生物活性物的生物制造：现状、挑战和发展趋势

生物活性物的生物制造是指利用包括细胞、微生物和酶在内的生物系统生产具有生物活性的天然或合成分子的过程。这些分子可用于制药、化妆品、农业和食品工业等领域,对提高生命质量、延长生命长度具有重要意义。在合成生物学和自动化等技术的推动下,生物制造领域迅速发展,为创造新产品和替代传统产品提供了绿色可持续的生产模式,为生物经济的增长、创新作出了重要贡献。本文结合生物活性物研发及生产情况,简要梳理并分析了国内外生物活性物的现有市场和未来发展。生物制造作为一种绿色、可持续的生产方式,将在生物经济发展中持续发挥重要作用。     

贵州核桃种质资源表型性状多样性研究

该研究以贵州省内的3个山脉(乌蒙山、苗岭山和武陵山)、19个核桃和泡核桃实生居群、245棵实生单株为研究材料,对坚果表型性状29个指标的多样性、相关性、聚类及变异进行分析,以揭示贵州核桃资源的表型遗传多样性水平,为贵州核桃资源的保存与利用及核心种质构建提供依据。结果显示：(1)核桃和泡核桃实生居群245份种质资源的18个表型质量性状Simpson指数为0.26～0.82,Shannon-Wiener指数为0.12～1.79;核桃小叶形状多样,易发生顶叶退化,坚果核壳表面特征、坚果形状及核仁皮色多样性丰富。(2)坚果表型变异系数为3.32%～47.67%,平均为21.28%且差异显著(P<0.05),居群间变异系数为9.42%～31.61%且差异显著(P<0.05);居群内和居群间变异均是核桃表型多样性的来源,但坚果性状在居群间差异显著性均高于居群内,说明居群间变异是该区域坚果表型变异的主要来源。(3)3个山脉区域核桃表型均有不同程度变异,其中,苗岭山核桃表型变异程度低,乌蒙山核桃表型变异程度高;UPGMA聚类结果显示,19个核桃实生居群依据贵州山脉区域划分为三类,表明贵州核...     

葡萄蔗糖转化酶基因家族的生物信息学及响应逆境胁迫分析

蔗糖转化酶(invertase, INV)在植物生长发育和抵御胁迫中发挥着重要作用。研究从葡萄基因组数据库中鉴定出19个蔗糖转化酶基因,对基因结构和编码蛋白质的理化性质进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术分析基因在不同激素和非生物胁迫条件下的表达特征,为进一步探索葡萄INV基因家族参与葡萄逆境响应提供了一定的理论依据。结果表明,(1)该基因家族编码蛋白的氨基酸长度在150～766 aa之间,理论等电点介于4.43～9.1之间,亚细胞定位预测发现其主要在细胞质中表达,此外液泡和细胞壁也存在部分基因表达;(2)共线性结果显示VvCINV与其他5个物种复制频率较高;(3)保守基序分析表明VvCwINV包含了所有的保守基序,且Glyco＿32和Glyco＿hydro＿100是VvINV基因主要结构域;(4)组织特异性表达分析发现多数基因在葡萄生长发育进程中都有表达;(5)qRT-PCR分析结果显示,VvINV基因家族在叶片中对激素处理和非生物胁迫的响应出现上调,VvCINV1在50 mg/L GA₃和10%PEG处理后上调表达极显著,VvCINV4在盐胁迫、ABA...     

模拟四季温度层积对南方红豆杉种子生理性状的影响

为了解濒危物种南方红豆杉(Taxus chinensis var. mairei)种子内含物含量受温度和湿度层积的影响,设置4个季节、2种湿度(16%和24%)基质层积处理,对种子的可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白和脂肪等内含物质的变化进行研究。结果表明,不同层积处理下种子贮藏物质的含量有显著变化,春季层积9个月后,可溶性蛋白含量达到最高值;可溶性糖含量呈现降低-升高-降低的变化趋势;淀粉和脂肪含量均随层积逐渐减少。秋季层积9个月后,淀粉含量降至最低。相比于24%湿度,16%湿度的春季、秋季、冬季层积9个月后,脂肪含量均减少较多,说明16%湿度下种子代谢活动更强。春季和秋季的暖温更能促进种子代谢,促进种子形态后熟。夏季温度过高,导致种子生活力下降,夏季层积处理3个月后,种子已经发霉和腐烂。层积过程中,种子内含物在相关酶的作用下,降解为可溶性蛋白、可溶性糖等,为种子萌发提供物质与能量。种子层积时间、温度和湿度及交互作用可作为种子内含物的调控因子。     

金银花花形基因的发掘及生物信息学分析

金银花作为我国重要的中药材,具有消炎、抗菌、抗病毒、抗氧化、防癌等多种功效。随着金银花市场供需矛盾日益加剧,通过分子标记辅助选择育种方法来培育高产优质品种势在必行。通过NCBI的Blast工具扫描金银花蛋白组数据发掘花形候选基因,并执行候选基因的亲缘关系分析、结构域分析、表达模式分析、理化性质分析、蛋白质结构预测等一系列生物信息学分析。依据拟南芥调控花形的ABE类基因,通过NCBI-Blast工具扫描金银花氨基酸序列,筛选出包含MADS结构域的8个调控花形的金银花候选基因。经LjaFGD表达模式分析发现,金银花的花中GWHGAAZE016592和GWHGAAZE014905表达量显著高于其他部位,可能正向调控金银花花形。GWHGAAZE014905是一个包含MADS结构域的调控花器官发育的B类基因;GWHGAAZE016592是AP3同源基因。生物信息学分析发现,GWHGAAZE016592和GWHGAAZE014905均是稳定的亲水蛋白,属于非分泌蛋白,包括Motif1、Motif3、Motif4、Motif2、Motif6和Motif5,蛋白质三级结构模板为6byy.2.A和4ox0.2.C。GWHGAAZE014905被定位到细胞核上,而GWHGAAZE016592被定位到叶绿体上,且包含1个位于151~173 bp的跨膜螺旋区域,属于膜蛋白。研究结果为分子标记辅助选择方式培育道地高产优质金银花品种提供了基因资源和分子标记。     

2种中草药对福寿螺的杀灭效果及对肝脏影响

【目的】有效控制福寿螺产生的危害,为实现中草药的资源化利用提供依据。【方法】以甘草、陈皮为植物源灭螺剂,进行不同浓度梯度(0、0.5、1.5、3.0、4.5、6.0 g·L^-1)提取液浸泡下的灭螺活性探究。【结果】甘草组、陈皮组处理下福寿螺死亡率随时间的增长在不同浓度下毒杀效果明显。对48 h时福寿螺死亡率数据进行概率单位法回归分析,发现甘草组(LC₂₅、LC₅₀、LC₇₅)<陈皮组(LC₂₅、LC₅₀、LC₇₅),说明福寿螺对甘草更敏感。为进一步探究福寿螺死亡原因,在前期研究的基础上深入探讨甘草、陈皮提取液对福寿螺的肝脏的影响,在亚致死浓度甘草0.511 g·L^-1 (LC₂₅)、0.940 g·L^-1 (LC₅₀)、1.727 g·L^-1 (LC₇₅)和陈皮3.892 g·L^-1 (LC₂₅)、4.863 g·L^-1 (LC₅₀)、6.076 g·L^-1 (LC₇₅)处理下对福寿螺肝脏进行扫描电镜观察,结果表明,相比对照组,处理组福寿螺肝脏组织表面干瘪,失去水分,受损严重时,质地松散,表面组织脱落。【结论】2种植物提取液均可以较好地灭杀福寿螺,且严重破坏福寿螺核心组织肝脏,甘草、陈皮可作为植物源灭螺剂进一步研究开发利用。     

美国白蛾在我国发生的世代变化分析

美国白蛾是原产于北美地区的世界性植物检疫性害虫,自1979年发现入侵我国以来,严重威胁我国的生态安全。近年来,随着全球气候变暖,美国白蛾疫情不断南扩,其化性在一些地区出现新的变化。本文根据1979—2021年该虫发生扩散情况和各地区监测普查结果,结合部分地区温度变化数据,全面分析了美国白蛾入侵我国以来的发生扩散过程,对比分析了各地区发生世代数及变化情况,阐明部分地区世代数增加的原因。针对美国白蛾世代数演变规律和反复暴发成灾的情况,提出了当前应关注的几个重点问题:世代数增加引发的扩张速率显著上升;扩张潜力与沿长江地区扩散趋势减缓关系;暴发成灾时有发生与本土化趋势不明显。鉴于当前外来入侵物种管理要求提高及多年来美国白蛾防控工作中暴露的一些问题,提出要在守护国家生物安全底线前提下制定防治策略、在统筹生物多样性保护下实现控制目标、在做好应急准备下摸清暴发成灾规律、在强化疫情检疫管理中提高疫情认定效率等对策。     

pH对灵芝液态发酵代谢物及抗氧化活性的影响

已有研究报道灵芝栽培生长的最适pH在中性偏酸环境,在碱性范围的生长及代谢情况鲜见报道。本研究主要探究广泛pH对灵芝液态发酵代谢物及其抗氧化活性的影响。采用摇瓶液态培养后分析代谢物中灵芝三萜、胞内外多糖、菌丝体蛋白及抗氧化活性等指标,系统比较灵芝菌丝体在pH值2-11的生长和代谢情况。研究结果表明,灵芝菌丝体生长、合成灵芝三萜、胞内多糖、30E胞外多糖、菌丝体蛋白和菌丝体水解氨基酸的最适pH值分别为10、3、2、7、2和2。对应结果分别为17.13 g/L、33.86 mg/g、72.73 mg/g、7.86 g/L、71.42 mg/g和107.10 mg/g。比对照分别提高28.5%、77.3%、22.4%、96.5%、97.1%和70.8%。胞内多糖组分1和组分2最高分子量均在初始pH 4,分别为1.016×10⁸ g/mol和9.280×10⁴ g/mol,胞外多糖组分1最高分子量在初始pH 10,为4.946×10⁶ g/mol;对菌丝体的总抗氧化能力、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除能力、羟自由基清除能力分析结果表明最佳的初始pH分别为3、7、9。本研究为液态发酵方式下灵芝生长及其代谢物定向调控发酵的工艺优化提供参考依据,同时发现灵芝菌丝体中优质蛋白及抗氧化活性可在功能性食品和化妆品领域推广应用。     

珍稀濒危植物细果秤锤树开花生物学特性和繁育系统

为了解珍稀濒危植物细果秤锤树（Sinojackia microcarpa）开花特征和有性繁殖,对其花部形态特征、开花动态、花粉胚珠比（P/O）、柱头可授性、花粉活力、套袋试验、访花昆虫及访花频率进行观测。结果表明：（1）细果秤锤树的杂交指数（OCI）为4,单花期5~7 d,种群花期可持续20 d左右。花粉与胚珠比为4 093.21±498.56。开花后第3天的花粉活力最高（76.21%）,而开花后第7天时花粉活力较低（18.37%）。细果秤锤树柱头最适可授期在开花后第2天。（2）套袋试验表明,细果秤锤树存在部分自交不亲和性,同时不存在无融合生殖,传粉昆虫是其完成生殖过程所必需的,且异株授粉能够提高其坐果率和结籽率。细果秤锤树的访花昆虫有3目5科7种,主要访花昆虫有黄胸木蜂（Xylocopa appendiculata）、熊蜂（Bombus sp.）、胡蜂（Vespa sp.）、中华蜜蜂（Apis cerana）、黑带食蚜蝇（Episyrphus balteatus）、其中熊蜂平均访花频率最高,达（8.67±0.21） 次·h^-1。对该物种开花生物学特征与繁育系统进行深入研究,有利于进一步探究其濒危机制,为后续珍稀濒危植物的研究提供理论依据和参考。     

家蚕内网虫属微孢虫核糖体小亚单位RNA(SSUrRNA)核心序列的克隆和序列分析

Endoreticulatus bombycis is a new pathogenic microspordia isolated from the silkworm larvae.With polymerase chain reaction(PCR) method,we amplified a fragment of the core sequence of the small subunit ribosomal RNA( SSUr-RNA) of Endoreticulatus bombycis.The SSUrRNA fragment was inserted into pMD18-T Vector and then cloned.It had a length of 1230 nucleotides and a percentage GC content of 51.3%.The accession number in Genbank is gill 181769|AY009115.The secondary structure model of the SSUrRNA of Endoreticulatus bombycis was constructed both on the bases of the sequence alignment and RNAFOLD program of the PC-GENE package.The secondary structure model revealed that Endoreticulatus bombycis lacked many cukaryotic hclices.such as heli10,helix 11.helix 18,helix 43 and helix 46,but it has V4 region and has more of prokaryotic character.Analyzed by Blast,Endoreticulatus bombycis.Endoreticulatus schubergi and pleistophora sp.(Sd-Nu-IW8201) have a high similarity,over 98%,Phylogeny tree of Endoreticulatus and Pleistophora species showed that Endoreticulatus and Pleistophora sp.(Sd0Nu-IW8201) was in a group and the other Pleistophora species were in another group[Acta Zoologica Sinica 49(3):414-420,2001].