非标记表面增强拉曼光谱在DNA检测中的应用

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种超灵敏的生化分析技术,已经被广泛运用于细胞、核酸、蛋白质等生物分子的检测,在生物医学领域表现出了巨大的应用潜力。近年来,将表面增强拉曼光谱技术应用于遗传物质DNA的精准检测,引起了人们广泛的关注。本文简要叙述了表面增强拉曼光谱技术的基本原理及其在DNA检测中的优势,主要介绍了非标记的DNA-SERS检测应用进展,其中包括本项目组的相关工作。研究表明,非标记DNA-SERS技术有望成为一种快速、准确的临床诊断方式。     

罗汉果甜苷V的合成生物学研究进展

罗汉果甜苷V是罗汉果甜苷中含量和甜度均较高的成分,具有止咳祛痰、抗癌、抗氧化、调节血糖等诸多药理活性,成为兼具治疗功能的天然非糖甜味剂,具有广阔的市场前景。然而目前有限的生物资源和较高的提取成本,限制了它的广泛应用。合成生物学的快速发展为植物天然产物的生产提供了一种新思路,通过构建罗汉果甜苷V的微生物细胞工厂,将实现其低成本、规模化生产。文中介绍了罗汉果甜苷V的结构及药理活性,重点综述了罗汉果甜苷V的合成生物学研究进展,并探讨了当前研究所面临的挑战,以期为罗汉果甜苷V生物合成的进一步研究提供参考。     

新型冠状病毒感染与复制的进展

冠状病毒是一类具有囊膜包裹的线性单股正链RNA病毒,在自然界广泛存在,可引起不同程度的呼吸性传染病。新型冠状病毒是一种新发突发病毒,对各类人群均易感。截止目前,该病已经在世界范围内广泛流行,对公共卫生安全构成极大的威胁。文中从冠状病毒及新型冠状病毒的基因组特征、关键蛋白、对宿主的感染和复制的角度加以综述,旨在为获得病毒侵染宿主细胞致病机制的探究提供理论依据,也为特异的抗病毒药物的研发提供基础支持。     

miRNA和lncRNA在动物脂肪沉积中的研究进展

微小RNA(MicroRNA,miRNA)是一类由18–25个核苷酸组成的高度保守的核苷酸序列,它可以特异性结合信使RNA (mRNA)的3′-非编码区域,进而发挥降解mRNA或阻遏mRNA翻译的负调控作用。长链非编码RNA (Long non-coding RNA,lncRNA)是一类长度超过200个核苷酸、不能编码蛋白质或只能编码蛋白质微肽的核苷酸序列,它可以在表观遗传、转录水平和转录后水平调控基因表达。脂肪作为一种重要的储能物质,在调节动物体能量平衡过程中发挥着重要的作用,并与动物产肉量、肉品质等产肉性状密切相关。而脂肪功能的紊乱可导致高血脂、Ⅱ型糖尿病以及一系列心血管疾病发生,因此动物脂肪沉积的分子调控机制备受人们关注。近年来,越来越多的研究发现miRNA和lncRNA在动物脂肪沉积中发挥重要作用。文中就现阶段miRNA和lncRNA在动物脂肪沉积中的研究进展进行综述,以期为进一步揭示动物脂肪沉积的分子调控机制提供理论指导和新思路。     

口蹄疫病毒非结构蛋白3AB双抗体夹心ELISA方法的建立

抗原纯净度是口蹄疫 (Foot-and-mouth disease,FMD) 灭活疫苗质量检验的一项重要内容,一般采用疫苗2–3次免疫动物后,检测非结构蛋白 (Non-structural protein,NSP) 抗体是否阳转,判断疫苗抗原的纯净度。文中旨在建立定量检测FMD灭活疫苗抗原中NSP 3AB含量的ELISA方法,为疫苗质量控制提供参考方法。利用口蹄疫病毒 (Foot-and-mouth disease virus,FMDV) NSP 3A单克隆抗体和辣根过氧化物酶 (Horseradish peroxidase,HRP) 标记的3B单克隆抗体,建立定量检测NSP 3AB含量的双抗体夹心ELISA检测方法。采用原核表达并纯化的3AB蛋白作为标准品,标准品系列稀释,绘制标准曲线,以标准品与未加抗原的阴性对照吸光值 (OD) 的比值大于2.0的标准品最低浓度为最低检测限。标准品浓度介于4.7–600.0 ng/mL之间时,测得的OD值与浓度呈线性相关,回归曲线呈直线,相关系数R2=0.99,确定最低检测限为4.7 ng/mL。检测12份未纯化灭活抗原中3AB蛋白含量介于9.3–200.0 ng/mL之间;而纯化后的病毒抗原中3AB蛋白残留量低于最低检测限;33份来自不同厂家的成品疫苗抗原中9份疫苗抗原3AB蛋白含量在9.0–74.0 ng/mL之间,其余24份疫苗抗原中3AB蛋白残留量低于最低检测限。检测3AB蛋白含量的双抗体夹心ELISA方法能够特异、敏感地检测疫苗抗原中的3AB蛋白含量,为疫苗质量控制与纯净度检验提供了一种可供选择的检测方法。     

饲料蛋白质水平对异齿裂腹鱼生长、消化酶活性、非特异性免疫及蛋白质代谢反应的影响

为研究饲料中不同蛋白质水平对异齿裂腹鱼(Schizothorax)生长、消化酶活性、非特异性免疫及蛋白质代谢反应的影响, 配制蛋白质水平为20.01%、25.00%、30.19%、35.24%、40.12%和45.10%的6种等脂等能的饲料。选取初始体重为(115.46±16.20) g的异齿裂腹鱼540尾, 随机分成6组, 每组3个重复, 每个重复30尾, 进行为期94d的饲养试验。结果表明: 随着饲料蛋白水平升高, 异齿裂腹鱼末重(FW)、增重率(WGR)、特定生长率(SGR)均先升高后降低, 且在蛋白水平为40.12%时最大, 与30.19%组差异不显著(P>0.05); 蛋白质效率(PER)、成活率(SR)均呈先升高后下降趋势, 在蛋白水平为25.00%时最大, 与30.19%组差异不显著(P>0.05); 摄食率(FR)先降低后趋于稳定, 在蛋白水平为20.01%时最高, 显著高于其余试验组(P<0.05); 饲料系数(FCR)和肝体比(HSI)均呈先降低后升高的变化趋势, 在蛋白质水平为40.12%时最低, 与35.24%组差异不显著(P>0.05); 全鱼粗蛋白质显著升高(P<0.05); 胰蛋白酶(TPS)、脂肪酶(LPS)、淀粉酶(AMS)活性变化趋势基本与SGR、WGR和PER相一致, 且TPS>LPS>AMS; 肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐升高, 在45.10%组最高, 与30.19%—40.12%组差异不显著(P>0.05), 谷丙转氨酶(ALT)、酸性磷酸酶(ACP)和碱性磷酸酶(AKP)活性先升高后降低, ALT和ACP活性在35.24%组高、AKP活性在30.19%组最高, 但各试验组差异不显著(P>0.05); 血清中的尿素氮显著上升(P<0.05); 血清中的血氨在45.10%组最大, 显著高于25.00%组(P<0.05)。异齿裂腹鱼WGR、SGR、FCR、PER与不同蛋白质水平分别进行二次回归分析得, 在试验条件下, 异齿裂腹鱼饲料中最佳蛋白质水平为31.20%—34.02%。     

氮添加与降雨变化对红砂幼苗非结构性碳水化合物的影响

非结构性碳水化合物(NSC)在植物体内的含量及分配对植物生长和存活至关重要。开展氮沉降和降雨变化对幼苗NSC影响的研究,为揭示干旱导致幼苗死亡机理及预测气候变化背景下幼苗自然更新及培育提供依据。本研究以1年生红砂幼苗为对象,测定了不同降雨(降雨减少(W-)、自然降水(W)和降雨增多(W+))和氮添加(N0(0 g N·m^-2·a^-1)、N1(4.6 g N·m^-2·a^-1)、N2(9.2 g N·m^-2·a^-1)、N3(13.8 g N·m^-2·a^-1))条件下红砂幼苗各器官NSC及其组分含量。结果表明:红砂幼苗各器官NSC含量为28.8~71.8mg·g-1,叶片含量最高,茎含量最低。氮添加和降雨变化对红砂幼苗叶片和根系淀粉及总NSC含量有显著影响,而对茎无显著影响。各降雨条件下,氮添加均促进了红砂幼苗叶片淀粉和总NSC累积,在降雨增加30%的条件下氮的促进效应更显著,中高氮(N2和N3)叶片淀粉与总NSC含量显著高于低氮水平(N1和N0);在低氮降雨减少30%(N1W-)处理下,红砂叶片淀粉和NSC含量最小,而根系淀粉和NSC含量最大,即低氮干旱胁迫下红砂可通过NSC在不同器官的重新分配来适应胁迫环境。在自然降雨和降雨增加30%情况下,根系淀粉和NSC的含量随氮添加的增加而减小,且中高氮处理(N2和N3)显著低于对照(N0)。可见,叶片是红砂NSC的源,氮添加会促进红砂幼苗叶片NSC的累积,且这种促进效应与水分紧密相关,在降水增加情况下其效应更显著;而过量的氮添加会抑制根系NSC含量的积累,在低氮干旱胁迫下红砂也可通过叶片NSC向根系转移来适应逆境胁迫。     

产瓦伦西亚烯酿酒酵母的表达载体适配及发酵碳氮源优化

瓦伦西亚烯是一种倍半萜类化合物,广泛应用于香水、香皂、食品和饮料等工业制造上。但由于其自然含量极低,且目前获取瓦伦西亚烯的方法较为麻烦且花费高,因而构建细胞工厂进行瓦伦西亚烯的生物合成是更为高效和环保的方法。选取酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)作为宿主构建细胞工厂,先在酿酒酵母基因组上引入黄扁柏的瓦伦西亚烯合成酶(Valencene synthase from Callitropsis nootkatensis,CnVS),实现瓦伦西亚烯的初步合成,初始产量为4.16 mg/L。随后利用CRISPR/Cas9系统对酿酒酵母中Mevalonate(MVA)途径的erg9和rox1基因进行敲除,提高通往瓦伦西亚烯合成的碳流量。不同碳氮源浓度发酵的结果表明,细胞生长积累过高可能不利于瓦伦西亚烯的积累。最后探究了不同CnVS表达载体对瓦伦西亚烯产量的影响,并获得17.54 mg/L的最高产量,是出发菌株的4.2倍。     

两种价态铬(Ⅲ,Ⅵ)对真核酵母细胞谷胱甘肽水平影响

工业的迅猛发展使得重金属污染加剧,得到了人们的广泛关注。铬(Cr)在化工业中的广泛应用,使其成为一种主要的环境污染重金属离子。酿酒酵母是研究金属毒性最常用的生物之一。本文比较了三种铬盐(三氯化铬、三氧化铬、重铬酸钾)对酿酒酵母生长的影响,半抑制浓度的两种价态铬(Cr^3+,Cr^6+)处理酵母细胞,Cr^6+引起细胞的致死率更高。已有研究表明谷胱甘肽是胞内重要的还原剂,常用于细胞的重金属解毒,因此探究了两种价态的铬对酵母胞内谷胱甘肽水平的影响。结果显示重铬酸钾和三氧化铬浓度的升高都会引起胞内含量显著降低,而三氯化铬基本不变,过表达GSH1基因有利于提高酵母细胞对Cr^6+的抗性,但对Cr^3+没有明显效果,这说明两种价态铬在胞内生化作用方式不同,细胞应对的解毒机制也不一样。该研究对工业含铬废弃物处理和微生物治理环境污染提供了理论依据。     

特定化合物同位素分析技术在树木非结构性碳水化合物研究中的应用

特定化合物同位素分析(CSIA)可以实现对复杂基质中特定化合物稳定碳同位素组成(δ¹³C)的精确测定。应用此方法测定树木非结构性碳水化合物(NSC)中特定成分(如糖类、有机酸和糖醇)的δ¹³C,不仅能够追踪新同化的光合产物在树木中的运移及与外界的碳交换,还能够更敏感地指示树木生理状况对环境变化的响应。本文首先系统介绍了CSIA从样品采集、处理到δ¹³C测定的方法,然后综述了树木NSC中各成分之间及各成分在不同器官之间的δ¹³C差异,阐述了树木NSC的δ¹³C时间动态变化特征及内在机制,最后分析了NSC作为主要呼吸底物,其δ¹³C与树木呼吸释放CO₂的δ¹³C(δ¹³C_R)之间的联系,并针对CSIA分析技术在后光合分馏、树木逆境生理和年轮δ¹³C形成机制等研究的应用前景提出了展望。