。对于发生SNP突变的基因及sRNA对其靶基因mRNA调控有待进一步验证。

低蛋白饲粮对山羊肝脏转录组的影响

朱雯, 汤莹莹, 孙昕旸, 周明, 张子军, 陈兴勇

2021, 37(9): 203-211. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1505

摘要 ( 512 )

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为进一步实施低蛋白饲粮饲喂技术,探索低蛋白饲粮对山羊肝脏功能的调控机制。利用RNA-Seq技术对饲喂正常、低蛋白饲粮安徽白山羊肝脏组织转录组分析;利用GO富集分析和KEGG通路注释对差异表达基因功能进行解析并进行差异基因的PPI互作分析。结果表明,相比对照组,低蛋白组山羊肝脏组织中基因表达量变化在2倍以上的基因有62个（FDR<0.05）,其中,上调表达基因49个,下调表达基因13个,部分基因与蛋白质代谢、能量及糖脂代谢相关;GO富集分类结果显示差异基因共富集至42个条目,主要集中在结合、催化活性以及分子转运活性等功能;KEGG富集分析显示差异基因显著（P<0.05）富集到23条代谢通路,主要包括味觉传导、脂肪酸生物合成以及胰岛素信号通路等;PPI蛋白质互作分析发现,PPP1R3B,FASN和IRS2三个核心位置差异基因富集到胰岛素信号通路。上述结果表明,低蛋白饲粮可显著影响肉羊肝脏糖脂代谢,促进肝脏脂肪酸的合成和脂质过氧化,降低肝脏糖异生,为低蛋白饲粮的营养调控提供理论依据。

新疆荒漠肉苁蓉粗多糖对口蹄疫疫苗抗体和T细胞亚群的影响

张爱莲, 巴雪丽, 王丹阳, 赵兵

2021, 37(9): 212-218. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1455

摘要 ( 362 )

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为了筛选口蹄疫（foot-and-mouth disease,FMD）疫苗的新型多糖佐剂,选用新疆荒漠肉苁蓉粗多糖与口蹄疫灭活抗原（inactivated foot-and-mouth disease viral antigen,FMDV-Ag）制备成水佐剂疫苗,ISA-206油佐剂疫苗和无佐剂疫苗,通过肌肉途径免疫ICR小鼠,检测免疫后血清抗体水平、淋巴细胞增殖反应、CD3⁺CD4⁺、CD3⁺CD8⁺和CD4⁺CD44⁺、CD8⁺CD44⁺T细胞亚群的表达水平等评价疫苗的免疫增强效果,并且监测小鼠免疫后的行为和体重变化观察安全性。肉苁蓉粗多糖可以显著提高FMDV特异性的抗体水平（P<0.05）;同时显著增强了FMDV特异性的淋巴细胞增殖水平（P<0.05）,显著促进了CD4⁺、CD8⁺和CD44⁺T细胞比例（P<0.05）。免疫后小鼠没有观察到异常行为,且对小鼠体重增长没有影响。肉苁蓉粗多糖作为FMDV-Ag的水佐剂通过增强体液和细胞免疫水平发挥良好的免疫促进作用。

植物Pep短肽的研究进展

聂甲玥, 杨文文, 樊红霞, 王幼平, 吴德伟

2021, 37(9): 219-225. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0025

摘要 ( 605 )

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植物利用包括激素和短肽在内的各种内源信号分子,调节自身生长发育和对各种环境胁迫的抗性反应。Pep是植物细胞产生的一类由二十多个氨基酸构成的短肽分子,在被子植物中普遍存在。Pep能够被植物细胞膜上的受体蛋白PEPR识别,进而发挥多种生物学功能。目前的研究表明,Pep既在植物抵抗原菌侵染、昆虫噬咬等生物胁迫以及高盐等非生物胁迫中发挥重要作用,也调控着根生长、叶片衰老等植物生长发育过程。综述了近年来关于Pep的产生、受体识别、信号转导及其生物学功能等方面的研究进展,并对该领域尚待解决的一些科学问题和可能的实际应用方向进行了讨论和展望,以期为相关研究者提供参考。

水稻热激转录因子研究进展

刘晓艺, 羊健, 刘敬, 王冰, 戴良英, 李魏

2021, 37(9): 226-233. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1460

摘要 ( 543 )

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热激转录因子作为植物体内广泛存在的一类转录因子,能够响应多种非生物胁迫。位于胁迫响应末端的热激转录因子通过结合热激元件,从而和其他转录因子聚集共同形成复合体来调控热激蛋白的表达,从而参与调控植物抵抗逆境胁迫的反应。就水稻热激转录因子的典型结构、在调控水稻非生物胁迫和生物胁迫中的功能与作用机制以及在水稻体内的其他功能进行了综述,以期为进一步解析热激转录因子功能与机制及其在水稻抗病抗逆分子育种上的应用提供参考。

miR159-GAMYB途径调控植物生长发育的研究进展

黎猛, 陈跃, 胡凤荣

2021, 37(9): 234-247. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0028

摘要 ( 583 )

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miR159（microRNA159）是植物中一类古老而又保守的microRNA,其靶基因主要是一类编码R2R3 MYB转录因子的GAMYB-like基因。miR159-GAMYB途径高度保守,miR159通过转录后调控GAMYB在植物营养生长、开花诱导、雄性生殖、花器官发育、植物育性、果实发育、种子萌发和胁迫响应中发挥着重要作用。主要探讨了近些年来miR159-GAMYB途径对植物生长发育的影响,为今后相关研究提供参考。

水稻与稻粒黑粉病菌互作分子机制研究进展

蒋钰琪, 舒新月, 郑爱萍, 王爱军

2021, 37(9): 248-254. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0075

摘要 ( 456 )

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稻粒黑粉病主要危害水稻不育系花器官,在世界杂交水稻种植区广泛发生,已成为限制杂交稻制种产量的主要病害之一。研究其病原菌与寄主互作机制,可对挖掘抗稻粒黑粉病基因资源及抗病分子育种提供重要依据。本文对稻粒黑粉病菌侵染过程、致病相关基因及生物学途径、水稻响应稻粒黑粉病菌侵染等方面的研究进展进行了综述,并提出了未来的重点研究方向。现有研究表明,稻粒黑粉病菌能够侵染柱头的外露部分引起发病。脂肪酸代谢和自噬作用是稻粒黑粉病菌成功侵染寄主的关键生物学途径;全基因组测序组装完成及候选效应蛋白的预测,为稻粒黑粉病菌致病相关基因研究奠定了基础。此外,稻粒黑粉病菌抗病不育系资源的报道,为抗病基因挖掘及抗病机制解析提供了重要的抗源材料。进一步解析稻粒黑粉病菌致病机制,利用抗病资源挖掘潜在的抗病基因,并应用于抗病分子育种是下一步研究的重点方向。

转基因作物对土壤微生物群落影响的研究进展

王婷, 杨阳, 李金萍, 杜坤

2021, 37(9): 255-265. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1422

摘要 ( 475 )

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转基因作物的安全是全球的热点问题之一。土壤微生物在土壤有机质转化、养分矿化、腐殖质形成和土壤结构改良等几个过程中发挥着重要作用。虽然转基因作物在提高农业生产方面具有巨大的潜力,但它们对土壤安全和土壤微生物的潜在影响还有待进一步的深入研究。本文综述了抗虫、抗病、抗除草剂等3类转基因作物对土壤微生物多样性和群落结构产生的影响,提出了转基因作物土壤生态安全评价中还应考虑的问题,并对今后的工作做了展望。

CRISPR-Cas系统在核酸检测中的应用研究

胡秀文, 刘华, 王宇, 唐雪明, 王金斌, 曾海娟, 蒋玮, 李红

2021, 37(9): 266-273. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0015

摘要 ( 675 )

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CRISPR-Cas系统是一种高效、实用的基因编辑工具,被广泛应用于基因组编辑和调控机制研究。目前发现的Cas系列核酸酶工具为开发用于各种目的的不同类型核酸检测,具有广阔的应用前景。CRISPR-Cas系统的高灵敏度和高特异性,使其在病原体检测、单核苷酸多态性（SNP）分析以及基因突变检测等发挥了极其重要的作用;另外,CRISPR-Cas系统在核酸检测领域的精确、高效性,间接推动了基础生物学和应用生物学研究的进展。概述了不同类型的靶向特定核酸检测的CRISPR-Cas系统的最新进展和用途,以及与之对应的新一代的体外检测平台,旨为核酸检测领域提供新的研究思路和理论依据。

一种基于PXR启动子报告基因药物筛选方法的构建及其应用

沈雅丽, 潘阳阳, 王靖雷, 马睿, 赵改红, 王桂荣, 张倩, 王萌

2021, 37(9): 274-284. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1440

摘要 ( 479 )

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构建一种基于小鼠孕烷X受体（mouse pregnane X receptor,mPXR）基因启动子双荧光素酶报告基因的药物筛选方法,并应用此方法筛选PXR的诱导剂。同源重组法设计引物,扩增mPXR基因启动子,回收片段,克隆至含有荧光素酶报告基因的pGL3-basic载体,构建pGL3-basic-PXRpro重组质粒。将构建的重组质粒和内参质粒pRL-TK共转染至Hepa1-6小鼠肝癌细胞中,给予小鼠PXR的阳性诱导剂地塞米松,24 h后检测PXR转录活性的诱导效果。利用此方法从恩诺沙星、氟苯尼考及10种连翘天然产物中筛选PXR诱导剂。经单克隆菌落PCR、重组质粒双酶切及DNA测序鉴定后获得阳性克隆,瞬时转染Hepa 1-6细胞后,通过双荧光素酶报告系统检测,所克隆的片段序列具有启动子活性,该活性可被地塞米松诱导,其相对活性为0.112 9（P<0.05）。经报告基因药物筛选方法得出,2种抗菌药物及9种连翘天然产物对PXR启动子起激活作用。成功构建了小鼠pGL3-basic-PXRpro报告基因的药物筛选方法,为筛选PXR诱导剂提供了工具。应用此报告基因法筛选了诱导PXR的天然产物,为PXR为靶点的疾病防治提供候选药物。

2021, 37(9): 285-285.

摘要 ( 108 )

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