生物技术通报

RNA编辑的研究进展

朱琳, 鲜凤君, 张倩楠, 胡骏

2022, 38(1): 1-14. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-1326

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RNA编辑,即通过碱基的插入、删除和替换对RNA进行的转录后加工过程,这一表观遗传现象也被认为是在RNA水平上对遗传信息进行修复的一种修正机制。本文主要综述了目前植物中基于PPR基因家族等编辑复合体以及动物中关于CRISPR/Cas系统的两种RNA编辑系统,并介绍了RNA编辑在植物生长发育过程中的重要作用,并展望了RNA编辑研究的未来应用前景。此外,本文总结了关于RNA编辑数据库的最近研究进展,为后续的RNA编辑研究提供一定的理论参考。

冷冻电镜技术在分子植物学研究中的应用

殷国良, 孙文浩, 庞效云, 孙飞

2022, 38(1): 15-32. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-1562

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植物体的各项生理活动依赖于分子水平上多种植物蛋白质/蛋白质复合体的相互作用和动态变化,了解这些蛋白质/蛋白质复合体的结构和功能对于研究相关植物生理活动的分子机理至关重要。得益于最近的技术进步——包括直接电子探测器的发展和先进的图像处理算法,冷冻电镜技术已经逐步发展成为研究蛋白质/蛋白质复合体的重要技术手段,这也为深入理解植物生理活动分子机理提供了结构生物学研究利器。目前,冷冻电镜技术在分子植物学研究领域的应用仍处于早期,对于一些重要蛋白质复合体的结构功能研究还不够深入。本文在对冷冻电镜技术发展历史进行简要回顾的基础上,对近年来人们利用冷冻电镜技术在植物光合作用、胁迫响应等方面进行的分子机理研究进行了梳理,旨在为加强分子植物学和冷冻电镜技术两个研究领域的合作提供有益参考。

单分子荧光检测技术的发展及其在植物生物学研究中的应用

张原, 张雪萍, 张月倩, 李晓娟

2022, 38(1): 33-43. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0793

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单分子荧光检测技术是利用荧光基团对目的分子标记后,在单分子水平成像并追踪分子的构象变化、动力学特征以及分子之间相互作用的研究方法。相较于传统分子生物学和遗传学的研究手段,单分子检测技术可以对单个分子的动态和特性进行分析,特别是瞬时或偶发性的事件,从而更加深入地挖掘在群体测量中被掩盖的信息。该技术已广泛应用于动物细胞生物学的相关研究,极大地促进了生命科学中分子调控机制的研究。然而,单分子检测技术在植物研究中的应用还有待进一步开发。本文总结了近年来单分子荧光检测技术的发展,概述了其在植物学研究中的案例,并展望了新技术在植物学研究中的应用前景。

新型四倍体水稻创制及其杂种优势利用研究进展

刘向东, 吴锦文, SHAHID Muhammad Qasim

2022, 38(1): 44-50. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0406

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新型四倍体水稻是本研究团队创制的一类高育性多倍体水稻新种质,携带有多种优异基因。该类材料与同源四倍体水稻杂交获得的杂种F₁产量优势明显,具有应用前景。本文首先概述了同源四倍体水稻的研究进展,并重点阐述了新型四倍体水稻创制过程、主要特点、杂种优势表现及其涉及的分子遗传机理,最后提出未来研究的思路及需要解决的问题,为加快新型四倍体水稻在多倍体水稻育种中的利用提供依据。

从功能基因到生物学性状：大丽轮枝菌致病性形成的分子基础

田李, 李俊娇, 戴小枫, 张丹丹, 陈捷胤

2022, 38(1): 51-69. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-1205

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大丽轮枝菌为典型的土传维管束病原真菌,针对其致病相关基因的挖掘与功能解析一直是植物病理学研究的热点。大丽轮枝菌具有定殖维管束、“毒素”致萎、形成微菌核、种群分化多元化等特征,这些性状最终支撑或决定了病原对寄主的致病性基础。从进化角度来说,功能基因决定生物学性状。截至目前,在大丽轮枝菌中已鉴定出上百个功能基因;但针对其与病原的重要生物学性状和致病性之间的关系尚未系统阐述。为此,本文概述了大丽轮枝菌功能基因鉴定的发展历程,并以功能基因决定生物学性状为逻辑线条,重点梳理了功能基因与大丽轮枝菌重要生物学性状形成的关系,厘清了大丽轮枝菌致病性与决定重要生物学性状功能基因的关系。这些观点将为系统建立大丽轮枝菌重要生物学性状形成的功能基因网络,以及从功能基因决定生物学性状角度阐明大丽轮枝菌致病形成的分子基础提供理论支撑。

CRISPR/Cas9介导的二穗短柄草bdfls2敲除突变体的获得

王睿, 韩烈保

2022, 38(1): 70-76. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0326

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FLS2是一类在植物中保守存在的可识别细菌鞭毛蛋白并激活位于植物先天免疫反应第一层面的重要的植物模式识别受体（pattern recognition receptors,PRRs）。为了进一步研究草坪草植物的先天免疫,本研究以冷季型草坪草模式植物二穗短柄草（Brachypodium distachyon）为材料,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对植物抗病免疫相关的重要基因BdFLS2进行了定向的基因编辑,获得了bdfls2敲除突变体,为草坪草植物的FLS2相关的先天免疫的进一步研究奠定了材料基础。筛选转基因阳性植株,测序分析bdfls2 突变基因,结果显示该突变体中bdfls2 基因编码序列由于碱基的缺失导致提前终止。同时该突变体在对应病原相关分子模式（PAMPs：pathogen-associated molecular pattern）flg22处理后相比于野生型,无显著的ROS爆发或防卫基因的激活,暗示二穗短柄草FLS2能够识别病原相关分子模式flg22激活分子模式触发的免疫（pattern-triggered immunity,PTI）。

ZmJAZ与ZmMYC2的BiFC互作研究

吕迪, 陈茹梅, 周晓今

2022, 38(1): 77-85. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0181

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JAZ（jasmonate ZIM-domain）蛋白是茉莉酸（jasmonic acid,JA）信号途径中关键的负调控因子,明确JAZ蛋白和MYC2之间的结合关系对整个JA信号通路至关重要。通过qRT-PCR筛选了在籽粒中较特异表达的ZmJAZ4、生殖器官中高表达的ZmJAZ8以及组成型表达的ZmJAZ12,利用玉米叶肉细胞原生质体瞬时表达体系,通过亚细胞定位和双分子荧光互作（bimolecular fluorescence complementation）研究了这些JAZ蛋白的定位以及是否可以与ZmMYC2相互作用。研究结果发现ZmJAZ4、ZmJAZ8和ZmJAZ12均定位于细胞核,同时BiFC结果显示这些JAZ蛋白都可与ZmMYC2在细胞核中相互作用,证实了ZmJAZ家族蛋白可与JA信号通路关键转录因子ZmMYC2结合的功能,提示它们可通过与ZmMYC2的结合影响其转录调控活性。

百香果内生细菌多样性及促生长特性

唐嘉城, 梁毅珉, 马葭思, 彭桂香, 谭志远

2022, 38(1): 86-97. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0144

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内生菌可为植物提供营养成分,也可以通过代谢产物促进植物生长,目前很少出现关于百香果（Passiflora edulia Sims）内生菌的研究。百香果是西番莲科西番莲属的一种草质藤本植物,主要生长于亚热带与热带地区,对其内生菌进行分离纯化,依据插入序列指纹图谱（IS-PCR）结果对所得菌株聚类,经16S rRNA基因测序并进行系统发育分析,之后对聚类得到的各类群代表菌株进行固氮酶活性、产生长素能力、溶磷能力、解钾能力、产蛋白酶能力与生理生化特性试验。共分离纯化得到51株百香果内生细菌,经聚类分为12个类群,分别属于Bacillus altitudinis、Bacillus circulans、Lysinibacillus macroides、Brevibacillus antibioticus、Paenibacillus illinoisensis、Microbacterium zeae、Rhizobium pusense、Beijerinckia fluminensis、Achromobacter mucicolens、Stenotrophomonas maltophilia、Klebsiella michiganensis和Klebsiella pneumoniae,对分离得到的内生菌进行促生特性试验,结果表明分离所得的百香果内生菌各类群代表菌株具有丰富的功能：其中10株具有分泌生长素的能力,5株具有固氮功能,6株具溶磷功能,7株具有解钾能力,3株具有分泌铁载体功能,5株具有产蛋白酶能力。本研究表明,从百香果中分离得到的内生菌不但具有种群多样性,而且具有功能多样性,这些具有不同特性的菌株有望应用在农业生产中以发挥其价值。

木槿品种对镉胁迫的生理响应及耐镉能力评价

杨馥榕, 王晓红, 肖琪, 方娟, 李立华

2022, 38(1): 98-107. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0132

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研究镉胁迫对木槿的生理影响,比较木槿品种的镉耐受能力,为镉污染地区的植物材料选择提供依据。以3个木槿品种为材料,采取盆栽控制试验,测定其生长、生理指标,通过隶属函数分析综合比较品种耐镉能力。木槿的株高与地径增长量、叶绿素A+B与可溶性蛋白含量随胁迫浓度增加呈先上升后降低或逐渐降低趋势,而且随时间延长,降低程度不断加强;游离脯氨酸、丙二醛含量、SOD活性随胁迫浓度与胁迫时间增加而逐渐上升,但长时间高浓度胁迫下,不同品种会出现不同程度的下降;隶属函数分析发现品种耐受能力因胁迫浓度有所差异。镉胁迫浓度对木槿生长有低促高抑作用,而且随时间延长出现促进减弱、抑制加强;3个品种中‘红星’的表现最佳,值得推广。

蒺藜苜蓿MtSAG113基因的转化及表达特征分析

李舒文, 李殷睿智, 董笛, 王梦迪, 晁跃辉, 韩烈保

2022, 38(1): 108-114. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0481

摘要 ( 397 )

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Senescence Associated Gene 113（SAG113）基因属于PP2Cc超家族,该基因的研究主要集中在植物衰老领域。为分析蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）MtSAG113基因的表达特征,探究MtSAG113基因的功能。该基因从蒺藜苜蓿中克隆得到,以烟草（Nicotiana tabacum L.）和蒺藜苜蓿R108为实验材料,通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草获得具有抗性的转基因植株,并对逆境胁迫和外源激素诱导下蒺藜苜蓿MtSAG113基因的表达情况进行检测。结果显示：PCR检测成功获得5株转基因植株并在在烟草中成功表达,且转基因植株相比于野生型出现矮小和叶片早衰的表型;MtSAG113基因在衰老叶片中表达水平远远高于未衰老叶片;未处理的叶片中,该基因的表达水平随着时间的延长逐渐提高;干旱胁迫下,该基因表达水平随着时间推移显著提高;高盐胁迫下,该基因表达水平明显上调,在12 h达到峰值;该基因对6-BA诱导尤为敏感,表达水平随着时间推移显著提高,在4 h达到峰值,约为未处理的1 000倍;而在ABA和IAA诱导条件下,MtSAG113呈现类似的表达特征,从4 h开始提高,12 h达到峰值;亚细胞定位结果显示,该基因位于细胞核内。以上结果表明：MtSAG113基因可能在蒺藜苜蓿衰老调控上发挥着一定的作用;而高盐、干旱和外源激素对MtSAG113基因表达具有一定的调节作用,以上研究为进一步分析MtSAG113基因的功能提供基础。

甜瓜黑斑病菌的拮抗细菌筛选、鉴定及发酵条件优化

施兆荣, 孙述俊, 张广荣, 梅大海, 刘彦超, 杨成德

2022, 38(1): 115-124. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0118

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从健康甜瓜植株的根、茎、叶和果实分离内生细菌,明确优良拮抗菌株的分类地位及其最优发酵条件。利用平板稀释法分离内生细菌,平板对峙法筛选黑斑病菌（Alternaria tenuissima）的优良拮抗细菌,通过形态学和分子生物学鉴定,并使用单因素和正交试验方法优化发酵条件。分离共得到50株内生细菌,21株对细极链格孢具有拮抗作用,11株的抑制率达到70%以上,其中菌株G2的抑菌率最高,达76.41%,室内离体防效达44.90%,经形态特征和基因序列分析鉴定为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）,其最优发酵培养基为葡萄糖20 g、硝酸钠30 g、酵母膏10 g和水1 000 mL,最优发酵条件为摇床转速150 r/min,温度32℃,150 mL摇瓶装液50 mL,最佳接种量为0.2％,培养基初始pH为7.5,其最佳发酵时间为18 h。该结果为甜瓜黑斑病生物防治提供了菌种资源,也为甜瓜内生细菌G2的产业化开发提供了依据。

微生物菌肥对设施黄瓜生长、产量及品质的影响

武杞蔓, 田诗涵, 李昀烨, 潘英杰, 张颖

2022, 38(1): 125-131. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0432

摘要 ( 422 )

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为探讨微生物菌肥在设施栽培黄瓜上的应用效果,以水果黄瓜为实验材料,设定施用“宁盾”A液（T1）、施用“宁盾”B液（T2）、同时施用“宁盾”A液与“宁盾”B液（T3）、对照（CK）4个处理,结果表明“宁盾”能够促进黄瓜植株生长、提高叶绿素含量和产量、改善果实营养品质;同时提高根际土壤蔗糖酶、脲酶的活性,增加根际土壤中氮、磷、钾等大量元素的含量,其中“宁盾”A液与B液配合使用效果最佳。

磷水平与丛枝菌根真菌对桔梗生长及品质的影响

李楠海, 孙卓, 杨利民

2022, 38(1): 132-140. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0351

摘要 ( 365 )

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明确不同磷水平条件下接种丛枝菌根真菌（AMF）对桔梗质量与产量的影响。采用盆栽法,设计P₀（20 mg/kg）、P₁（50 mg/kg）、P₂（80 mg/kg）、P₃（140 mg/kg）共4个磷水平,同一磷水平分别接种摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae,FM）、根内根孢囊霉（Rhizophagus intraradices,RI）、象牙白多样孢囊霉（Diversispora eburnea,DE）和不接种处理。测定不同处理丛枝菌根真菌侵染率、桔梗的生物量、桔梗抗逆性指标、桔梗皂苷含量等指标。在80 mg/kg水平时,丛枝菌根真菌FM、RI及DE对桔梗的侵染率最高,分别为57.7%、38.3%、41.7%;3种AMF对桔梗产量及皂苷含量均具有显著影响,与未接种对照相比,桔梗根鲜重分别增加114%、62%、90%（P<0.05）,桔梗皂苷D 含量分别提高20%、18%、16%;3种AMF可显著提高桔梗SOD、POD等保护酶活性,降低脯氨酸、丙二醛含量,提升了植物抗逆性。在80 mg/kg磷水平,接种丛枝菌根真菌FM、RI及DE的效果最佳,且接种FM的桔梗在产量和质量方面优于RI和DE。

假单胞菌Tw224抗砷基因簇的功能研究

孙靖雅, 马玉超

2022, 38(1): 141-149. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0418

摘要 ( 353 )

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长期在砷污染环境生存的细菌逐渐演化出抗砷机制,旨在评价分离自湖南铅锌矿区污染土壤的Pseudomonas sp. Tw224抗砷能力和抗重金属谱;揭示该菌的抗砷基因/基因簇的功能。在砷或重金属存在条件下测量细菌的生长情况,对该菌的抗砷能力和抗重金属谱进行评价;通过基因组框架图分析该菌的抗砷基因/基因簇;采用代谢工程法构建基因簇缺失突变株揭示基因簇的功能。结果显示,砷延长了该菌的延迟期,降低了该菌的最高菌浓,该菌能够抗As⁵⁺和As³⁺的最高浓度分别为600 mmol/L和20 mmol/L,并且对铜、镍、锌、镉、铬、银和汞均具有不同程度的抗性。该菌基因组中共包含了20个与抗砷相关的基因（1个arsH,4个arsC,arsB和ACR（3）各2个,11个arsR）,其中arsH-arsC2-arsB-arsR（ars1）和arsR-arsB-arsC2（ars2）分别以基因簇的形式存在,长度分别为2.8 kb和2.2 kb。采用同源重组双交换法成功构建了ars1、ars2单缺失和ars1-ars2双缺失突变株Pseudomonas sp. QSA1、Pseudomonas sp. QSA2和Pseudomonas sp. QSARS。在无砷条件下3株突变株的生长均未受到影响,砷对QSA1和QSA2的最低抑菌浓度分别降低为野生菌Tw224的4%和80%;反应48 h,这两株突变株菌的砷还原能力分别约为野生菌的9.8%和53.8%。双基因簇突变株QSARS几乎完全失去了抗砷和砷的还原能力。Tw224具有很强的抗砷能力和广谱的抗重金属能力;基因组中存在大量抗重金属相关基因,其中有两个抗砷相关基因簇,ars1起主要的抗砷作用,ars2起辅助功能。

常温常压等离子体诱变选育高产L-异亮氨酸大肠杆菌

李晓芳, 刘慧燕, 潘琳, 艾治宇, 李一鸣, 张恒, 方海田

2022, 38(1): 150-156. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0272

摘要 ( 431 )

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旨在选育L-异亮氨酸高产大肠杆菌。以大肠杆菌K12（Met^-）为出发菌株,经常温常压等离子体（ARTP）诱变,通过微生物高通量液滴培养系统（MMC）筛选,以α-氨基丁酸（α-AB）抗性为筛选标记,得到一株高产L-异亮氨酸的突变菌株大肠杆菌NXU12,并对其遗传稳定性进行了研究。结果表明,出发菌株大肠杆菌K12（Met^-）经过ARTP诱变处理180 s后,通过单因素多水平实验、适应性进化实验、发酵培养复筛、遗传稳定性验证等选育出一株高产L-异亮氨酸诱变大肠杆菌NXU12。该菌株在发酵培养40 h后,L-异亮氨酸产量达到17.462 8 g/L,比原始菌株10.830 9 g/L提高61.23%,且遗传性状稳定。

金黄色葡萄球菌透明质酸裂解酶HylS的异源表达与特性研究

岑潇龙, 雷曦, 马诗云, 陈倩茹, 黄遵锡, 周峻沛, 张蕊

2022, 38(1): 157-167. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0129

摘要 ( 415 )

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透明质酸酶能够将透明质酸聚糖降解成具有抗氧化等生物活性的低分子量寡糖。微生物来源透明质酸酶具有酶学性质多样和易于重组表达等特点,是开发透明质酸酶的研究热点。通过基因组测序获得一个潜在的金黄色葡萄球菌来源透明质酸裂解酶基因hylS,将其进行了大肠杆菌BL21（DE3）异源重组表达,并对重组酶进行了酶学特性和酶解产物抗氧化性分析。纯化后的重组酶rHylS的最适pH和温度分别为5.0和45℃;专一性降解透明质酸,比活是（1.6×10⁵±5.4）U/mg;降解透明质酸产生低分子量的不饱和寡糖,属于内切透明质酸裂解酶;酶解产物对ABTS、DPPH、超氧阴离子和羟自由基清除能力显著高于未酶解的高分子量透明质酸,且与浓度呈正相关。金黄色葡萄球菌来源的透明质酸裂解酶HylS酶学性质优良,可用于生产具有抗氧化性低分子量的不饱和透明质酸寡糖。

高盐盐湖可分离嗜盐耐盐菌的种群多样性及四氢嘧啶产量评价

张田田, 李永臻, 沈国平, 王嵘, 朱德锐, 邢江娃

2022, 38(1): 168-178. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0201

摘要 ( 410 )

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为了解柴达木盆地茶卡盐湖、柯柯盐湖和小柴旦盐湖等三大硫酸镁亚型高盐盐湖可分离嗜盐耐盐菌的种群多样性,采用RM中、高盐培养基筛选分离可培养的嗜盐菌和耐盐菌,扩增16S rRNA基因序列进行种属鉴定和环境因子典范对应分析（CCA）,选取优势菌属构建系统发育树,并采用高效液相色谱法（HPLC）检测次级代谢产物四氢嘧啶（Ectoine）积聚量,筛选高产菌株。结果表明三大盐湖共分离获得嗜盐和耐盐菌113株,优势种属为Bacillus（42株）、Staphylococcus（30株）和Halomonas（26株）,各丰度与盐湖类型相关;其中中度嗜盐菌居多,其次为耐盐菌和弱嗜盐菌。系统发育分析表明Bacillus属存在5个进化分支,由6个种组成,Halomonas属存在6个进化分支,由7个种组成。HPLC检测四氢嘧啶积聚量,获得具有高产四氢嘧啶潜力菌株7株。这些研究结果说明柴达木盆地硫酸镁亚型高盐盐湖可分离嗜盐耐盐菌的优势菌属以Bacillus、Staphylococcus和Halomonas为主,且多为中度嗜盐菌,其高产四氢嘧啶的潜力菌株可用于后续四氢嘧啶发酵应用研究。

斑马鱼notch3基因真核表达载体的构建及其表达分析

吴坤坤, 徐行, 季策, 任建峰, 李伟明, 张庆华

2022, 38(1): 179-186. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0289

摘要 ( 432 )

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为了进一步研究notch3基因在斑马鱼中的功能,构建了斑马鱼notch3真核表达载体并在真核细胞中成功表达。其中斑马鱼notch3基因编码序列（coding sequence,CDS）从NCBI的在线数据库中获得,根据序列克隆其胞内段（notch intracellular domain,NICD）,接着利用同源重组技术构建pCMV-N3ICD表达载体。再通过双酶切和测序筛选阳性重组载体,借由脂质体法转染至HEK293T细胞中,最后经细胞免疫荧光技术和蛋白质印迹法验证N3ICD的表达。结果显示,重组质粒经酶切电泳片段及测序比对均与预期结果一致。在蛋白质印迹实验中N3ICD蛋白可正常表达,且大小与预测结果一致。细胞免疫荧光显示重组质粒可以在HEK293T细胞的细胞核中表达。同时,构建的N3ICD真核表达载体能够明显增强NF-κB（nuclear factor-кB）家族中rela和nfκb1启动子的活性。成功构建了pCMV-N3ICD真核表达载体。

羊α干扰素在家蚕中的表达及抗小反刍兽疫病毒活性测定

李丹, 杜梦潭, 修明霞, 刘兴健, 张志芳, 李轶女

2022, 38(1): 187-193. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0195

摘要 ( 407 )

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干扰素具有广谱抗病毒、抗肿瘤活性,可增强机体抗病毒能力,已经广泛应用于病毒性疾病的防控。小反刍兽疫病毒是危害山羊、绵羊等小反刍动物常见的病毒之一,该病毒的传播对全球养殖业造成了严重的影响。为了表达具有高效抗病毒活性的羊α干扰素（OviIFN-α）,将OviIFN-α基因序列根据家蚕密码子偏好性进行优化合成,构建pVL1393-OviIFN-α转移载体,将转移载体与ORF1629缺失型杆状病毒基因组DNA利用脂质体介导的转染法在BmN细胞中进行重组,重组病毒感染家蚕,在蚕血淋巴液中获取重组蛋白OviIFN-α。利用微量细胞病变抑制法在BHK-VSV*GFP系统中检测到该蛋白表达量可达6.5×10⁵U/mL左右。小反刍兽疫病毒增殖抑制实验显示,羊α干扰素对小反刍兽疫病毒在BHK细胞中的复制产生了明显的抑制作用,IC₅₀为136.93 U左右。该结果为羊α干扰素用于小反刍兽疫疫情防控提供了重要的理论依据。

林麝干扰素α基因克隆、表达及转录调控分析

杨威, 伍茜, 程建国, 罗燕, 王印, 杨泽晓, 姚学萍

2022, 38(1): 194-204. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0177

摘要 ( 446 )

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干扰素在病毒性疾病的防治上,具有很高的临床应用前景。为了林麝干扰素的研究与应用,使用同源克隆方法首次克隆得到9条林麝干扰素α基因序列,序列全长均为570 bp,编码189个氨基酸,前23个氨基酸为信号肽,具有4个保守的半胱氨酸残基和5个保守的脯氨酸残基。9种亚型之间,核酸序列同源性为97.0%-99.6%,氨基酸序列同源性为93.7%-99.5%。蛋白结构主要由5个α-螺旋和无规则卷曲构成,三级结构与牛和人干扰素α高度相似。结构域预测包含干扰素受体IFNAR结合位点。首次构建了林麝干扰素α表达质粒并成功使用毕赤酵母表达出林麝干扰素α,确定了1%的最佳甲醇诱导浓度与96 h的最佳诱导时间。使用qPCR首次确定了林麝干扰素α对林麝肺成纤维细胞FMD-C1干扰素刺激基因具有转录调控作用,并具有剂量依赖性,调控作用在6 h达到最强。CCK-8法确定了林麝干扰素α可以抑制FMD-C1细胞的增殖,抗增殖作用也具有剂量依赖性。以上结果为林麝干扰素α的抗病毒研究与临床应用提供了理论基础。

序列变异对miR-378生物发生以及靶标关系的影响

张廷焕, 郭宗义, 柴捷, 潘红梅, 张亮, 陈磊, 龙熙

2022, 38(1): 205-214. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0137

摘要 ( 292 )

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本研究旨在探索序列变异对miR-378的结构、表达水平以及靶标关系的影响。利用PCR测序比对不同猪种miR-378的序列突变,预测突变对miR-378二级结构和自由能的改变;构建miR-378表达载体检测突变对其加工过程中各级产物表达水平的作用;运用TargetScan和TargetRank对突变引起的靶标关系变化进行分析;采用microRNA pull-down 技术验证突变对靶标关系的影响。结果发现,在荣昌猪和内江猪群体内pre-miR-378的+49和+68位均发生A>G的序列变异,且改变了pre-miR-378的二级结构和自由能;这两个位点突变后影响了pri-miR-378到pre-miR-378的加工过程,提升了pre-miR-378和成熟体miR-378的表达水平;同时+49/A>G的突变改变了miR-378的功能及其靶标关系,其中GDF6和 RAB10分别为突变后获得和缺失的靶基因,而Runx1t1、Galnt3为不受突变影响的靶基因。本研究的结果强调了miRNAs序列变异的重要性及其对miRNAs生物发生和功能的显著影响。

可变剪接在植物免疫中的研究进展

姜炎柯, 路冲冲, 尹梓屹, 李洋, 丁新华

2022, 38(1): 215-227. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0253

摘要 ( 647 )

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可变剪接是生物重要的转录后修饰过程,是转录组和蛋白组多样性的重要来源。可变剪接参与了植物众多生理过程,包括植物昼夜节律、生长发育等,在植物响应生物和非生物胁迫过程中尤为普遍。近年来,可变剪接被认为是植物抵御病原菌侵染的重要调控机制。本文综述了可变剪接在植物免疫各个层面的调控作用,包括调节重要免疫受体、R基因、激素信号路径关键基因,此外,一些剪接因子也在植物的免疫过程中起着重要作用。讨论了可变剪接在植物与病原微生物互作过程以及在转录水平参与植物防御基因的动态重编程的重要贡献,并对未来可变剪接在植物免疫中的研究进行了展望,旨在为可变剪接在植物免疫中的研究提供有益的参考。

BRs在植物响应非生物胁迫中的作用

李文姣, 张忠峰, 刘青, 孙洁, 杨利, 王兴军, 赵术珍

2022, 38(1): 228-235. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0448

摘要 ( 620 )

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油菜素甾体（brassinosteroids,BRs）是植物界普遍存在的一类多羟基化的植物甾体激素,不仅调节植物的生长发育过程,还参与植物对生物和非生物胁迫的响应。概述了BRs的生物合成途径以及信号转导途径,重点阐述了BRs参与非生物胁迫应答的分子机制,展望了BRs未来的研究方向,为深入理解BRs介导的非生物胁迫调控网络、提高作物抵抗非生物胁迫的能力提供理论依据。

水稻种子内生细菌研究进展

王志山, 黎妮, 王伟平, 刘洋

2022, 38(1): 236-246. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0437

摘要 ( 827 )

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水稻的根、茎、叶、种子等器官存在大量对植株生长和产量、品质、抗性等有重要作用的共生和伴生微生物,其中内生菌是种子共生和伴生微生物中的一个代表类群。水稻种子中普遍存在种类丰富且结构复杂的内生菌群落,会直接或间接地影响种子的萌发、生长和群体的产量特性。从水稻种子内生细菌的多样性、水稻种子与其内生细菌分布的相关性、水稻种子内生菌的生物学功能及水稻种子内生菌的垂直传递4个方面对目前有关于水稻种子内生菌的研究进行了综述,以期为后续相关水稻种子内生菌的研究提供参考。在此基础上,对水稻内生菌研究的短板——“杂交水稻种子内生菌”研究做出论述与展望,希望能够引发读者思考。

染色体外环形DNA研究进展及其在畜禽育种中的应用

曹修凯, 王珊, 葛玲, 张卫博, 孙伟

2022, 38(1): 247-257. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0217

摘要 ( 495 )

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染色体外环形DNA（extrachromosomal circular DNA,eccDNA）指来源于基因组DNA并游离于染色体之外的双链环状DNA分子,它在真核生物中普遍存在。eccDNA在数目、序列长度和基因组来源上存在很大差异,其功能也不尽相同,包括端粒可变延长、rDNA拷贝数维持、衰老、耐药性和肿瘤发生等,eccDNA与畜禽表型相关性已有报道。本文综述了eccDNA的分类、产生机制、功能研究和鉴定方法等,并就eccDNA在动物育种中的应用进行阐述。

农药残留检测关键用酶固定化研究进展

朱永安, 王淼, 曹静, 喻鹤, 曹振, 金茂俊, 王静, 佘永新

2022, 38(1): 258-268. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0080

摘要 ( 447 )

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为保障消费者食用安全,迫切需要研发农产品和食品中的农药残留快速检测技术。酶抑制法检测是目前农药残留快速检测技术中的主要研究方向之一,而酶的固定化是用基于酶抑制法原理对农药残留检测研究中的重要步骤。通过物理或化学的方法高效地将酶固定于载体上,同时保持酶的催化活性是开发各类基于酶抑制法检测农药残留传感器的关键。本文将从固定化酶方法、载体以及固定化酶产品在农药残留检测中的实际应用进行论述,为固定化酶在农药残留检测中的应用提供一定参考。

微生物铁蛋白的研究进展

高启禹, 徐光翠, 崔彩霞, 张文博

2022, 38(1): 269-277. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0419

摘要 ( 562 )

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铁蛋白作为一种重要的铁储存蛋白,在不同的微生物体中普遍存在。通过对典型的微生物铁蛋白分子（FTN）的结构及其功能的归纳分析发现,铁蛋白依赖其独特的结构特点,在铁的补充、转运、氧化、成核和储存中扮演着重要作用,也对生物体内的多种生物化学反应影响显著。同时借助基因工程技术对铁蛋白进行相应的分子改造,增加了其作为纳米载体的应用潜能。其次铁蛋白自身特殊的自组装特性,能够满足对药物或其他物质的目的性装载。为进一步探讨铁蛋白在微生物体内的作用特性和功能机制,本文就微生物铁蛋白的结构特点、铁的作用及释放机制、铁的调控与储存、铁蛋白的分子改造及其应用与研究展望进行了相关综述。

光电关联显微镜技术及其在植物学研究中的应用

武欣媛, 王广超, 林金星, 荆艳萍

2022, 38(1): 278-288. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0167

摘要 ( 519 )

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光电关联显微镜技术（correlative light and electron microscopy,CLEM）将光学显微镜的高灵敏度和大视场与电子显微镜的高分辨率相结合,弥补了各自成像的局限,可在原位获得更全面、更精细的定位及结构信息,近年来受到广泛关注。目前,该技术广泛应用于亚细胞结构与特定结构的观察、蛋白质的精确定位、囊泡运输及植物免疫等多个重要研究领域。本文总结了CLEM的概念和原理,对标记探针进行了总结分类,着重就该技术在植物学领域的应用以及存在的问题进行了讨论,并对该技术未来的发展与应用作出了展望。

基于单细胞超高通量筛选的α-1,2-岩藻糖基转移酶定向进化

张雪, 谭玉萌, 蒋海霞, 杨广宇

2022, 38(1): 289-298. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0516

摘要 ( 633 )

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2'-岩藻糖基乳糖在婴幼儿配方奶粉、保健品和医药等产品开发方面极具应用价值。幽门螺杆菌（Helicobacter pylori NCTC11639）来源的α-1,2-岩藻糖基转移酶（FutC）是目前合成2'-岩藻糖基乳糖的重要生物催化剂,但是天然酶存在异源表达量低、催化活性差等缺陷。针对α-1,2-岩藻糖基转移酶定向进化过程中缺少高通量筛选方法的问题,发展了基于荧光激活细胞分选（fluorescence-activated cell sorting,FACS）的FutC超高通量筛选方法。对FutC进行了定向进化实验,通过对FutC的随机突变库进行了3轮筛选,从库容量为5.4×10⁵突变文库中成功筛选出活力提高2.6倍、2.7倍、3倍的3种突变体（K282E,K102E,R105C）,证明了此筛选方法的有效性。本研究为α-1,2-岩藻糖基转移酶的分子活性改造奠定了良好基础。

环境DNA宏条形码在生物多样性研究与监测中的应用

康子清, 张银龙, 吴永波, 谢冬, 薛建辉, 华建峰

2022, 38(1): 299-310. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0176

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环境DNA宏条形码（eDNA metabarcoding）技术通过提取水体、土壤、空气中的环境DNA,使用引物PCR扩增与高通量测序,进行物种鉴定与生物多样性评估。作为一种新的监测技术,相比于传统监测技术更加快捷、准确以及对自然环境的破坏小,因此在一定程度上改变了我们调查地球生物多样性的方式。本文综述了环境DNA宏条形码技术的发展历程与操作流程;归纳了在水体、土壤、空气环境中的应用现状,并总结了其独特的间接生物多样性监测方法,同时讨论了优势及存在的问题,以期能为后续生物多样性研究与监测研究提供新的思路和启发。

代谢组学在肿瘤药物靶点筛选中的应用进展

吴玉苹, 周勇, 蒲娟, 李会, 章金刚, 朱艳平

2022, 38(1): 311-318. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0204

摘要 ( 537 )

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肿瘤是一种多因素参与造成机体各系统功能平衡紊乱的代谢性疾病,代谢重编程是恶性肿瘤的重要特征之一。研究“代谢指纹图谱”的代谢组学,通过揭示肿瘤或药物引起的宿主内源性代谢物的变化,为肿瘤药物靶点的筛选提供了可能。但目前对代谢组在肿瘤药物靶点筛选中的整体性综述并不多见,因此,本文在介绍了代谢组学筛选肿瘤药物靶点的流程的基础上,然后依次对代谢组学在糖代谢、氨基酸代谢、脂质代谢等能量领域中肿瘤药物靶点筛选及其在揭示肿瘤耐药机制和靶向药物筛选中的应用进行了阐述,最后对代谢组学在肿瘤药物靶点研究中存在的问题以及未来发展趋势进行了探讨,以期为深入研究理解代谢组学在肿瘤机制和药物靶点发现中的重要作用提供参考和科学依据。

2022, 38(1): 319-319.

摘要 ( 89 )

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