CRISPR-Cas9介导的基因组编辑技术的研究进展

CRISPR-Cas (clustered regularly interspaced short palindromic repeats-CRISPR-associated proteins)系统为细菌与古生菌中抵御外源病毒或质粒DNA入侵的获得性免疫系统。该系统在crRNA的指导下,使核酸酶Cas识别并降解外源DNA。其中,Ⅱ型CRISPR-Cas系统最为简单,仅包括一个核酸酶Cas9与tracrRNA：crRNA二聚体便可完成其生物功能。基于CRISPR-Cas9的基因组编辑技术的核心为将tracrRNA:crRNA设计为引导RNA,在引导RNA的指导下Cas9定位于特定DNA序列上,进行DNA双链切割,实现基因组的定向编辑。CRISPR-Cas9系统以设计操纵简便、编辑高效与通用性广等优势成为新一代基因组编辑技术,为基因组定向改造调控与应用等带来突破性革命。从CRISPR-Cas9介导的基因组编辑技术的发展与应用等方面综述其最新研究进展,并着重介绍该技术的关键影响因素,为相关研究者提供参考。     

2014厌氧氨氧化专刊序言

厌氧氨氧化是环境微生物领域的重要发现,在废水生物脱氮和地球氮素循环中具有重大作用。为了反映近年来国内外厌氧氨氧化研究的一些重要进展,组织出版了"厌氧氨氧化专刊"。本期专刊包括综述和研究论文两部分,内容涉及厌氧氨氧化的菌群富集、菌群分析、菌种保藏、碳源影响、工艺应用、优化对策等。     

厌氧氨氧化菌混培物生长及代谢动力学研究1

研究了厌氧氨氧化菌混培物的动力学特性。测得细胞产率系数1.573mgVS(mmol NH⁺₄)^-1;细胞衰减常数0.052mgVS(g·VS·d)^-1。厌氧氨氧化菌混培物的最大氨氧化速率1.320～2.761mmol(gVS·d)^-1,最大亚硝酸盐转化(反硝化)速率14.497mmol(gVS·d)^-1。厌氧氨氧化菌混培物利用氨的Km值1.801～4.215mmol·L^-1,利用亚硝酸盐的Km值0.468mmol·L^-1。氨自身的抑制常数38.018～98.465mmol·L^-1,实际最大氨氧化速率的氨浓度16.656mmol·L^-1。亚硝酸盐对厌氧氨氧化的抑制常数5.401～11.995mmol·L^-1。厌氧氨氧化的最适pH7.605。厌氧氨氧化的最适温度30℃。V_maxa、K_ma、K_ia和K_in的活化能依次为37.316、30.239、33.695和30473kJ·mol^-1。     

谷氨酸棒杆菌碱基编辑的条件优化

近年来,基于CRISPR/Cas9的碱基编辑技术因其具有不产生DNA双链断裂、无需外源DNA模板、不依赖宿主同源重组修复的优势,已经逐渐发展成为一种强大的基因组编辑工具,在动物、植物、酵母和细菌中得到了开发和应用。研究团队前期已在重要的工业模式菌株谷氨酸棒杆菌中开发了一种多元自动化的碱基编辑技术MACBETH,为进一步优化该方法,提高碱基编辑技术在谷氨酸棒杆菌中的应用效率,本研究首先在谷氨酸棒杆菌中构建了基于绿色荧光蛋白(GFP)的检测系统:将GFP基因的起始密码子ATG人工突变为ACG,GFP无法正常表达,当该密码子的C经编辑后恢复为T,即实现GFP蛋白的复活,结合流式细胞仪分析技术,可快速衡量编辑效率。然后,构建针对靶标位点的碱基编辑工具,经测试,该位点可成功被编辑,在初始编辑条件下碱基编辑效率为(13.11±0.21)%。在此基础上,通过对不同培养基类型、诱导初始OD600、诱导时间、诱导物浓度进行优化,确定最优编辑条件是:培养基为CGXII,初始OD600为0.05,诱导时间为20 h,IPTG浓度为0.01 mmol/L。经过优化,编辑效率达到(30.35±0.75)%,较初始条件提高了1.3倍。最后,选取原编辑条件下编辑效率较低的位点,进行了优化后编辑条件下的编辑效率评估,结果显示,不同的位点在最优编辑条件下的编辑效率提高了1.7–2.5倍,进一步证实该优化条件的有效性及通用性。研究结果为碱基编辑技术在谷氨酸棒杆菌中更好的应用提供了重要的参考价值。     

厌氧氨氧化体的组成、结构与功能

厌氧氨氧化(Anammox)是微生物和环境领域的研究热点之一。厌氧氨氧化菌(AnAOB)是Anammox的功能载体。不同于大部分原核微生物,AnAOB具有独特的细胞器——厌氧氨氧化体,它是进行Anammox代谢的场所。研究厌氧氨氧化体有助于探明厌氧氨氧化菌的代谢特性。本文综述了厌氧氨氧化体的组成、结构与功能,以期为从事Anammox研究的同行提供参考。     

厌氧氨氧化膨胀床反应器的运行性能

试验研究了以竹炭为载体的厌氧氨氧化膨胀床反应器的运行性能.接种反硝化污泥,用模拟废水可成功启动该反应器:运行至144 d时,容积总氮去除率达到3.02 kg N/m3/d.这是国内文献报道的最高水平.动力学分析表明.这种反应器的最大容积总氮去除率可迭12.77 kg N/m3/d.具有很大的脱氮潜能.反应器的启动过程可分为菌体自溶、活性延滞和活性提高三个阶段.与此相应,污泥性状也从黄褐色絮状污泥变为棕灰色颗粒污泥和红色颗粒污泥.红色颗粒污泥以杆茵和球菌为主.厌氧氨氧化活性可达0.56mg TN/(mgprotein)/h,它们是反应器厌氧氨氧化功能的主要承载者.     

植物病毒检测技术──组织印迹法

组织印迹法（Tissue blotting）是在酶联免疫吸附（Enzyme-Linked immunosorbent Assay ELISA）的基础上发展起来的植物病毒检测技术,该技术不仅保持了ＥＬＩＳＡ对病毒检测的灵敏度高,特异性强的特点,而且大大地简化了操作程序,对病毒的检测更加快速、简单、方便、印迹在硝酸纤维素膜上的样品能保存３个月以上,检测结果能直观地显示出病毒感染的部位。组织印迹技术尤其适用于植物病毒的大规模普查。     

黄腐酸增强小麦抗旱能力的生理生化机制初探

叶面喷施黄腐酸可显著提高小麦幼苗的保水能力,表现为降低叶面蒸腾强度,增加气孔扩散阻力,提高幼苗的生物量,在干旱条件下尤为明显。喷施黄腐酸可使干旱条件下叶片内脯氨酸含量提高近一倍,并在水分充足时,也能使叶片脯氨酸含量增加78%。     

硫氧化细菌源单质硫的生成、转运和回收

单质硫(硫粒)是硫化物生物氧化的中间产物。按化学计量式精准调控O/S比(溶解氧与硫化物的摩尔比),单质硫可成为硫氧化细菌(Sulfur-oxidizing bacteria,SOB)的主要代谢产物。根据单质硫的分布,单质硫可分为胞内硫粒和胞外硫粒。单质硫由胞内向胞外的跨膜转运过程是泌硫型SOB的重要生理特征。从生物脱硫系统中回收单质硫,可实现废物资源化,具有重大意义。本文综述了硫氧化细菌源单质硫的生成过程、赋存形式、代谢特性、转运机理及生物脱硫系统中的单质硫回收,以期为新型泌硫型生物脱硫工艺的研发提供参考。