构建全细胞生物传感器测定农田土壤中有机磷农药甲基对硫磷含量

土壤中污染物的生物有效性评估对于准确评价环境污染风险至关重要,而全细胞生物传感器是此类评估的重要工具之一。本研究旨在使用新型全细胞生物传感器建立土壤中甲基对硫磷(methyl parathion,MP)的检测方法。首先,使用筛选出的甲基对硫磷水解酶基因(methyl parathion degrading gene,mpd)和pUC19质粒骨架以及已有的特异性诱导元件pobR为材料,构建全细胞生物传感器。然后,以96孔的酶标板为载体和以5种全细胞生物传感器为指示细胞,建立了土壤提取液样品中甲基对硫磷的分析方法,并应用于实际测试和田间土壤样品中甲基对硫磷的检测。以检测性能的最佳大肠杆菌(Escherichia coli)DH5α/pMP-AmilCP为例,其检测限为6.21−6.66μg/L,线性范围为10−10000μg/L。E.coli DH5α/pMP-RFP和E.coli DH5α/pMP-AmilCP的方法用于分析土壤提取液样品中甲基对硫磷的浓度,具有较好的检测性能。这种全细胞生物传感器方法有助于快速评估土壤中甲基对硫磷的生物有效性强弱,从而有效判断有机磷农药甲基对硫磷对土壤的污染风险。     

植物乳杆菌谷氨酸脱羧酶催化pH范围的理性改造及高效转化生产g-氨基丁酸

γ-氨基丁酸可由谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase, GAD)催化谷氨酸一步合成,反应体系成分简单、环境友好。然而,绝大多数GAD酶催化pH偏酸性且反应范围狭小,需要加入无机盐维持最适催化环境,增加了生产附加成分。此外,随着产物γ-氨基丁酸的生成,溶液pH会逐渐上升,不利于GAD酶的持续转化。本研究首先从实验室保藏的一株高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)中克隆得到谷氨酸脱羧酶LpGAD,基于酶蛋白表面电荷修饰,选择9个位点进行定点突变及组合突变,酶学性质表征结果显示三突变体LpGAD^{S24R/D88R/Y309K}在催化pH区间内酶活力整体提高,尤其拓宽了在偏中性pH 6.0下的酶活,为野生酶的1.68倍。接下来,通过分子动力学模拟解析了酶活提高的机理。此外,将Lpgad与Lpgad^{S24R/D88R/Y309K}突变基因分别在谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum) E01中过表达,通过优化确定了摇瓶最适转化条件为反应温度40 ℃,菌体量OD₆₀₀=20,底物L-谷氨酸100.0 g/L,5-磷酸吡哆醛添加量为100 μmol/L。5 L发酵罐中,不调节pH,通过分批投料底物L-谷氨酸,γ-氨基丁酸产量高达402.8 g/L,较对照菌株提高了1.63倍。本研究成功拓宽了LpGAD的pH催化范围及酶活,提高了γ氨基丁酸的转化效率,为实现其规模化工业生产奠定了基础。     

肠道菌群在脊髓损伤后胃肠道炎症反应中的研究进展

脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)目前尚无有效的治疗手段。脊髓损伤后,患者常伴有严重的胃肠功能障碍,严重影响患者的生活质量。研究发现,脊髓损伤后肠道菌群的紊乱和脊髓损伤后的胃肠道功能障碍密切相关。因此,本文围绕脊髓损伤后肠道菌群的变化,探讨肠道菌群在迷走神经、下丘脑-垂体-肾上腺和肠道菌群代谢物3个途径中发挥的作用,及与胃肠道炎症反应相关的研究进展。     

林麝源蜡样芽孢杆菌SCBCM001株的分离鉴定及全基因组序列分析

【背景】细菌性疾病是林麝规模化养殖的重要制约因素,蜡样芽孢杆菌曾在林麝化脓灶中检出,但是目前对林麝源蜡样芽孢杆菌的研究报道很少。【目的】对分离自病死林麝肝脏中的一株疑似蜡样芽孢杆菌进行分离鉴定和全基因组序列分析,为林麝相关疾病的防治奠定基础。【方法】将病原菌纯化培养后,对病原菌进行生化试验、药敏试验和小鼠致病性试验;并通过第3代单分子测序技术进行全基因组测序,根据测序结果进一步评估物种间的亲缘关系,并进行基因功能注释和遗传进化分析。【结果】该病原菌经平均核苷酸相似度分类和系统发育树分析属于蜡样芽孢杆菌群,生化结果符合蜡样芽孢杆菌的一般特征,将分离菌株命名为SCBCM001。该菌株对小鼠的半数致死量为8.3×107 CFU,对大多数β-内酰胺类、四环素和磺胺异噁唑耐药,对氨基糖苷类、头孢氨苄、头孢哌酮和亚胺培南等药物敏感;全基因组测序结果表明该菌株的染色体大小为5292570bp,GC含量为35.37%,多位点序列分型显示该菌株属于ST427序列类型。在菌株SCBCM001基因组内发现hblA、hblC、hblD、nheA、nheB、clo和cytK等多种毒力因子,同时菌株携带对β-内酰...     

绒山羊源大肠杆菌噬菌体φPTK的分子生物学特性及对小鼠大肠杆菌感染的防治效果

【背景】抗生素耐药问题是影响人类及养殖业健康的重要因素,噬菌体能特异性裂解细菌,成为抗生素替代品研究热点,是解决抗生素耐药难题、促进养殖业健康发展的新途径。【目的】通过研究绒山羊源大肠杆菌烈性噬菌体φPTK (phage target of K1)的分子生物学特性,同时利用小鼠感染模型研究φPTK对小鼠大肠杆菌感染的防治效果,为绒山羊大肠杆菌病的防控提供新策略。【方法】用聚乙二醇-氯化钠(PEG 8000-NaCl)浓缩φPTK后,采用透射电子显微镜观察其超微形态结构;运用苯酚-氯仿法提取φPTK核酸后通过Illumina HiSeq高通量测序分析其全基因组结构,使用Mauve比较基因组学分析,通过MEGA绘制噬菌体进化树;通过构建小鼠感染模型分析φPTK对小鼠感染大肠杆菌的防治效果。【结果】透射电镜显示φPTK头部为正多面体形,直径90 nm,有长约112 nm、直径约18 nm的可收缩长尾;φPTK基因组全长169 688 bp,GC含量37.72%,有264个开放阅读框,含穿孔素-裂解酶(holin-lysin)裂解系统,有抗穿孔素蛋白和裂解抑制辅助蛋白,未发现抗生素耐药基因和毒力基因;比较基因组分析表明,φPTK为一株新的绒山羊源大肠杆菌烈性噬菌体;小鼠大肠杆菌感染前和感染后分别使用φPTK进行预防和治疗的试验表明,未使用φPTK的阳性对照组小鼠全部死亡,预防组和治疗组小鼠存活率分别为80%和60%。【结论】噬菌体φPTK是一株能够在小鼠大肠杆菌感染中具有较好预防效果的有尾噬菌体目(Caudovirales)肌尾噬菌体科(Myoviridae)绒山羊源大肠杆菌烈性噬菌体,本研究为绒山羊噬菌体生物制剂的创制奠定了基础。     

跑台运动通过调节大鼠前扣带回线粒体自噬改善神经病理性疼痛

本研究旨在考察跑台运动对神经病理性疼痛的影响,并探讨大鼠前扣带回皮质(anterior cingulate cortex, ACC)线粒体自噬在运动改善神经病理性疼痛中的潜在作用。为了探讨神经病理性疼痛对线粒体自噬的影响,采用慢性坐骨神经压迫损伤(chronic constriction injury of the sciatic nerve, CCI)方法建立神经病理性疼痛Sprague-Dawley (SD)大鼠模型。Von-Frey丝检测大鼠的机械性缩足反射阈值(paw withdrawal threshold, PWT),热辐射仪检测大鼠的热缩足潜伏期(paw withdrawal latency,PWL),qPCR检测ACC组织中线粒体自噬相关Pink1、Parkin、Fundc1、Bnip3 mRNA的表达,Western blot检测PINK1、PARKIN蛋白水平。为了探讨线粒体自噬诱导剂羰基氰化物间氯苯腙(carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone, CCCP)激活线粒体自噬对CCI大鼠痛行为的影响,将24只SD大鼠随机分为CCI...     

导读

得益于基因组测序技术的快速发展,生命科学已经进入后基因组时代.许多重要农作物的全基因组测序工作已经完成公布,如何快速高效地评估验证基因的生物学功能是将这些理论知识转化为生产应用的关键.自1943年德国植物学家Friedrich Laibach首次提出将十字花科拟南芥(Arabidopsis thaliana)作为模式植物以来[1],全球科研团队先后对这一物种展开大量的基础性研究,并逐步积累建成了一个规模庞大、功能齐全的基因组数据库(The Arabidopsis Information Resource,TAIR).     

低阻贯通是脑细胞间通讯的一种调节方式

介绍当前脑及中枢神经系统中细胞间通讯方式的三种假说,并着重讨论低阻贯通方式中并置膜结构、功能及其生物学意义.低阻贯通与布线传递、容积传递协同作用以实现脑及中枢神经系统信息传送的功能;可能是对传统神经及神经-体液传递的补充.     

仿脑组织体模研究进展

仿脑组织体模是指可以有效模拟人脑组织形状、性质的等效材料组织或数字模型,可以在实验中代表人脑组织的某些生理特性从而达到特定的研究目标,根据其物理形态,通常可分为固体、液体、数字体模3类。仿脑组织体模具有安全经济,配置简单并且可重复使用的优势,被广泛应用于脑部疾病诊断、系统安全性评估等研究。本文就仿脑组织体模的分类、物理特性和脑科学研究应用3方面进行论述,在阐述当前仿脑组织体模与真实脑组织存在一定性质差异的同时也说明其在替代真实脑组织实验上有良好的应用前景。     

蜜蜂脑乙酰胆碱免疫反应阳性神经元的分布

通过免疫组织化学方法-PAP法,使用乙酰胆碱(ACh)抗体,研究了中华蜂(Apis sinensis)和意大利蜂(Apis mellifera L)脑中具有乙酰胆碱免疫阳性反应的神经元胞体的形态、分布及神经元类型.并和已知的在其他昆虫脑中用ACh的合成酶ChAT和其水解酶AChE的抗体免疫组化法所获得的结果进行了比较.