热效应在微生物诱变育种中的应用

本文综述了微生物诱变育种中的热效应机理及其应用研究进展。热在微生物诱变育种中具有热诱变效应和热筛选效应, 热诱变效应通过热引起DNA中G-C碱基对的置换实现, 热筛选效应可以从其他诱变剂诱变的菌体中获得更高的正向突变率。     

可控高突变率枯草芽孢杆菌工程菌株的构建及应用

【背景】适应性实验室进化是运用于菌株改良的定向进化方法之一。适应性进化已成功应用于扩大底物利用范围和提高底物(产物)耐受性。由于微生物存在错配修复机制,使得菌株自然突变率水平极低,实验室适应性进化周期长,容易导致传代过程染菌而失败。【目的】获得可控高突变率的枯草芽孢杆菌工程菌株。【方法】采用无痕等位基因置换系统,将枯草芽孢杆菌负责错配修复机制的MutSL操纵子进行启动子置换为严谨表达、可诱导的木糖启动子。【结果】通过向培养基中添加不同浓度诱导物,可控制工程菌株所需突变率水平。将高突变工程菌株应用于苯乙醇耐受性实验,结果表明高突变工程菌株相较于出发菌株,对毒性产物苯乙醇具有更好的适应性,更容易获得突变菌株。将该高突变工程菌株应用于对生长有较大抑制的底物粗甘油的适应性进化实验,筛选得到的进化菌株相比出发菌株具有更短的延滞期、更高的生物量以及更大的比生长速率。【结论】该高突变率工程菌株具有较好的可进化性和适应性,可应用于适应性进化实验,具有广泛的应用前景。     

低能离子注入在Vc高产菌株选育中的应用

对低能离子注入Ｖｃ生产菌的诱变效应进行研究,结果表明,离子注入ＶＣ生产菌能获得较高的突变率和较广的突变谱,比较了Ｈ、Ｎ、Ａｒ＾＋注入ＶＣ生产菌的差异,确定了最佳诱变剂量。由此筛选出４株ＶＣ高产菌,其糖酸克分子转化率达９４％。目前已通过工业生产试验,并为企业带来显著的经济效益,同时也为工业微生物的选育提供了一条全新的途径。     

粘杆菌素高产菌株的选育

用亚硝基胍对多粘类芽胞杆菌 (Paenibacilluspolymyxa)AS1.541进行诱变 ,采用其自身次生代谢产物粘杆菌素进行筛选时正突变率为 32.3% ,获得一株粘杆菌素发酵单位比出发菌株提高 106%的菌株。对发酵单位最高的一株菌再次诱变 ,用甲硫氨酸结构类似物乙硫氨酸筛选时正突变率为 46.9%并得到一株产量提高 57%的菌株。     

筛选微生物降解木质纤维素的研究进展

木质纤维素资源是自然界中含量丰富的可再生资源,利用微生物降解木质纤维素是一种重要的策略。在综合国内外对木质纤维素降解微生物的筛选方法和研究策略的基础上,从单一菌株、复合微生物菌系和组学技术三个方面对筛选微生物降解木质纤维素进行了总结和分析,阐述了各个策略的优势特点和应用价值,即单一菌株易于培养但降解能力较低,复合菌系降解能力强但传代稳定性较差,组学技术能够更好的解释微生物降解木质纤维素的机理,为筛选木质纤维素降解微生物提供一定的指导。同时提出使用合成生物学的策略进行相应微生物的筛选,旨在为筛选高效降解木质纤维素的微生物提供一定的参考。     

农用抗生素筛选模型的发展概述

农用抗生素是指微生物产生的,可用于防治农业有害生物的次级代谢产物。随着筛选模型的贫乏,发现新型农用抗生素的难度越来越大,同时农用抗生素的研究应用与筛选模型密切相关,并随筛选模型的不断改进而向前推进。近年来,随着新技术特别是现代生物技术在微生物研究中的应用,从微生物中筛选新的农用抗生素的几率逐渐加大。主要对传统筛选模型、特定筛选模型以及高通量筛选模型进行了阐述,并对我国未来农用抗生素筛选模型的发展方向提出了预测。     

丙酮酸发酵能力的提高

筛选了 3 氟代丙酮酸敏感型突变株 ,丙酮酸发酵生产水平正突变率 1 0 0 % ,最高产酸达584mmol/L ,提高 77% ;作为对照 ,3 氟代丙酮酸抗性型的正突变率只有 1 2 .5%。第 2次γ 照射处理中 ,DG抗性突变株的残糖从 3 .2 1 g/L降至 0 .0 1 1 6g/L。     

抗凝活性蛋白产生菌Termitomyces albuminosus的诱变育种

真菌Termitomyces albuminosusTA-SD能产生具有抗凝活性的蛋白质TA-P。本实验采用紫外诱变法对TA-SD菌株进行诱变育种,筛选高活性的突变株。出发菌株TA-SD紫外照射40s时,正突变率和抗凝活性提高的幅度最大,分别为33.3%和104.7%。N型突变株和放线菌酮抗性突变株的正突变率和活性提高的幅度均大于S型突变株和非抗性突变株。经筛选突变株SD-A-8的抗凝活性比出发菌株提高了2.3倍。该突变株传代稳定。     

高粱EMS诱变及突变体筛选、鉴定

突变率和突变类型是突变体表型筛选和构建饱和突变体库的重要依据。采用不同时间和不同浓度甲基磺酸乙酯(EMS)处理高粱品种BTx623的种子,突变率和突变类型差异较大。突变类型可分为叶色、叶形、穗型、育性及生育期等,变异类型较丰富。根据处理后种子出苗率、结实率和突变率的情况,最终确定20 h+EMS 0.2%为最佳的诱变处理时间和浓度。但构建饱和突变体库,建议采用多浓度多时间处理方式。     

体外筛选诱导人脐带间充质干细胞分化的微生物代谢物

为了筛选出能够诱导hUC-MSCs成脂或成骨分化的微生物代谢物,将hUC-MSCs接种于96孔板中,并加入代谢物筛选样品,通过观察细胞形态学变化,以及油红染色、碱性磷酸酶染色鉴定hUC-MSCs的成脂、成骨分化。从446种微生物代谢物中筛选出一种具有明显诱导hUC-MSCs成脂分化的微生物代谢物。     

宏基因组学在微生物活性物质筛选中的应用

采用传统分离培养筛选微生物新活性物质的方法受到很大制约,自然界99%以上的微生物不能培养,其资源开发受到很大限制。环境微生物宏基因组技术应用避开了微生物分离纯培养问题,极大拓展了微生物资源的利用空间,增加获得新活性物质的机会和途径。本文着重介绍宏基因组的概念、研究策略包括DNA提取、文库构建与筛选等及在微生物活性物质筛选中的应用,并对宏基因组研究中存在的问题进行探讨。     

ARTP生物育种技术与装备研发及其产业化发展

安全高效的微生物诱变和高通量筛选技术与装备是生物技术科研及产业发展的核心,具有重要的研究价值和广泛的应用前景。笔者研究团队成功将基于大气压射频辉光放电的常压室温等离子体(ARTP)应用于生物诱变育种领域,对其与生物大分子、细胞之间的作用机理进行了系统研究,并研发了具有自主知识产权的ARTP生物育种仪。因操作安全简便、突变快、突变率高、获得的突变体性状稳定等特点,ARTP育种仪已成功应用于百种以上微生物的诱变育种,在行业引起了广泛关注,并实现了的国际出口。综述了ARTP生物育种技术的原理、装备研发现状及其近年来的研究和应用进展,并对其今后的发展趋势进行了展望。     

抗凝活性蛋白产生菌Termitomyces albuminosus的诱变育种

真菌Termitomyces albuminosus TA-SD能产生具有抗凝活性的蛋白质TA-P.本实验采用紫外诱变法对TA-SD菌株进行诱变育种,筛选高活性的突变株.出发菌株TA-SD紫外照射40s时,正突变率和抗凝活性提高的幅度最大,分别为33.3%和104.7%.N型突变株和放线菌酮抗性突变株的正突变率和活性提高的幅度均大于S型突变株和非抗性突变株.经筛选突变株SD-A-8的抗凝活性比出发菌株提高了2.3倍.该突变株传代稳定.     

乳腺癌组织中EGFR/KRAS/BRAF基因突变检测与分析

[目的]检测乳腺癌组织中表皮生长因子受体(EGFR)以及其下游KRAS、BRAF基因的突变类型和突变率,分析其各突变类型之间有无相关性,以期为乳腺癌药物靶点筛选和乳腺癌患者的分子靶向治疗提供更多依据。[方法]取自2016～2017年间宜昌市中心人民医院病理科收集的乳腺癌患者术后冰冻肿瘤组织样本60例以及健康人群DNA样本30例,分别提取基因组DNA,采用PCR扩增和基因测序的方法对基因组中的EGFR外显子18～21,KRAS外显子2、3以及BRAF外显子15进行基因突变分析。[结果]在检测的60例乳腺癌组织样本中,总计有8例样本存在错义突变。其中EGFR突变率为11.7%(7/60例),均为外显子18和20突变。包括第18号外显子P699A突变3例,突变率为5.0%;第20号外显子L778M、V819A突变各4例,突变率6.7%。并包含3例L778M合并V819A突变,另有2例中分别出现了I780M合并S783C和L788V合并L815F突变。BRAF外显子15仅出现了1例T599P突变,突变率为1.7%(1/60例)。30例正常人群对照组未检测到错义突变。[结论]EGFR在乳腺癌中的突变主要以外显子18和20为主,存在P699A、L778M、V819A突变且突变率高达11.7%。BRAF在乳腺癌中的突变率极低,仅为1.7%。未检测到乳腺癌组织中KRAS突变。与正常组织相比较,EGFR外显子18和20的高突变率提示其与乳腺癌的发病存在密切关系,EGFR突变是潜在的抗乳腺癌治疗靶点。     

产电微生物的筛选方法研究进展

产电微生物是一类具有胞外电子转移能力的微生物,能够将有机物中储存的化学能转化为电能,其作为微生物电催化系统的催化剂,已经成为环境和能源领域的研究热点。但目前所发现的产电菌,产电机制有所差异,产电能力参差不齐,菌株的性能从根本上影响了其产电能力,其产电能力不足成为限制微生物燃料电池在工业上广泛应用的主要瓶颈。目前,通过理性设计或定向进化等改造方法,难以实现产电微生物在复杂多样环境中的广泛应用。通过定向筛选策略,建立一套快速、高效的筛选鉴定技术,挖掘环境中性能优异的产电微生物,是促进其广泛应用的有效途径。文中基于产电微生物的种类,总结回顾了现有的产电微生物的筛选鉴定方法,并对其研究前景进行了展望。     

宏基因组学在发现新基因方面的应用

现代分子微生物生态学研究表明,自然环境中约99%的微生物不能用传统的分离培养方法获得其纯培养,使得环境微生物中的多样性基因资源难以得到充分的开发和应用.宏基因组学是近年来发展起来的,通过直接提取特定环境中全部微生物的总基因组DNA并克隆到合适的可培养微生物宿主中,来筛选目的基因的方法.它已在微生物新功能基因筛选、活性物质开发和微生物多样性研究等方面取得了显著成果.该文旨在介绍宏基因组学在新功能基因发现方面的应用概况并结合我们的研究情况,对这一崭新领域中的最近研究进展进行简要综述.     

突变率计算中细菌群体生长不同步系数的修正

遗传和变异是生物学最根本的问题之一, 而突变率估算有助于比较不同基因、不同生物个体、以及不同生长环境下突变率的差异。细菌因其生长繁殖快速和群体庞大而成为突变率估算的最方便的模式生物。突变率的定义为：每个细胞每一世代发生突变的概率。通常表示为。其中, 为突变数, 为细菌分裂的世代数。国内外的微生物学及遗传学教科书和专著中, 在计算细菌突变率时, 有些引入了ln2作为群体中细菌分裂不同步的校正系数, 有些则没有。那么, 在突变率估算中, 究竟是否应该对非同步生长群体进行校正？如果需要校正, 仅仅引入ln2作为     

微生物燃料电池中产电微生物的研究进展

微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)作为一种新型的环境治理和能源技术,目前已得到研究者们的广泛关注。微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能转化成电能的装置,产电微生物作为生物催化剂,对微生物燃料电池的发展至关重要。不同种类的产电微生物,其电子转移机制与能力有所差异,直接影响MFC的产电性能,从而决定MFC在工程实践中的性能与应用。任何含有大量微生物的废水、污泥、沉积物都可以作为产电微生物的筛选来源,尝试从不同环境条件下分离筛选高效产电微生物有望促进MFC的进一步完善,从而加速其在环境中的应用。通过对微生物燃料电池的发展、产电微生物种类及其电子传递机制等进行总结分析,综述了MFC中产电微生物的最新研究进展,包括产电微生物的筛选方法、种类以及技术研究等,最后展望了今后在产电微生物方面的主要研究方向及MFC的发展前景,以期为产电微生物的的筛选和应用奠定相应的理论基础及提供思路。     

用Cu^2＋筛选虾青素高产菌株的研究

海洋红酵母经过甲基磺酸乙酯诱变,以500μmol/L浓度的Cu2 为筛选剂,随机挑取200株菌株,其中细胞生物量、虾青素细胞产率和体积产率都增加的有38株,正突变率为19%。实验结果表明,Cu2 可以作为虾青素高产菌株的筛选剂。     

土壤宏基因组学技术及其应用

传统的基于培养的研究方法只能反映土壤中少数(0.1%～10 %)微生物的信息,而大部分微生物目前还不能培养,因而这部分微生物资源尚难以被有效地开发利用.宏基因组学是分子生物学技术应用于环境微生物生态学研究而形成的一个新概念,主要技术包括土壤DNA的提取、文库的构建和目标基因克隆的筛选.它可为揭示微生物生态功能及其分子基础提供更全面的遗传信息,并已在微生物新功能基因筛选、活性物质开发和微生物多样性研究等方面取得了显著成果.本文对土壤宏基因组学技术的方法和应用作了详细介绍.