细菌除草剂马唐致病菌的筛选

为研制出针对玉米田杂草马唐的生物除草剂,通过对其感病茎、叶和根际土壤的分离,利用毒素对大肠杆菌的拮抗性,谷氨酰胺合成酶抑制剂模型和皿栽、盆栽筛选模型进行快速、高效的筛选,建立起一种集初筛、复筛、回接于一体的细菌除草剂筛选模型,筛选到一株产红色素的细菌S4,生物测定结果表明:对马唐萌发抑制率达93%,对根长抑制率为85%;除草活性实验发现对小麦有轻微抑制作用,对玉米和黄豆有明显的促生长作用。     

非天然氨基酸β-Homo天冬酰胺的合成研究

以α-氨基酸天冬酰胺为原料,经多步反应合成了β-氨基酸β-Homo天冬酰胺,中间产物和目的产物经熔点、红外、核磁、质谱以及元素分析,其结构得到证实。     

利用合成生物学技术深入挖掘放线菌中活性次级代谢产物

放线菌是一类能够产生丰富生物小分子药物的微生物, 对人类的健康事业做出了杰出的贡献。但近几十年来, 来源于微生物并最终上市的药物越来越少, 而病原菌的抗药性问题却越发严重, 人们对新药的期待越来越迫切。本文介绍了近十年里发展迅速的合成生物学对微生物次级代谢产物研发的促进作用。合成生物学以工程化的思想对生命系统进行设计与改造, 使传统方法难以获取的放线菌次级代谢产物通过外源宿主得以产生, 充分利用了自然界的资源; 此外, 对次级代谢基因簇的合理设计和对生物元件的应用不仅使人们获得了自然界中原本不存在的新化合物, 还能使某些具有广泛应用价值药物的产量得以显著提高; 最后, 本文还介绍了合成生物学领域近些年DNA组装的新技术和新方法, 为从事次级代谢产物研发的工作者提供便利。     

DNA组装新方法的研究进展

2010年,蕈状支原体Mycoplasma mycoides的人工合成,迎来了合成生物学的崭新时代.这种突破性的进展主要得益于酵母自身强大的DNA体内重组能力.近几年来,除了利用体内重组的DNA大片段拼接技术,基于连接或聚合思想的不同尺度的DNA体外组装方法也相继出现,如Biobrick\Bglbrick、SLIC与Gibson等温一步法等,这些方法的应用加快了合成生物学功能元件库、生物合成途径乃至微生物染色体的人工构建.事实上,目前所建立的各种DNA组装方法,均是由DNA分子拼接理念(包括两分子衔接思想与多片段组装模式)衍生而来.文中将在介绍DNA组装基本理念的基础上,对体内、体外主要的DNA组装方法进行简要梳理,希望为不同类型的合成生物学功能器件及生物合成途径的构造提供参考与借鉴.     

His-234是毛白杨对香豆酸 ∶ CoA连接酶的重要酶催化活性残基

对香豆酸∶CoA连接酶(4-coumarate: coenzyme A ligase,4CL)是植物苯丙烷类代谢途径中的一个重要的酶．4CL以肉桂酸衍生物(香豆酸、咖啡酸、阿魏酸等)、ATP和CoA为底物合成相应的酰基-CoA酯,这些酰基-CoA酯是一系列重要化合物(如木质素)的前体．4CL的酶催化反应分两步进行：第一步以肉桂酸衍生物和Mg² -ATP为底物合成酰基-AMP,第二步用CoA取代AMP,产生酰基-CoA酯,催化过程中酶的构象产生明显的变化．因为4CL在木质素的合成中所起的作用,这个酶是通过蛋白质工程方法改进林产品质量的重要靶标．我们通过X射线衍射技术,解析了毛白杨对香豆酸∶CoA连接酶1(Pt4CL1)与其中间产物对香豆酰-AMP的复合物晶体结构,与同家族成员结构比对,确定所获得的蛋白质结构为Pt4CL1催化第二步反应,即酰基-CoA酯合成的构象．结构分析表明：His-234残基在Pt4CL1的酶催化机理中起着多重作用,即通过侧链与AMP磷酸基团形成氢键,降低磷酸基团的负电荷,催化CoA的亲核取代反应;侧链可以采取两种不同的构象以调节CoA进入Pt4CL1的催化中心;His-234的侧链还可能夺取CoA巯基的质子,从而增强CoA的亲核反应活性．突变体酶活数据结果也显示His-234对Pt4CL1的活性非常重要,是Pt4CL1催化中心的活性残基．     

3种根皮素酰腙衍生物的合成及抑制酪氨酸酶和抗氧化活性

以根皮素为母体,设计合成了三种新的酰腙类化合物1～3:根皮素苯甲酰腙(1)、根皮素2-羟基苯甲酰基腙(2)和根皮素4-羟基苯甲酰基腙(3).采用UV、IR、1H NMR、13C NMR及MS等手段对产物进行结构表征;测定了根皮素及其酰基腙的抑制酪氨酸酶的能力、清除DPPH自由基能力和清除ABTS自由基能力.结果表明化合物2(IC50 =13.4±1.1 μM)和化合物3(IC50=19.1±0.82μM)抑制酪氨酸酶能力比母体根皮素(IC50=23.7±1.8 μM)有了明显提高;化合物1～3清除DPPH和ABTS自由基的能力均得到显著提高;通过构效关系探讨,表明化合物芳酰基苯环上羟基数目和位置在抑制酪氨酸酶和清除自由基能力中发挥着重要作用.     

水果中阿斯巴甜的研究

采用高效液相色谱-三重四级杆串联质谱(HPLC-QQQ-MS/MS)对橙等8种水果中的苯丙氨酸、天冬氨酸和阿斯巴甜进行测定,采用气相顶空(HS-GC)对水果中的甲醇进行测定,并进行阿斯巴甜的模拟合成实验,研究在水果中是否存在阿斯巴甜及合成阿斯巴甜所必须的苯丙氨酸、天冬氨酸和甲醇以及它们之间的浓度关系。实验结果表明:8种水果中均含有阿斯巴甜、苯丙氨酸、天冬氨酸和甲醇。其中阿斯巴甜的含量为23.4～117μg/kg,天冬氨酸含量为8.72～186 mg/kg,苯丙氨酸含量为1.84～84.2 mg/kg,甲醇含量为1.81～248mg/kg。不同水果中阿斯巴甜含量差异不大,而苯丙氨酸、天冬氨酸和甲醇的含量差异较大。阿斯巴甜的含量与苯丙氨酸、天冬氨酸和甲醇的含量无明显相关性。     

脂肪酸合成系统潜能的挖掘与释放

在全球石油资源不断减少和温室气体不断积累的情况下,急需发展可再生燃料能源及各种生物化工原料和产品。基于该目的,能够生产高能量密度液体生物燃料和高附加值化工品的微生物脂肪酸合成系统备受关注。首先介绍了大肠杆菌脂肪酸代谢系统的组成,然后详细总结了通过改造脂肪酸代谢途径生产脂肪酸以及脂肪酸衍生物的最新研究进展,并介绍了利用体外重建体系来研究脂肪酸合成途径对该系统进行深入挖掘,以及根据得到的信息指导体内脂肪酸途径的改造来释放脂肪酸合成系统的潜能。     

合成生物学在微生物细胞工厂构建中的应用

通过微生物发酵的方法生产大宗化学品和天然产物能够部分替代石油化工炼制和植物提取。合成生物学技术的发展极大地提高了构建微生物细胞工厂生产大宗化学品和天然产物的能力。一方面综述了合成生物学在构建细胞工厂时的关键技术,包括最优合成途径的设计、合成途径的创建与优化、细胞性能的优化;另一方面,介绍了应用这些技术构建细胞工厂生产燃料化学品、大宗化学品和天然产物的典型案例。     

Comparative effects of insecticides with different mechanisms of action on Chrysoperla externa （Neuroptera＂ Chrysopidae）＂ Lethal,sublethal and dose-response effects

The comprehensive knowledge that the delayed systemic and reproduction side effects can be even more deleterious than acute toxicity, has caused a shift in focus toward sublethal effects assessment on physiology and behavior of beneficial insects. In this study, we assessed the risks posed by some insecticides with different mode of action through lethal and delayed systemic sublethal effects on the pupation, adult emergence, and repro- duction of the chrysopid Chrysoperla externa （Hagen, 1861; Neuroptera： Chrysopidae）, an important predator in pest biological control. The maximum field recommended dose （MFRD） and twice （2xMFRD） for chlorantraniliprole, tebufenozide, and pyriproxyfen were harmless to C. externa. In contrast, all the tested chitin synthesis inhibitors （CSIs） were highly detrimental to the predator, despite of their lack of acute lethal toxicity. There- fore, the safety assumed by using IGRs toward beneficial insects is not valid for chrysopids. Dose-response data showed that although all CSIs have a similar mechanism of action, the relative extent of toxicity may differ （novaluron 〉 lufenuron 〉 teflubenzuron）. For CSIs, the delayed systemic effects became obvious at adult emergence, where the predicted no observable effect dose （NOED） was 1/2 048 of the MFRD for novaluron （0.085 ng/insect）, and 1/256 of the MFRD for both lufenuron （0.25 ng/insect） and teflubenzuron （0.6 ng/insect）. Finally, this work emphasized the significance of performing toxicity risk assessments with an adequate posttreatment period to avoid underestimating the toxicities of insecticides, as the acute lethal toxicity assays may not provide accurate information regarding the long-range effects of hazardous compounds.