大白菜NHX基因家族的鉴定与表达分析

Na+/H+逆向转运蛋白(Na+/H+antiporter,NHX)基因家族在植物响应盐胁迫中发挥重要作用。本研究鉴定了大白菜NHX基因家族成员,并分析了大白菜NHX基因(Brassica rapa ssp.Pekinensis NHX,BrNHXs)响应高温、低温、干旱和盐胁迫等非生物逆境的表达模式。结果表明,在大白菜中共鉴定到9个NHX基因家族成员,分布在大白菜的6条染色体上,其氨基酸数目在513–1154 aa之间,相对分子量集中在56804.22–127856.66 kDa,等电点位于5.35–7.68之间。该基因家族成员主要存在于液泡中,基因结构完整,外显子的数目介于11–22之间。大白菜NHX基因家族编码的蛋白质二级结构都具有α-螺旋、β-转角和不规则卷曲结构,其中α-螺旋发生频率较高。实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)分析显示,该基因家族成员在高温、低温、干旱和盐胁迫下均有不同程度地响应,且在不同时间表达差异显著。以BrNHX02和BrNHX09对这4种胁迫的响应最为显著,表达量在处理72 h时均显著上调,可作为候选基因进一步验证其功能。     

Thermostability enhancement of polyethylene terephthalate degrading PETase using self- and nonself-ligating protein scaffolding approaches

Polyethylene terephthalate (PET) hydrolase enzymes show promise for enzymatic PET degradation and green recycling of single-use PET vessels representing a major source of global pollution. Their full potential can be unlocked with enzyme engineering to render activities on recalcitrant PET substrates commensurate with cost-effective recycling at scale. Thermostability is a highly desirable property in industrial enzymes, often imparting increased robustness and significantly reducing quantities required. To date, most engineered PET hydrolases show improved thermostability over their parental enzymes. Here, we report engineered thermostable variants of Ideonella sakaiensis PET hydrolase enzyme (IsPETase) developed using two scaffolding strategies. The first employed SpyCatcher-SpyTag technology to covalently cyclize IsPETase, resulting in increased thermostability that was concomitant with reduced turnover of PET substrates compared to native IsPETase. The second approach using a GFP-nanobody fusion protein (vGFP) as a scaffold yielded a construct with a melting temperature of 80°C. This was further increased to 85°C when a thermostable PETase variant (FAST PETase) was scaffolded into vGFP, the highest reported so far for an engineered PET hydrolase derived from IsPETase. Thermostability enhancement using the vGFP scaffold did not compromise activity on PET compared to IsPETase. These contrasting results highlight potential topological and dynamic constraints imposed by scaffold choice as determinants of enzyme activity.     

鸡源暹罗芽孢杆菌CML548的益生特性及全基因组分析

【背景】芽孢杆菌是用于动物微生态制剂的重要菌株之一。暹罗芽孢杆菌因具有较强的抑菌活性,近年来受到广泛关注。【目的】对实验室前期分离的鸡源暹罗芽孢杆菌CML548的益生特性进行评价,通过全基因组测序及生物信息学分析,探究其抑菌及潜在的益生机制。【方法】通过牛津杯法、稀释涂布平板法分别对菌株CML548的抑菌和产酶特性、酸和胆盐的耐受性进行研究。使用IlluminaHiSeq2500测序平台进行全基因组测序,并通过多种生物信息学工具和数据库对基因组进行注释和分析。【结果】体外实验表明该菌株具有优良的益生性状：能够有效抑制致病性大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、产气荚膜梭菌的生长;能够同时产生蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶;具有较高的酸和胆盐耐受性。全基因组测序分析表明菌株CML548的基因组大小为4061741bp,GC含量为46.07%,预测到3 961个编码基因。分别有1 693、2 704、3 413、186、67、1、5个基因被GO、KEGG、COG、CAZy、DBAASP、CARD、VFDB数据库注释;通过antiSMASH预测到16个与次级代谢产物合成相关的基因簇。此外,还发现其含有抗菌活性...     

温州地区小杓鹬的代谢产热特征

动物能量代谢相关的生理生态特征与其地理分布密切相关。为探讨温州地区迁徙鸟类小杓鹬(Numenius minutus)的代谢产热特征及体温调节,本文在环境温度(T_a)5.0～42.5℃范围内,测定了小杓鹬的代谢率(R_m,以单位时间耗氧量表示,ml/h)和体温,并计算不同环境温度的热传导。结果显示：在环境温度为5～35℃的范围内,小杓鹬的体温维持相对恒定,平均体温为(42.8±0.10)℃;热中性区为27.5～40.0℃;在热中性区温度范围内,代谢率即基础代谢率为(221.31±6.01)ml/h,是体重预期值的141%;环境温度在5.0～27.5℃范围内,代谢率与环境温度(T_a,℃)呈负相关,回归方程为R_m=587.10﹣11.78 T_a;在5.0～27.5℃的环境温度范围内,小杓鹬的热传导最低,平均为(0.11±0.00)ml/(g·h·℃),是体重预期值的212%;代谢预期比和热传导预期比的比值(F值)为1.21,表明该物种有较好的体温调节能力。小杓鹬具有较高的体温和基础代谢...     

广西防城港黑翅长脚鹬的繁殖行为

本研究于2021年3～9月,采用目标观察和全事件记录法,对广西防城港市钦州湾八路水湿地黑翅长脚鹬（Himantopus himantopus）的繁殖习性进行全过程观察记录。黑翅长脚鹬的栖息生境主要在盐田、虾塘和鱼塘,而巢主要分布在盐田生境。共发现39巢,雌雄共同营巢,按照主要巢材将其巢分为干草巢、碎石巢、泥皮巢和牛毛毡草巢4种;巢材包括禾本科（Gramineae）和莎草科（Cyperaceae）植物以及碎石、贝壳等;巢外径为（23.3±10.7）cm,巢内径为（11.2±1.9）cm,巢深为（1.6±0.5）cm,巢高为（6.5±4.3）cm(n=39);筑巢需（3±2）d(n=6)。窝卵数2～4枚,1～2 d产1枚卵,7 d内产完满窝卵（n=6）。雌雄均参与孵卵,雄性孵卵时间比雌性长,但二者差异不显著（P> 0.05）,雄性（8 550±245.9）min,雌性（7 530±263.3）min,孵卵期为（25±2）d(n=6)。育雏期（26±3）d(n=6),雌雄轮流育雏,育雏前、中期（雏鸟1～20d日龄）,雌性育雏时间比雄性长,是雄性的2倍,育雏后期（雏鸟大于20 d日龄）,...     

DNA末端硫修饰依赖的体外大片段DNA连接法

【背景】DNA组装技术是基因组合成中的一个关键技术。探索低成本、高效率的基因组合成技术一直是合成生物学的重要研究领域。在某些细菌如变铅青链霉菌中,DNA上有磷硫酰化修饰(简称硫修饰),而在另一些细菌如天蓝色链霉菌中存在一种含有硫修饰识别结构域(sulfur-binding domain, SBD)的识别蛋白,可以特异性识别DNA上的硫修饰,这启发了我们发展出一种新的DNA组装技术。【目的】探究在DNA末端硫修饰的连接中,T4 DNA连接酶与SBD相融合蛋白和单独的T4 DNA连接酶相比,是否有更高的连接效率。【方法】根据同源重组原理,设计硫修饰引物,扩增硫修饰的DNA片段。构建T4 DNA连接酶与SBD融合蛋白的3种表达载体T4-linker-SBD(Hga)、T4-linker-SBD(Spr)和T4-linker-SBD(Mmo),表达纯化以上3种融合蛋白。比较3组浓度梯度(2.4、0.24、0.024 mg/mL) T4 DNA连接酶与融合蛋白在2.5 kb和8.0 kb DNA片段连接上的差异。【结果】DNA末端硫修饰的2.5kb和8.0kb的两端片段均能扩增,而且3种融合蛋白...     

圈养大熊猫肠道乳酸菌分离及益生特性

【背景】大熊猫数量稀少、繁殖困难,在其生长过程中极易感染消化系统疾病甚至死亡。【目的】分析圈养大熊猫肠道可培养乳酸菌的群落结构与功能,筛选具有益生特性的乳酸菌菌株,为大熊猫消化系统疾病的预防和肠道微生物研究提供理论参考及菌种资源。【方法】采用3种培养基分离大熊猫粪便中的乳酸菌,通过革兰氏染色镜检和过氧化氢试验对分离的菌株进行初步鉴定,基于BOXA1R-PCR图谱遗传多样性选取代表菌株进行16S rRNA基因测序分析并进行主成分分析(principal component analysis, PCA),同时分析乳酸菌菌株安全性和益生特性。【结果】通过初步鉴定共分离获得58株乳酸菌,根据BOXA1R-PCR结果挑选20株菌进行测序,结果显示20株菌分属于明串珠菌属(Leuconostoc)、肠球菌属(Enterococcus)、魏斯氏菌属(Weissella)和链球菌属(Streptococcus)这4个属,主成分分析结果表明不同年龄段的大熊猫肠道乳酸菌群落结构存在差异。20株乳酸菌均不溶血,17株乳酸菌对11种抗生素均敏感;11株菌耐pH值2.0酸性条件,14株菌对0.3%的胆盐具有良好...     

多酶恒温扩增核酸试纸条法快速检测肺炎支原体方法的建立及应用

【背景】肺炎支原体是导致儿童和青少年呼吸道感染的重要病原体,长期以来由于其临床表现不特异而容易错过最佳治疗时期。【目的】结合多酶恒温扩增(multienzyme isothermal rapid amplification,MIRA)技术和核酸试纸条建立一种快速检测肺炎支原体的方法。【方法】以肺炎支原体社区获得性肺炎呼吸窘迫综合征(community acquired respiratory distress syndrome, CARDS)毒素编码基因为靶基因设计引物和探针,对反应体系的温度、时间等进行优化,评估其敏感性,通过检测肺炎支原体和其余7种病原体分析其特异性,并对35份临床样本进行验证。【结果】MIRA核酸试纸条法在37℃条件下,15 min内便可完成对肺炎支原体的检测,最低检出限为10 copies/μL;除肺炎支原体外,其余7种病原体均不能扩增,特异性较好。以实时荧光PCR检测为标准,MIRA核酸试纸条法对35份临床样本检测后的诊断特异度为100.00%、灵敏度为96.15%、阴性预测值为90.00%、阳性预测值为100.00%。【结论】本研究建立了MIRA核酸试纸条法...     

耐高温亚硝酸盐降解菌的分离、鉴定及降低雪茄烟叶亚硝胺的应用

【背景】烟草特有亚硝胺(tobacco-specific nitrosamines, TSNAs)是烟草于调制和发酵阶段产生的一类致癌物质,由烟草生物碱与氮氧化物发生亚硝化反应生成,生物碱和亚硝酸盐是TSNAs的直接前体物质。【目的】发掘适用雪茄高温发酵且显著降低TSNAs形成与积累的微生物。【方法】以TSNAs前体物质亚硝酸盐的高效降解为目标,对从雪茄烟叶分离得到的烟草源微生物菌株进行高温培养、亚硝酸盐降解及亚硝酸盐耐受能力研究,得到可于50℃高效降解亚硝酸盐及耐受高浓度亚硝酸盐的微生物菌株,将菌株应用于雪茄烟叶高温发酵35 d,对发酵前后亚硝酸盐、TSNAs、常规化学成分和中性香味成分含量进行测定,分析菌株在雪茄烟叶发酵中对TSNAs含量及烟叶品质的影响。【结果】获得了3株于50℃高效降解亚硝酸盐的菌株NY7、NY8和NY9,分别鉴定为莫海威芽孢杆菌(Bacillus mojavensis) NY7、耐盐芽孢杆菌(Bacillus halotolerans) NY8和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) NY9,其中B. halotolerans NY8亚硝酸盐降解能...     

同义密码子使用模式对多肽链共翻译折叠的影响研究进展

同义密码子使用模式作为核苷酸与氨基酸的纽带,其多样性介导了核糖体扫描速率,同时扩充了基因的遗传信息存储量。随着新型技术的应用,发现特异性密码子和密码子结合力可调节核糖体扫描速率并影响蛋白质构象。同义密码子使用模式通过多种方式在不同环节影响着核糖体扫描速率,同时还影响着自身mRNA的稳定性。本文简述了密码子使用模式如何在核糖体扫描翻译mRNA的过程中实现对多肽链翻译延伸的调控,为今后生物工程学领域如何优化蛋白高效表达提供可参考的思路与理念。