生物技术通报

光信号和昼夜节律调控植物感知冷胁迫的研究进展

李文萃, 彭羽佳, 刘勇波

2024, 40(8): 1-12. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0234

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温度和光是调节植物生长发育的重要环境因子，植物感知温度变化并通过改变基因表达模式等响应低温环境，这些响应受到光信号和昼夜节律等因素的影响。然而，光信号诱导昼夜节律调控植物响应冷胁迫的分子调控网络尚不清楚。本文聚焦光信号和昼夜节律在植物感知冷胁迫中的作用。光信号参与冷胁迫主要通过光敏色素诱导CBF基因途径激活冷基因的表达，这主要有两种途径，一是光敏色素受体通过直接调控CBF和COR基因表达而调节植株抗冷性；二是光依赖性信号转导的正调控因子HY5激活冷驯化COR基因。昼夜节律参与冷胁迫主要是通过昼夜节律的组分CCA1/LHY和RVE4/RVE8介导DREB1下游基因在冷胁迫下的表达。明确植物中光信号和昼夜节律在冷信号感知及传导途径中的作用，不仅有助于更好地理解植物抗冷的机制和功能，还有助于植物生长与温度胁迫反应之间的权衡，为提升植物应对昼夜温差变化提供理论基础。

作物抗ACCase抑制剂类除草剂研究进展

王瑶, 王荣焕, 冯铃洋, 张璐, 赵琦, 王家乐, 赵久然

2024, 40(8): 13-23. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0251

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杂草是影响作物产量与品质的重要不利因素之一，防除杂草是农作物田间管理必不可少的环节。乙酰辅酶A羧化酶（acetyl-coA carboxylase, ACCase）是乙酰辅酶A合成脂肪酸的限速酶，ACCase抑制剂类除草剂抑制ACCase活性，造成脂肪酸合成受阻，从而灭杀杂草。随着除草剂在农业生产上的广泛应用，抗性杂草的问题日益严重，对农作物产量和品质的影响尤为明显，创制和选育抗除草剂的优异新种质及新品种是预防田间杂草的有效策略，并对单双子叶作物复合种植具有重要意义。通过自然突变、化学诱变、转基因和基因编辑技术已在多种作物和杂草中发掘了有效变异位点，并进行了育种应用。本文针对抗ACCase抑制剂类作物种质的开发和利用，详述了ACCase的性质和作用机制、ACCase抑制剂类除草剂的分类和抗性分子机制，以及目前已发现的有效变异位点等，进而提出创制高抗ACCase抑制剂类除草剂优异新种质的高效育种策略。

芽胞杆菌耐受胁迫条件的机制及工业应用

韩钟娆, 霍毅欣, 郭淑元

2024, 40(8): 24-38. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0183

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芽胞杆菌作为一种极具潜力的底盘菌株，能够在多种工农业废物和极端环境中生长，也能生产出多种工业化产品，如食品、饲料、益生菌、植物生长促进剂、酶和生物活性化合物等。然而，尽管具有生产高效、成本低廉等优点，芽胞杆菌在发酵生产中依然存在几个瓶颈问题，导致其工业生产的巨大潜力难以得到充分利用。其中一个关键问题在于，发酵生产过程中的生长以及生产效率较易受到多种胁迫条件的限制，进而导致发酵生产的不彻底、不完全。因此，探究芽胞杆菌胁迫响应的影响因子及改造策略，发掘其多种代谢活动与生长性状间的联系，就可以增强芽胞杆菌的抗胁迫能力，进而提高芽胞杆菌在工业应用中的质与量。本文首先分析了芽胞杆菌的多种应激反应机制，为进一步提高芽胞杆菌胁迫耐受能力、构建一个高效生产且具有良好抗逆性能的底盘菌株，总结阐述了非理性设计筛选抗性菌株的多种策略，以及抗逆基因线路和高耐受性微生物底盘的多种构建方法。为推动芽胞杆菌胁迫耐受机制的研究及工业应用领域的拓展提供策略和思路。

整合组织学图像信息增强空间转录组细胞聚类的分辨率

王睿, 戚继

2024, 40(8): 39-46. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0334

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【目的】增加空间转录组基因表达的空间分辨率以提升遗传发育与疾病研究中的细胞谱系和类型变化的精度，提供更精细的分子表型信息。【方法】通过图像分割实现空间转录组点阵的细胞空间分布模拟，使用线性插值方法重构超分辨率基因空间表达，并利用图聚类方法揭示组织中细胞分布的空间偏好性。【结果】将新方法SpaGMM在小鼠后脑10X Visium数据集上进行检验，可以精确识别小鼠脑神经空间结构域。通过与几种空间转录组聚类的常用方法进行比较，结果显示SpaGMM的聚类结果更加符合组织学区域的注释，这些区域具有大量标记基因的空间表达支持。SpaGMM还可以从小鼠小脑区域中区分出浦肯野细胞（Purkinje cell）和伯格曼胶质细胞（Bergmann glial cell）所对应的组织区域，发现不同细胞层中存在互补的基因表达模式。【结论】SpaGMM可以通过提高点阵的空间分辨率揭示组织结构域的精细结构。

Tet-On系统中多西环素对MBD1诱导表达的调控研究

卢茜, 袁月, 李丹, 张鹏

2024, 40(8): 47-52. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0015

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【目的】构建甲基结合蛋白1（MBD1）的Tet-On可诱导表达质粒和293T细胞，探讨多西环素（Dox）对MBD1表达的影响，并通过分析细胞中质粒启动子CpG甲基化水平反映MBD1调控机制。【方法】使用MBD1引物扩增293T的MBD1表达序列，将其连接于Tet-On诱导表达质粒的多克隆位点；将构建成功的质粒用电转染的方法转入MBD1 KO 293T，使用荧光显微镜及Western blot验证获得的MBD1 恢复的293T（MBD1 RE 293T）；使用不同浓度Dox诱导MBD1表达，利用Western blot检测单克隆细胞中MBD1的表达情况；使用同一浓度Dox诱导MBD1表达，在12、24、48、96、144、192 h收集细胞，利用Western blot检测细胞中MBD1的表达情况；使用亚硫酸氢盐测序方法检测Dox诱导后细胞内可诱导质粒启动子CpG甲基化情况。【结果】成功构建Tet-On诱导表达MBD1质粒；与未诱导细胞相比，Dox诱导后转染细胞MBD1蛋白重新表达；随着Dox浓度的升高细胞中MBD1的表达逐渐增多；相同浓度Dox诱导后，从12-96 h细胞内MBD1的表达逐渐升高，但144 h 后MBD1表达下降；细胞内质粒启动子CpG甲基化检测显示，与96 h相比，144和192 h质粒启动子甲基化水平逐渐升高；在诱导144 h加入甲基转移酶抑制剂地西他滨（decitabine）后，质粒启动子甲基化水平降低，MBD1表达升高。【结论】Tet-On可诱导细胞中重新表达MBD1蛋白，并且表达量与Dox浓度正相关，但长时间诱导后细胞内质粒CpG甲基化水平升高，影响细胞中 MBD1的表达。

水稻籽粒γ-氨基丁酸含量的全基因组关联分析

孙志勇, 杜怀东, 刘阳, 马嘉欣, 于雪然, 马伟, 姚鑫杰, 王敏, 李培富

2024, 40(8): 53-62. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0058

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【目的】挖掘与水稻籽粒γ-氨基丁酸含量显著相关的SNP位点及候选基因，为揭示水稻籽粒γ-氨基丁酸合成与积累的遗传基础和分子机制提供理论依据，为高γ-氨基丁酸含量的水稻品种选育奠定基础。【方法】以139份西北早粳稻核心种质为实验材料，测定其籽粒γ-氨基丁酸含量，结合重测序基因型数据，进行全基因组关联（GWAS）分析，根据单倍型分析和基因注释筛选候选基因，通过表达谱数据库和荧光定量 PCR 对预测基因进行表达模式分析。【结果】水稻籽粒γ-氨基丁酸含量表现出丰富的变异，变异系数为31.25%。全基因组关联分析检测到分别位于第6、8、9、11和12号染色体上共6个有代表性的SNP位点，筛选出已克隆与γ-氨基丁酸含量有关的OsBADH2和OsGABA-T2基因，预测出6个与γ-氨基丁酸含量有关的候选基因，将LOC_Os09g10720基因列为重点分析基因，并进一步验证了其参与水稻籽粒中GABA分解的可能性。【结论】检测到6个与水稻籽粒γ-氨基丁酸含量显著关联的 SNP 位点。筛出6个可能与水稻籽粒γ-氨基丁酸含量相关的候选基因，分别是LOC_Os09g09750、LOC_Os09g09760、LOC_Os09g10210、LOC_Os09g09820、LOC_Os09g10280和LOC_Os09g10720，其中LOC_Os09g10720作为重点候选基因。

大豆GS基因家族全基因组鉴定及胁迫响应分析

武帅, 辛燕妮, 买春海, 穆晓娅, 王敏, 岳爱琴, 赵晋忠, 吴慎杰, 杜维俊, 王利祥

2024, 40(8): 63-73. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0205

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【目的】谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase, GS）是氮代谢“GS-GOGAT循环”中的关键酶，研究GS在大豆中的家族成员以及对外界胁迫的响应情况。【方法】利用生物信息学方法，在大豆中全面鉴定GS基因，明确大豆GmGSs基因的位置与结构、蛋白的理化性质以及组织表达模式等，并对非生物胁迫的应答响应进行研究。【结果】从大豆中共鉴定出8个GS基因，位于8条染色体上，对应编码的氨基酸序列长度为356-432 aa。在10个保守基序中，8个GmGS都包含9个保守基序，GmGS7和GmGS8比其他成员多一个motif10保守基序。启动子顺式作用元件分析表明，GmGSs的启动子中包含丰富的光响应元件、激素响应元件和逆境胁迫响应元件。转录组数据分析表明GmGSs基因在所有组织中均有表达，其中GmGS3和GmGS4在各组织中表达量较高。荧光定量qPCR结果表明：在不同浓度的氯化铵处理后，大豆GS家族中GmGS4、GmGS5和GmGS7对低浓度铵盐处理后期响应最显著。且高盐胁迫处理后，GmGS5在根、茎、叶组织中表达量下降；GmGS7在根、茎组织中表达量上升。【结论】GS在大豆中共有8个成员，其中GmGS7在氯化铵处理和盐胁迫中均参与响应。

大麦非特异性磷脂酶C基因家族全基因组鉴定及苗期胁迫表达分析

崔原瑗, 王昭懿, 白双宇, 任毓昭, 豆飞飞, 刘彩霞, 刘凤楼, 王掌军, 李清峰

2024, 40(8): 74-82. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0201

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【目的】非特异性磷脂酶C（non-specific phospholipase C, NPC）是磷脂酶C的一种，在植物生长发育和响应非生物胁迫等方面发挥重要作用。在大麦全基因组范围内鉴定NPC基因家族成员，分析相关基因表达特点，为大麦NPC基因功能研究及遗传改良提供理论依据。【方法】基于EnsemblPlants数据库收录的大麦全基因组数据，利用生物信息学的方法对大麦NPC基因家族进行鉴定，并对大麦NPC基因家族的理化特性、亚细胞定位、系统进化关系、基因结构、蛋白结构域和启动子顺势元件等进行分析。利用转录组数据和实时荧光定量PCR分析HvNPC基因在不同组织以及苗期在低温、干旱、盐胁迫下的表达特征。【结果】在大麦基因组中，共鉴定了5个非特异性磷脂酶C基因家族成员，其编码蛋白与其他植物的NPC基因结构相似，均具有Phosphoesterase结构域；HvNPC蛋白序列长度为477-553 aa，等电点为5.22-8.83，分子量为53.12-61.33 kD；亚细胞定位预测HvNPC基因定位于叶绿体、液泡膜、细胞质中；HvNPC启动子区含有大量与非生物胁迫有关的顺势作用元件。实时荧光定量PCR分析证实HvNPC基因受干旱、高盐及低温胁迫诱导表达，其中HvNPC2、HvNPC3和HvNPC5受低温和干旱胁迫诱导表达；HvNPC3和HvNPC5受盐胁迫诱导表达。【结论】在大麦基因组中共鉴定5个HvNPC基因，HvNPC基因成员具有器官表达特异性，并且不同基因对非生物胁迫响应不同。

藜麦配子发育相关基因CqSTK的筛选及功能分析

林彤, 袁程, 董陈文华, 曾孟琼, 杨燕, 毛自朝, 林春

2024, 40(8): 83-94. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0156

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【目的】SEEDSTICK（STK）是MADS-box转录因子家族成员，在控制配子发育和种子大小形态方面起关键作用。探究STK 在藜麦配子发育过程中的作用。【方法】利用不同光周期处理下具有不同光周期特性的两种藜麦的转录组数据，筛选受光周期调控影响的、与配子发育相关的差异基因，克隆该基因，并对其进行生物信息学、表达模式、亚细胞定位分析和拟南芥异源表达验证基因功能。【结果】筛选到差异基因AUR62022366-RA。该基因的表达模式与植株的表型差异一致，在短日材料中，该基因在灌浆期表达量高时植株结实，表达量低时植株不结实。生物信息学分析表明，CqSTK的CDS全长为672 bp，编码223个氨基酸。STK同源基因进化树结果显示，CqSTK与同属物种菠菜、甜菜STK基因聚为一支，有较近的亲缘关系。此外，CqSTK与拟南芥STK具有相似的三级结构，单倍型分析表明，CqSTK的外显子序列在10个藜麦品种中完全一致，但在内含子区域存在SNP。该基因定位于烟草叶表皮细胞的细胞核和细胞膜上。荧光定量PCR显示，CqSTK在藜麦花器官形成和籽粒形成期高表达，尤其在籽粒形成期，其表达量达到最高。拟南芥过表达和突变体回补实验表明，过表达和回补植株开花时间远长于突变体和野生型，且过表达和回补植株果荚长度和荚果内种子数显著高于stk突变体和回补植株。【结论】CqSTK 高表达会延迟花期，同时正向调节拟南芥的种子长度和结实率。

免疫诱抗剂ZNC对小麦赤霉病防治和产量的影响

张晓英, 毛咪, 王洪凤, 丁新华, 朱树伟, 石磊

2024, 40(8): 95-105. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0192

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【目的】探究一种有效、安全的药剂防治小麦赤霉病，降低小麦赤霉病发病率及药剂自身对小麦产量和品质的影响。【方法】多菌灵和植物免疫诱抗剂（ZNC、氨基寡糖素）3种药剂，采用平板抑菌法探究不同药剂对小麦赤霉病病原菌禾谷镰刀菌的抑制效果；通过盆栽试验对不同药剂的防效进行验证；通过盆栽试验探究不同药剂对小麦生长的影响，之后在人工接种禾谷镰刀菌条件下探究不同药剂对小麦赤霉病的田间防效。【结果】多菌灵对禾谷镰刀菌生长具有显著抑制作用，且田间防效也显著高于ZNC和氨基寡糖素，防效达77.90%，ZNC、氨基寡糖素在平板抑菌试验中对禾谷镰刀菌无明显抑制效果，但在盆栽和田间防效试验中均表现出抑菌效果，并显著降低了田间病情指数，分别较CK降低47.59%、49.93%；多菌灵抑制了小麦的生长和小麦产量，相比于CK，小麦株高、茎粗、根长、根数、鲜重和干物质量分别降低8.69%、2.90%、21.28%、12.50%、12.83%和15.15%，小麦产量降低13.70%；ZNC则促进了小麦的生长，提高了小麦产量，相比CK，小麦产量提高7.96%，小麦籽粒蛋白质含量提高14.45%，小麦籽粒呕吐毒素（deoxynivalenol，DON）含量降低6.00%。【结论】ZNC在防治病害的同时能够促进小麦生长、提高小麦产量并改善小麦籽粒品质，植物免疫诱抗剂ZNC为防治小麦赤霉病提供新的选择。

黑果枸杞不同发育时期果实花色苷合成的转录组分析

聂祝欣, 郭瑾, 乔子洋, 李微薇, 张学燕, 刘春阳, 王静

2024, 40(8): 106-117. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0247

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【目的】探究黑果枸杞果实发育过程中花色苷合成的分子机制，对深入理解黑果枸杞花色苷合成调控网络具有重要意义。【方法】选取青果期、转色初期、转色后期、成熟期和完全成熟期的黑果枸杞果实进行转录组测序，挖掘与黑果枸杞果实花色苷合成相关的候选基因。【结果】随黑果枸杞果实发育，花色苷含量逐渐升高，成熟期及完全成熟期果实中的花色苷含量显著高于青果期、转色初期及转色后期。5个发育时期共筛选出13 540个差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs），以青果期为对照，随果实发育，各阶段DEGs数量逐渐增多。GO分析发现，DEGs共同富集的子集有苯丙烷代谢过程、多糖分解代谢过程、苯丙烷生物合成过程、类黄酮生物合成过程、细胞壁大分子代谢过程、膜锚定成分和营养库活性通路。KEGG分析表明，DEGs显著富集于类黄酮生物合成、苯丙烷生物合成、植物激素信号转导、二苯乙烯类、二芳基庚烷类和姜辣素生物合成及角质和木栓质和蜡质的生物合成通路。分析DEGs表达量与花色苷含量相关性，筛选出参与黑果枸杞果实发育过程花色苷合成的候选基因36个，主要包括10个花色苷合成通路结构基因，4个转录因子，9个ABA、8个GA及5个JA信号转导通路基因。RT-qPCR验证其中10个基因的表达趋势，与转录组数据一致。【结论】黑果枸杞果实发育过程中，花色苷合成途径的结构基因、转录因子及ABA、GA和JA信号转导通路中基因的表达调控果实着色。

山药DoWRKY40基因表达特征分析及互作蛋白筛选

邢丽南, 张艳芳, 葛明然, 赵令敏, 陈妍, 霍秀文

2024, 40(8): 118-128. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0177

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【目的】WRKY作为植物特异型转录因子，参与植物生长发育过程。克隆山药DoWRKY40基因，分析其表达模式，通过酵母双杂交技术筛选与DoWRKY40互作的蛋白，探究WRKY40在山药膨大过程中的调控机制。【方法】以‘大和长芋’山药为材料克隆DoWRKY40基因，并进行生物信息学分析、表达模式分析、亚细胞定位，构建山药块茎不同发育时期酵母文库，筛选与DoWRKY40互作蛋白。【结果】DoWRKY40的开放阅读框长为927 bp。DoWRKY40蛋白属于WRKY家族的第II组，含有一个典型的WRKY转录因子保守结构域，定位于细胞核。与几内亚薯蓣亲缘关系较近。DoWRKY40基因在山药块茎生长发育的120 d表达量最高，且在叶、茎和块茎中均有表达，具有组织特异性。山药cDNA文库的库容量为1.484×10⁸；pGBKT7-WRKY40诱饵载体无自激活活性。酵母双杂交法从山药文库中筛选到4类与DoWRKY40相互作用的蛋白，分别参与植物生长发育、细胞周期调节与细胞扩增、信号转导及环境胁迫应答等。【结论】克隆得到DoWRKY40基因，其响应山药的生长发育过程，筛选到的4类互作蛋白表明其在山药细胞膨大及信号转导中起调控作用。

芥菜SRO基因家族全基因组鉴定与表达分析

杨巍, 赵丽芬, 唐兵, 周麟笔, 杨娟, 莫传园, 张宝会, 李飞, 阮松林, 邓英

2024, 40(8): 129-141. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0179

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【目的】SRO基因家族是植物特有的一类转录因子，在植物生长发育与胁迫响应中具有重要作用，研究芥菜SRO基因家族，为解析芥菜SRO基因功能与遗传改良提供理论依据。【方法】利用生物信息学鉴定油用芥菜与菜用芥菜基因组中的SRO基因家族成员，运用TBtools、MEGA、Cytoscape、NCBI、STRING、EggNOG等软件与数据库进行理化性质、序列特征、进化关系、调控网络等分析以及RT-qPCR分析盐胁迫下的表达模式。【结果】两种类型芥菜SRO基因家族成员数量存在差异，并分属A与B两大类，其中A类SRO蛋白含有WWE、PARP及RST结构域，而B类蛋白则缺少WWE结构域，SRO基因启动子区域含有多种非生物胁迫响应与激素响应的顺式作用元件，microRNA-BjuSRO-靶基因构建复杂调控网络，参与了细胞凋亡、根系形态建成、免疫应答、异源刺激的细胞反应、对活性氧的反应等生物学过程，油用芥菜BjuOSRO基因与甘蓝SRO基因具有较近的进化关系，RT-qPCR结果显示，在盐胁迫下BjuVA1a、BjuVA1e、BjuVA2a、BjuVA3a、BjuVB1b、BjuVA2a显著上调表达。【结论】芥菜SRO基因家族具有功能多样性，BjuVA1a、BjuVA1e、BjuVA2a、BjuVA3a、BjuVB1b、BjuVA2a与盐胁迫响应密切相关，可作为培育耐盐型芥菜新品种的候选基因。

滇山茶bHLH基因家族鉴定及花色形成相关基因筛选

周麟, 黄顺满, 苏文坤, 姚响, 屈燕

2024, 40(8): 142-151. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0257

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【目的】通过生物信息学方法初步筛选与滇山茶花色相关的bHLH基因，为后续深入研究滇山茶花色提供支持。【方法】基于滇山茶全长转录组数据，通过生物信息学方法鉴定滇山茶bHLH基因家族成员，并对其理化性质、二级结构、系统发育关系和结构域等进行分析。利用二代转录组和代谢组数据挖掘与滇山茶花色相关的bHLH基因，通过实时定量聚合酶链式反应（real-time quantitative polymerase chain reaction, RT-qPCR）验证bHLH基因在滇山茶开花过程中和不同品种间的表达情况。【结果】在滇山茶全长转录组中鉴定到71个滇山茶CrbHLHs基因，蛋白分子量的范围在22 994.58-102 996.96 Da，等电位为4.98-9.51，均为亲水性蛋白。与拟南芥聚类分析发现，滇山茶bHLH基因家族成员可分布到14个亚族。多组学联合分析发现，CrbHLH8、CrbHLH61和CrbHLH63与矢车菊色素苷呈正相关，而CrbHLH59与其呈负相关；CrbHLH13和CrbHLH71与原花青素呈正相关，其中CrbHLH8和CrbHLH61为IIIf亚族成员。【结论】从滇山茶全长转录组中鉴定出71个CrbHLHs家族成员，其中6个CrbHLHs与滇山茶花色相关。

茶树海藻糖-6-磷酸合成酶（TPS）基因家族鉴定与表达分析

刘丹丹, 王雷刚, 孙明慧, 焦小雨, 吴琼, 王文杰

2024, 40(8): 152-163. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0252

摘要 ( 161 )

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【目的】海藻糖-6-磷酸合成酶（trehalose-6-phosphate synthase, TPS）是植物体内海藻糖生物合成通路中的关键酶。对茶树[Camellia sinensis（L.）O. Kuntze]TPS基因家族进行鉴定和分析，并研究其在逆境胁迫下的表达模式，为开展TPS基因功能验证提供基础。【方法】利用生物信息学方法鉴定茶树CsTPS基因家族成员，分析其编码的蛋白理化特性、保守基序与结构域、染色体定位、系统进化关系和启动子顺式作用元件等生物学信息，利用转录组数据结合RT-qPCR技术分析CsTPS家族成员在干旱、盐和低温胁迫下的表达模式。【结果】在茶树基因组中鉴定到16个TPS基因家族成员，系统发育分析将它们划分为Class I和Class II两个亚族。同一亚族成员具有相似的motif组成和基因结构。共线性与进化分析表明，CsTPS基因在茶树基因组内发生了基因复制事件，且它们在进化过程中经历了纯化选择作用。RT-qPCR结果显示，6个候选基因CsTPS3、CsTPS5、CsTPS6、CsTPS9、CsTPS11和CsTPS14均被PEG、NaCl和低温胁迫诱导，且表达模式与转录组结果一致。【结论】从茶树全基因组中系统鉴定出16个TPS家族成员。茶树CsTPS3、CsTPS5、CsTPS6、CsTPS9、CsTPS11和CsTPS14基因对干旱、盐和低温胁迫均有响应，但其敏感性水平各不相同。

油楠SgTPS7的克隆及其在萜类生物合成和非生物胁迫中的功能

余纽, 柳帆, 杨锦昌

2024, 40(8): 164-173. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0237

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【目的】萜类化合物在植物生理和防御中发挥着重要作用。萜类合成酶基因（TPS）是萜类生物合成途径中的关键酶，热带泌油树种油楠（Sindora glabra）茎部含有大量萜类树脂油，探究油楠SgTPS在萜类物质合成和非生物胁迫响应中的功能，为通过合成生物学生产萜类提供重要基因资源，有助于拓展植物萜类合成途径与调控机制的认识。【方法】利用油楠基因组和转录组数据从油楠茎部组织克隆SgTPS7，并对其进行生物信息学分析；表达纯化SgTPS7蛋白利用GC-MS鉴定其催化功能；采用RT-qPCR技术分析SgTPS7的表达模式。【结果】油楠SgTPS7编码区序列全长1 650 bp。经同源比对分析发现，SgTPS7与苏木亚科古巴香胶树（Copaifera officinalis）CoTPS2的相似性最高，达92.3%，与其他科属植物的亲缘关系较远，属于苏木亚科特异的TPS基因。体外酶活试验表明，SgTPS7主要催化法尼基焦磷酸产生大根香叶烯D，同时催化香叶基焦磷酸产生芳樟醇。在非生物胁迫处理条件下，SgTPS7的表达差异显著。高温胁迫处理后，SgTPS7在叶片和茎中的表达均在24 h达到峰值，而在根部的表达则呈下降趋势；长期干旱处理显著影响SgTPS7的表达，在处理5 d后SgTPS7在叶和茎中的表达均达到最高，而根部SgTPS7的表达在10 d后达到最高。【结论】SgTPS7为多功能萜类合成酶基因，其在响应高温和干旱两种非生物胁迫中可能具有重要的作用。

卵叶牡丹花色苷合成相关基因bHLH的克隆与功能分析

李雨晴, 吴楠, 罗建让

2024, 40(8): 174-185. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0149

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【目的】以卵叶牡丹（Paeonia qiui）为试验材料，研究PqbHLH1基因在叶片发育过程中对花色苷合成的调控机制。【方法】基于前期获得的卵叶牡丹叶片转录组数据设计引物，利用PCR技术从卵叶牡丹叶片中克隆得到bHLH1基因，采用生物信息学方法分析PqbHLH1基因的理化性质、亲疏水性、理论等电点、蛋白二级结构以及物种的进化关系。通过荧光定量PCR技术检测其在不同组织、不同时期的表达量。利用农杆菌介导法使其在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中过表达，检测过表达PqbHLH1对卵叶牡丹叶片花色苷的影响。【结果】PqbHLH1基因的编码区全长为1 920 bp，编码639个氨基酸。PqbHLH1蛋白属于亲水性蛋白，同时不含有信号肽和跨膜结构，且定位在细胞核上。系统进化分析表明卵叶牡丹PqbHLH1蛋白与葡萄VvMYCA1的亲缘关系最近。荧光定量PCR分析表明PqbHLH1基因在卵叶牡丹叶片中的表达量呈先降低后增高的趋势，在叶片S6时期表达量显著，且花色苷合成结构基因PqCHS、PqF3'H、PqDFR和PqANS随着叶片发育其表达水平呈现出先上升后下降的趋势。PqbHLH1基因过表达的拟南芥株系中，与花色苷合成相关结构基因的表达量显著高于野生型拟南芥，且花色苷含量与结构基因AtCHI、AtF3'H和AtUFGT的表达趋势一致，黄酮醇含量与结构基因AtFLS的表达趋势一致。【结论】PqbHLH1基因通过调控花色苷合成相关基因的表达，从而正向调控卵叶牡丹叶片中花色苷和黄酮醇的合成。

灵宝杜鹃bZIP家族全基因组鉴定及表达特征分析

李勇慧, 鲍星星, 段一珂, 赵运霞, 于相丽, 陈尧, 张延召

2024, 40(8): 186-198. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0822

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【目的】鉴定灵宝杜鹃（Rhododendron henanense subsp. lngbaoense）基因组的碱性亮氨酸拉链转录因子（basic leucine zipper, bZIP）家族成员，研究其非生物胁迫下的表达模式。【方法】鉴定RhlbZIP家族成员，构建系统发育树，进行基因结构、保守基序、顺势作用元件和表达模式分析。采用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）技术，分析RhlbZIP基因在非生物胁迫中的表达。【结果】共鉴定出57个RhlbZIP基因，划分为11个亚家族，同一亚族成员有相似的结构和基序；不均匀地分布在13条染色体中，共线性分析发现共发生45次复制事件（3对串联复制，42对片段复制）；顺式作用元件分析表明，RhlbZIP家族成员可能响应转录、发育、激素调控、生物与非生物胁迫等生物学过程；GO注释分析表明，RhlbZIP基因家族与转录调节、代谢、生物学过程等相关。转录组结果显示，87.72%的WRKY家族基因在根、茎、叶、花和下胚轴5种组织中均表达，但表达水平存在明显差异。RT-qPCR表达模式表明，RhlbZIP4低温处理下显著上调表达；RhlbZIP24在干旱和ABA处理下显著上调；RhlbZIP16在高盐和MeJA处理下显著上调。【结论】灵宝杜鹃基因组中共鉴定出57个RhlbZIP基因，所选的基因在不同处理下均有表达，其中低温、干旱、高盐、ABA与MeJA胁迫处理中的主效基因分别是RhlbZIP4、RhlbZIP24、RhlbZIP16、RhlbZIP24与RhlbZIP16。

向日葵YABBY基因家族鉴定及表达分析

王茜, 周家燕, 王倩, 邓玉萍, 张敏慧, 陈静, 杨军, 邹建

2024, 40(8): 199-211. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0139

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【目的】鉴定向日葵中花发育相关的HaYABBY基因，有助于探究其在向日葵花发育过程中的生物学功能和调控机制，为向日葵品种选育提供重要的分子线索。【方法】基于向日葵基因组和转录组数据，使用生物信息学方法，分析向日葵YABBY基因家族成员的染色体定位、系统进化关系、基因结构、保守基序、蛋白结构及理化性质、启动子顺式作用元件和组织表达模式等，并通过RT-qPCR分析HaYABBY基因在WT向日葵和花分生组织决定和花器官分化缺陷突变体cb1中st2-st8时期的表达差异。【结果】在向日葵基因组中鉴定到12个YABBY基因家族成员，分属于4个亚家族，分布在8条染色体上，并且同一亚家族中成员在基因结构和保守基序组成上高度相似。其中8个基因HaYABBY1a、HaYABBY1c、HaYABBY3、HaYABBY4b、HaYABBY5a、HaYABBY5b、HaCRABS CLAWa、HaCRABS CLAWb在向日葵花发育时期特异性高表达。在这8个基因中，HaYABBY3、HaYABBY5a和HaYABBY5d在突变体cb1花发育后期表达上调，且与WT花发育早期水平相当；而HaYABBY4b和HaCRABS CLAWa在cb1中的表达被强烈抑制。顺式作用元件分析显示，HaYABBY均含有多个启动子顺式作用元件，部分元件仅存在于特定基因中。其中，胚乳表达元件存在于HaCRABS CLAWa和HaYABBY4a中；生长素响应元件存在于HaCRABS CLAWa、HaCRABS CLAWb、HaYABBY4a、HaYABBY4b和HaYABBY5c中；分生组织表达元件存在于HaYABBY1a、HaYABBY1c、HaYABBY4b、HaYABBY5a和HaYABBY5d中；赤霉素响应元件存在于HaCRABS CLAWa、HaYABBY5b、HaYABBY5c和HaYABBY5d中；种子特异性调控元件存在于HaYABBY5a、HaYABBY5c和HaYABBY5d中。【结论】HaYABBY3、HaYABBY4b、HaYABBY5a、HaYABBY5d和HaCRABS CLAWa等5个HaYABBY基因在花分生组织的转变和花器官发生过程中可能发挥重要作用，它们在花分生组织转变和花器官发生调控中可能受到生长素响应因子ARF、赤霉素响应因子MYB以及MADS-box等关键因子调节。

百合斑驳病毒在卷丹顶端分生组织中的分布

许雪飞, 杨盼盼, 张文亮, 边光亚, 徐雷锋, 刘会超, 明军

2024, 40(8): 212-220. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0229

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【目的】百合斑驳病毒（lily mottle virus, LMoV）是危害重要食药用百合卷丹的主要病毒之一，每年给百合种植业造成数十亿的损失。通过原位杂交技术明确LMoV在卷丹顶端分生组织中的分布，为百合脱毒培养提供支撑。【方法】采用种植于贵州省清镇市的栽培卷丹作为试验材料，利用RT-PCR并于NCBI网站下载不同地方LMoV分离物构建进化树鉴定卷丹所携带的病毒种类，据检测结果选取LMoV为对象，基于LMoV基因组序列设计并制备RNA荧光探针，开展卷丹茎尖和根尖石蜡切片组织的RNA原位杂交，观察卷丹茎尖和根尖中LMoV的分布。【结果】RT-PCR检测表明卷丹材料侵染了LMoV，构建进化树发现本实验分离物与吉林和辽宁的LMoV分离物关系最近，原位杂交进而表明卷丹茎尖中LMoV杂交信号主要分布在顶端分生组织下方0.15-0.2 mm的组织中，靠近紧挨分生组织叶原基的初生叶基部有较弱的病毒杂交信号，靠近初生叶的成熟叶顶端中病毒荧光信号强烈，感染LMoV的卷丹分生组织中心纵切面无毒区大小为（0.4-0.6）mm ×（0.15-0.2）mm；在根尖0.25 mm × 0.2 mm分生组织中无杂交信号分布，在皮层细胞中信号最强烈，在根冠和根伸长区信号较弱。【结论】卷丹顶端分生组织及最接近顶端的一个叶原基[大小约（0.4-0.6）mm×0.2 mm]未发现病毒信号，可作为茎尖脱毒的起始材料。根顶端分生组织外侧根冠有较强病毒信号，不适合作为卷丹脱毒培养的外植体。

烟草NtPRR37基因克隆及功能分析

李亦君, 杨小贝, 夏琳, 罗朝鹏, 徐馨, 杨军, 宁黔冀, 武明珠

2024, 40(8): 221-231. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0112

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【目的】伪答应基因家族（pseudo response regulators, PRRs）是高等植物调控开花途径的重要基因。克隆烟草NtPRR37基因并分析其对不同光周期的应答及对开花的影响，为烟草开花调控提供靶标基因。【方法】利用同源克隆方法从普通烟草（Nicotiana tabacum L.）中克隆得到NtPRR37基因，并对其进行生物信息学分析，利用实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR, RT-qPCR）分析其在不同组织中的表达及不同光照时长处理的表达模式。同时利用病毒诱导基因沉默（virus induced gene silence, VIGS）技术降低NtPRR37表达水平并观察表型变化及检测开花相关基因表达变化。【结果】 NtPRR37基因全长2 472 bp，编码823个氨基酸，相对分子质量90.16 kD，含有PRRs基因家族的典型保守结构域（REC和CCT结构域）。通过同源进化分析发现，烟草NtPRR37与绒毛烟草（Nicotiana tomentosiformis）、林烟草（Nicotiana sylvestris）及本氏烟草（Nicotiana benthamiana）的PRR37在进化上属于同一分支。采用RT-qPCR分析发现，该基因在盛花期烟草各个组织的表达特征存在差异性，在雌蕊中的表达量最高，在侧根的表达量最低；在不同光照时长处理下，NtPRR37随着光照时间的增加表达量呈上升趋势，全黑暗处理下表达量最低，且具有生物节律性；NtPRR37沉默植株中NtPRR37表达量明显下调且沉默植株开花期提前，这可能与诱导开花相关基因（NtFT4、NtAP1、NtCO、NtSOC1）表达量显著上调有关。【结论】NtPRR37的表达受到光周期的调控，且在烟草开花过程中NtPRR37作为开花抑制因子存在。

L-抗坏血酸联合超声处理鲜切芋艿的最佳条件

陈琳, 陈莉莉, 陈琳琳, 章敏, 陈炳智, 江玉姬

2024, 40(8): 232-243. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0088

摘要 ( 125 )

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【目的】确定L-抗坏血酸（L-ascorbic acid, AA）联合超声（ultrasound, US）处理鲜切‘六月红芋’的最佳条件，并探究其保鲜效果。【方法】以永定‘六月红芋’为试材，通过对比自来水、纯水、去离子水、9%蔗糖溶液、1%碳酸钠溶液、1%氯化钠溶液、1% AA溶液以及不同有效氯质量浓度（20、40、60、80 mg/L）的微酸性电解水等11种保鲜护色液，筛选出对鲜切‘六月红芋’保鲜效果最佳的护色液。随后，进行AA与乙醇复配液处理，实验结果显示，AA单独使用的保鲜效果更佳。通过测定褐变度、硬度、pH值、相对电导率及感官评价得分等指标，进一步深入研究AA与US联合（AS）处理对鲜切‘六月红芋’贮藏品质的影响，以明确AS处理对鲜切‘六月红芋’的保鲜效果。【结果】在AA浓度为2%、浸泡时间为15 min、US处理时间为10 min、US频率为53 kHz、US功率为400 W的条件下，鲜切‘六月红芋’的感官品质最好。AS处理有效抑制褐变度的增加，维持酸度稳定性，减缓硬度的下降，保持细胞膜的完整性和较高的感官评分，这些参数为AS处理鲜切‘六月红芋’的最佳条件。【结论】在不同浸泡液中筛选得到AA为最佳护色液，并确定AS处理鲜切芋艿的最佳条件。AS处理能够显著提高鲜切‘六月红芋’的保鲜效果。

三株小球藻抗旱性能评价

韩凯, 周永顺, 张凯月, 王路, 高剑峰, 陈福龙

2024, 40(8): 244-254. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0101

摘要 ( 107 )

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【目的】研究沙漠小球藻（desert Chlorella）应对干旱胁迫的生理响应，分离培养抗旱能力强的小球藻，为沙漠微藻资源的开发和生产奠定基础。【方法】以2株分离自新疆塔克拉玛干沙漠和古尔班通古特沙漠中的小球藻和1株购买自中国科学院淡水藻种库普通淡水小球藻（Chlorella vulgaris）为材料，使用Bold’s Basal Medium（BBM）作为培养基，通过聚乙二醇（PEG6000）模拟不同程度干旱胁迫，测定3株小球藻在干旱胁迫下的生长速度和生理生化指标，并通过主成分分析、隶属函数、抗旱性综合度量值等方法评价3株小球藻抗旱能力。【结果】干旱胁迫能使小球藻细胞密度（OD₆₈₀）和生物量（干重）下降，叶绿素 a、叶绿素 b 含量降低，丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性上升，但是可溶性糖、蛋白质、脯氨酸（Pro）含量和过氧化氢酶（CAT）活性则因胁迫程度和时间的变化而不同，主成分分析显示糖、Pro、SOD、CAT、叶绿素b在小球藻抗干旱过程中发挥重要作用；根据抗旱系数分析，重度干旱时沙漠小球藻可溶性糖、蛋白质、Pro、SOD、CAT比普通时作用更强。【结论】综合评价显示3株小球藻的抗旱性强弱依次为：沙漠小球藻TLD 6B>沙漠小球藻GTD 8A1>普通小球藻FACHB-2338，且沙漠小球藻在生长速度、糖含量、蛋白质含量方面相比普通小球藻更具有优势。

促进水稻铁素吸收的野生稻内生细菌优良菌株的筛选与鉴定

李庆懋, 彭聪归, 齐笑含, 刘兴蕾, 李臻园, 李沁妍, 黄立钰

2024, 40(8): 255-263. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0178

摘要 ( 104 )

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【目的】为筛选促进水稻高效吸收铁元素的嗜铁内生细菌，探究野生稻中不同种属的内生细菌的产铁载体能力和促进水稻铁素吸收效果。【方法】对前期从4种野生稻（Oryza longistaminata、O. rufipogon、O. officinalis和O. minuta）中分离获得的198株内生细菌进行产铁载体定量测定分析，从128株具有产铁载体能力的内生菌株中筛选获得82株高产铁载体内生菌株；16S rRNA基因序列分析显示82个菌株属于18个种属；结合其产铁载体能力，选择18株产铁载体候选菌株进行促进水稻铁吸收效果鉴定。【结果】不同种属的功能菌株促进铁吸收效果有差异，其中（类）芽孢杆菌属、假单胞菌属和考氏科萨克氏菌属促进铁吸收效果明显，根据促生试验从18株菌株中筛选出了5株最优的高效产铁载体菌株，并进一步验证了其可以部分恢复水稻铁吸收缺陷突变体（osblhl156）的缺铁黄化表型。【结论】明确了植物互作微生物所产的铁载体可以被水稻利用，丰富了水稻铁吸收相关微生物资源，为水稻-微生物互作促进水稻铁吸收提供菌种资源和理论依据。

复合微生物菌剂对葡萄生长、品质及根际土壤环境的影响

车建美, 赖恭梯, 李思雨, 郭奥琳, 陈冰星, 陈杏, 刘波, 赖呈纯

2024, 40(8): 264-274. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0230

摘要 ( 1659 )

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【目的】葡萄是我国栽培广泛的五大果树品种之一，长期过量施用化肥，破坏微生物生态，从而影响葡萄产量和品质。探究不同来源菌株的复合微生物菌剂对改善葡萄果实品质的作用。【方法】采用复合微生物菌剂[短短芽胞杆菌（Brevibacillus brevis）FJAT-0809-GLX、贝莱斯芽胞杆菌（Bacillus velezensis）FJAT-55034及短短芽胞杆菌（B. brevis）FJAT-10623]灌根，分析复合微生物菌剂对葡萄生长和果实品质及根际土壤酶活性、可培养芽胞杆菌多样性等的影响。【结果】复合微生物菌剂能够促进葡萄叶片生长，提高叶片的叶绿素a和类胡萝卜素含量及POD和PPO活性。处理组葡萄幼果的叶绿素b含量、SOD和PPO活性分别比对照组提高了100%、11.77%和66.67%。施用复合微生物菌剂能够促进葡萄提早成熟及果实转色，提升果实品质，其中，单果重比对照高出29.06%，可溶性固形物和可溶性蛋白分别比对照组提高了7.31%和94.74%，且处理组成熟果实的PPO酶活性显著高于对照组。此外，复合微生物菌剂能够显著提高土壤淀粉酶、过氧化氢酶、纤维素酶、蔗糖酶活性及芽胞杆菌的种类和数量。相关性分析表明，辣椒芽胞杆菌（Bacillus zanthoxyli）和假蕈状芽胞杆菌（Bacillus pseudomycoides）可促进葡萄叶片生长及果实品质提升。【结论】复合微生物菌剂具有改良土壤、促进葡萄生长和提升果实品质的作用。

仿突变生物合成调控对土曲霉C23-3次生代谢产物的影响

马小翔, 马泽源, 刘亚月, 周龙建, 和羿帆, 张翼

2024, 40(8): 275-287. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0110

摘要 ( 126 )

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【目的】丁内酯I是土曲霉（Aspergillus terreus）产生的一种具有多样生物活性的小分子天然产物，对其结构多样性拓展的探索具有重要意义。以一株高产丁内酯I的海洋来源土曲霉C23-3作为基础菌株，研究丁内酯前体小分子类似物和前体合成酶抑制剂对其次生代谢的影响。【方法】以海水马铃薯液体培养基为基础培养基，以3种前体小分子类似物和3种对羟基苯丙酮酸的合成酶抑制剂作为化学诱导剂，在静置发酵条件下进行菌株的化学调控培养。采用高效液相色谱、高效液相色谱-离子阱质谱联用及基于质谱的分子网络和数据库挖掘分析次生代谢产物的产量和多样性。【结果】多数前体小分子类似物和合成酶抑制剂对丁内酯I产量均有不同程度抑制，而高浓度的前体小分子类似物3,4-二羟基苯丙酮酸、两种合成酶抑制剂联用及这三者的联用表现出了较强的抑制效果；并且在丁内酯I的合成受到强烈抑制条件下，丁内酯类、土震素类、洛伐他汀类等多类次生代谢产物的合成也下降，但一种环肽类化合物产量超过10倍的大幅提升，可能是菌体对作为群体感应信号及全局性转录因子lae A诱导子的丁内酯I合成受到压制胁迫的一种应激反应，具体机制有待深入研究。【结论】丁内酯I的前体确为对羟基苯丙酮酸，3,4-二羟基苯丙酮酸及对羟基苯丙酮酸合成酶抑制剂可用作抑制丁内酯I合成的小分子工具，以用于仿突变生物合成的进一步探索以获得多样化丁内酯衍生物，也可诱导产生环肽类化合物。

1,2-二氯乙烷降解菌群的富集及关键降解菌Ancylobacter sp. BL0的分离鉴定

张志梅, 张彦猛, 谢东明, 杨秀云, 王浪, 左梓涵, 吴志国

2024, 40(8): 288-298. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0108

摘要 ( 121 )

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【目的】1,2-二氯乙烷（1,2-DCA）的污染会危害到人体的生命健康和环境生态安全。为获得高效的1,2-DCA生物降解种质资源，研究菌群特征并探索从中分离筛选高效1,2-DCA降解菌株的规律和方法。【方法】从受1,2-DCA污染的土壤中富集培养能以1,2-DCA为唯一碳源和能源的降解菌群，通过气相色谱、紫外分光光度仪考察了不同批次菌群的生长和对1,2-DCA的降解情况，利用高通量测序分析不同批次富集液的物种多样性和相对丰度。通过16S rDNA基因序列分析鉴定菌株，利用气相色谱-质谱联用测定降解产物，分析菌株的降解途径。【结果】得到了降解菌群BG1，且实验结果显示第6-11批和15批富集菌群在24 h内对12.5 mg/L 1,2-DCA的降解率呈先增加后降低趋势，菌群生物量（OD₆₀₀）可从0.03增长至0.095，但菌群中Ancylobacter sp.的相对丰度随着持续富集而降低。从第9批富集液中筛选出一株菌命名为BL0，鉴定为Ancylobacter sp.，能在6 h内降解120 mg/L 1,2-DCA，推测BL0降解1,2-DCA的途径为1,2-DCA水解为2-氯乙醇，2-氯乙醇再被氧化为氯乙酸，然后被彻底降解利用。【结论】本研究得到了高效降解1,2-DCA的菌群BG1和菌株Ancylobacter sp. BL0，同时发现1,2-DCA降解菌株的筛选分离需要的样品富集过程周期较长且微生物生长量较低，不适于过度富集。菌株Ancylobacter sp. BL0与富集菌群中的其他菌株之间以竞争关系为主。

响应面法优化暹罗芽孢杆菌产大环内酯的发酵培养条件

张梦菲, 余炼, 李菲, 李喆, 苏芯莹, 蓝彩碧, 朱虎, 秦莹

2024, 40(8): 299-308. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0040

摘要 ( 127 )

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【目的】大环内酯（MLNs）是一类由聚酮链环化而成的新型化合物，具有显著的抗菌、抗病毒和抗肿瘤活性，但因传统发酵的大环内酯产量较低而限制了其广泛应用。旨在提高暹罗芽孢杆菌K53合成MLNs的产量，以期为MLNs的批量生产提供科学依据。【方法】基于前期研究发现，通过单因素试验研究碳源、氮源、氨基酸等营养成分对菌株K53中MLNs发酵产量的影响，确定关键营养因子，运用响应面分析法对关键营养因子进行优化，获得发酵MLNs的最佳工艺参数。【结果】单因素试验中，菌株K53的发酵培养基中葡萄糖为最优碳源，酵母提取物和(NH₄)₂SO₄分别为最优有机氮源和无机氮源，额外添加组氨酸和缬氨酸可提高MLNs的产量。响应面优化中，菌株K53的最佳发酵培养基：22.0 g/L葡萄糖、3.0 g/L（NH₄）₂SO₄、1.0 g/L酵母提取物、6.1 g/L缬氨酸和5.9 g/L组氨酸，其中缬氨酸和组氨酸为合成MLNs的前体物质。在该培养基中MLNs的产量达到5.37×10² μg/mL，与理论预测的最大值（5.46×10² μg/mL）非常接近，与优化前的菌株合成MLNs产量（1.31×10² μg/mL）相比提高4.10倍。【结论】响应面法优化后的发酵培养基有利于提高菌株K53的MLNs产量，为菌株MLNs的后续开发应用提供参考。

利用新型红酵母苯丙氨酸解氨酶制备低苯丙氨酸酪蛋白

张阿娜, 韩雪, 谷天一, 辛凤姣, 王钰璐

2024, 40(8): 309-319. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0092

摘要 ( 134 )

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【目的】挖掘高活性、高稳定性的苯丙氨酸解氨酶（EC 4.3.1.24; penylalanine ammonia-lyase, PAL），为后续在制备无（低）苯丙氨酸特膳食品的应用奠定基础。【方法】从胶红酵母（Rhodotorula mucilaginosa）和双倒卵形红酵母（Rhodotorula diobovata）中克隆到基因RmPAL和RdPAL，并通过生物信息学分析两个酶的序列和结构特征；在大肠杆菌中异源表达纯化RmPAL和RdPAL蛋白，测定最适反应条件和底物特异性；通过高效液相色谱和苯丙氨酸试剂盒测定了RmPAL和RdPAL转化酸解酪蛋白（casein acid hydrolysate, CAH）中苯丙氨酸（L-phenylalanine, L-Phe）的能力。【结果】RmPAL和RdPAL是真菌来源的PAL，分别由3个结构域组成：MIO结构域（MIO domain）、核心结构域（core domain）和屏蔽结构域（shielding domain），活性中心具有催化氨基酸Tyr和底物特异性特征氨基酸His；RmPAL和RdPAL在溶液中均以四聚体形式存在，两个酶的最适pH和最适温度均为8.9和50℃，且具有较宽泛的pH和温度稳定性，优于黏红酵母来源的商用PAL酶；此外，两种酶均能催化L-Phe和酪氨酸（L-tyrosine, L-Tyr）反应，且对L-Phe的催化效率较高，约为L-Tyr的5倍，脱除酸解酪蛋白中L-Phe的转化率分别为88%和93%。【结论】RmPAL和RdPAL具有较强稳定性和L-Phe水解偏好性，可从食源蛋白中有效去除L-Phe。

金黄色葡萄球菌型乳房炎奶牛乳腺组织的lncRNA差异表达分析

周冉, 王兴平, 李彦霞, 罗仍卓么

2024, 40(8): 320-328. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0159

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【目的】长链非编码RNA（lncRNA）可参与机体炎症反应，但其在奶牛乳房炎中的表达模式及分子调控机制仍不完全清楚。分析金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus, S.aureus）型乳房炎奶牛乳腺组织中的差异表达lncRNA（DElncRNA）及其功能，为后续深入研究提供支撑。【方法】利用转录组测序（RNA-Seq）技术和生物信息学方法对健康奶牛和S. aureus诱导乳房炎的奶牛乳腺组织进行lncRNA测序、DElncRNA分析及GO和KEGG功能富集分析。【结果】在两组乳腺组织中共检测到1 012个lncRNA。相比于健康奶牛组，S. aureus诱导组筛选到75个表达上调的和114个表达下调的lncRNA。GO和KEGG富集分析结果表明，上述DElncRNA可通过免疫相关信号通路而调节奶牛乳房炎症。进一步分析发现，DElncRNA TCONS_00042123、TCONS_00068055、TCONS_00108420和TCONS_00076361可能参与MAPK、NLR、Jak-STAT和TLR信号通路，进而调节S. aureus型奶牛乳房炎的发生与发展。【结论】在S. aureus诱导炎症的奶牛乳腺组织中获得了189个DElncRNA，可能通过潜在靶基因调控S. aureus型奶牛乳房炎的发生与发展过程。

2024, 40(8): 329.

摘要 ( 71 )

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