食品微生物本科毕业论文实验的探索与实践——以干酪乳杆菌异源表达胆盐水解酶为例

毕业论文是本科教育教学过程中不可替代的重要环节之一,是检验学生综合素质的重要手段。以干酪乳杆菌异源表达胆盐水解酶为例,从论文选题、实验准备、实验研究和论文撰写等方面介绍上海理工大学食品微生物本科毕业论文实验的有关探索。学生通过综合运用所学理论知识和实验技能,能够顺利完成毕业论文实验,构建出具有工业应用潜力的耐胆盐干酪乳杆菌基因工程菌,达到本科毕业论文实践教学的目的。     

沉默马铃薯Sgt1-3基因减少块茎糖苷生物碱积累

马铃薯茄啶 糖基转移酶（solanidine glycosyltransferase,Sgt）家族成员Sgt1、Sgt2和Sgt3参与糖苷生物碱（glycoalkaloids,GAs）合成。已有研究证明,抑制该家族任一成员表达可影响马铃薯块茎中糖苷生物碱合成;然而,对Sgt家族成员的单基因实施调控很难有效降低块茎中总糖苷生物碱的积累。为降低马铃薯块茎中总糖苷生物碱的含量,本研究拟采用RNAi技术,对糖苷生物碱合成代谢途径末端酶基因家族成员Sgt1 3在转录水平进行共调控。为实现这一目的,构建了块茎特异性启动子Patatin驱动的,以Sgt1、Sgt2和Sgt3基因为靶向的RNAi表达载体pCEI-PFR,采用农杆菌介导法转化马铃薯茎段,获得10株可沉默Sgt1、Sgt2和Sgt3基因表达的Patatin RNAi融合基因的转基因植株。实时定量PCR（RT-qPCR）结果显示,Sgts基因的相对表达量分别降低了大约32%～60%（Sgt1）、29%～55%（Sgt2）和25%～66%（Sgt3）,而草甘膦抗性基因--5-烯醇式丙酮酸-3-磷酸莽草酸合酶（5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase, EPSPS）的表达量则增加了约48%～135%。高效液相色谱法（HPLC）证明,尽管转基因株系的绿色组织中糖苷生物碱含量与野生型无显著差异,但块茎中糖苷生物碱分别比野生型降低了46%～59%（庄薯3号）和42%～62%（Favorita）。上述结果提示,复合沉默茄啶 糖基转移酶家族基因可降低马铃薯块茎中糖苷生物碱的积累。此外,该结果可能对研究马铃薯不同组织间糖苷生物碱的分布和积累,以及马铃薯种质资源的创新开发具有一定启示。     

可溶性环氧化物水解酶在疾病中的作用

花生四烯酸经过细胞色素P450(cytochrome P450,CYP)表氧化酶途径生成环氧二十碳三烯酸(epoxy eicosatrienoic acid,EETs),具有扩张血管、降低血压、抗炎等多种生物学功能。在哺乳动物系统中的可溶性环氧化物水解酶（soluble epoxide hydrolase,sEH)具有α/β水解酶折叠结构,对环氧脂肪酸具有高度的选择性。sEH能够快速水解EETs,增加患心血管疾病的风险。目前,研究发现sEH抑制剂具有抑制sEH活性、提高EETs的含量的重要功能。 在多种疾病动物模型中应用sEH抑制剂或sEH基因敲除,证实sEH在心肌肥厚、糖尿病、高血压和肾病等疾病中发挥重要的生理作用。因此,sEH已被作为疾病治疗的新靶点而进行研究。本文就sEH的分布、作用机制以及sEH与疾病的关系等方面进行了讨论。     

栽植生姜对不同种植模式下紫色土微生物生物量及水解酶活性的影响

研究了岷江下游紫色丘陵区玉米+红薯间作、大豆单作、生姜连作、水稻-紫云英轮作等4个典型种植模式下栽植生姜后土壤微生物生物量碳、氮、磷含量和水解酶活性的变化特征.结果表明： 栽植生姜显著降低了4个种植模式下土壤微生物生物量碳、氮和磷含量,但各种植模式之间存在较大差异.其中,玉米+红薯间作和水稻-紫云英轮作模式下土壤微生物生物量碳、氮的下降幅度明显低于大豆单作与生姜连作模式,但土壤微生物生物量磷下降幅度明显较高.栽植生姜显著降低了土壤酸性磷酸酶活性,其下降幅度以玉米+红薯间作模式最大,水稻-紫云英轮作模式最小;土壤转化酶活性在生姜连作模式下显著降低;土壤脲酶活性在大豆单作、生姜连作和水稻-紫云英轮作模式下均显著降低.相对于其他模式,栽植生姜使玉米+红薯间作模式下的土壤维持了较高的转化酶和脲酶活性.     

细菌对氨基糖苷类抗生素产生抗性的机理及其控制策略

氨基糖苷类抗生素在治疗感染性疾病尤其是革兰氏阴性菌引起的严重感染方面起着重要作用 ,但是耐药菌株的出现较大地限制了此类抗生素的发展 ,因此 ,如何控制耐药性已经成为一项迫切需要解决的任务。细菌对氨基糖苷类抗生素产生抗性的机制很多 ,目前普遍接受的主要有三种 :1. 通过减少对氨基糖苷类抗生素的摄取或减少药物在体内的累积而产生抗性。 2. 通过改变核糖体结合位点而产生抗性。 3. 通过表达氨基糖苷类抗生素修饰酶而产生抗性。目前细菌耐药性的控制主要集中在对原有氨基糖苷类抗生素进行改造或合成新的抗生素 ,开发氨基糖苷类抗生素修饰酶抑制剂。     

生长素信号转导途径与植物胁迫反应相互作用的证据

生长素影响植物多种生理过程,有报道显示生长素可能影响植物对逆境胁迫的反应.我们利用cDNA阵列技术鉴定拟南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.)的生长素应答基因,发现多个胁迫应答基因受生长素抑制,包括Arabidopsis homolog of MEK kinase1 (ATMEKK1),RelA/SpoT homolog 3 (At-RSH3),Catalase 1 (Cat1) 和Ferritin 1 (Fer1),说明生长素可调节胁迫应答基因的表达.此外,我们还证明吲哚乙酸(IAA)合成途径中的腈水解酶基因nitrilase 1 (NIT1) 和nitrilase 2 (NIT2) 受盐胁迫诱导,提示在逆境条件下IAA的合成可能随之增加.我们利用生长素不敏感突变体研究生长素与逆境反应相互作用的信号转导,发现胁迫应答基因在野生型和生长素不敏感突变体auxin resistant 2 (axr2) 中可被盐胁迫诱导,而在auxin resistant 1-3 (axr1-3)中则不被诱导,说明生长素与逆境胁迫反应的相互作用可能发生在泛素途径.     

遥感数据支持下不同地表覆盖的区域蒸散

将地表能量平衡系统(SEBS)扩展成遥感日蒸散估算模型,利用MODIS遥感数据估算了黄淮海地区的区域蒸散,并在地理信息系统的支持下分析了不同地表覆盖下的区域蒸散统计分布特征.在缺乏各地表覆盖类型相应蒸散量实测值进行对比的情况下,以2001年4月17日估算的日蒸散量为例,通过各地表覆盖类型日蒸散量间的相互对比分析表明,SEBS估算的区域日蒸散量具有一定的合理性.分析结果表明：在黄淮海地区,荒地具有最低的蒸散量;森林、灌木、草地等地表覆盖类型具有中等的蒸散量;而水体、湿地以及耕地具有较高的蒸散量.可能由于包含绿地和水面,城镇用地的蒸散量也较高.土壤含水量的空间差异性导致森林、灌木、草地和耕地等地表覆盖类型的蒸散量具有明显的空间差异性.耕地蒸散量的空间差异性可以为制定合理、高效的农田灌溉计划提供指示作用.SEBS遥感日蒸散模型的局限性在于有可能低估水体和湿地等地表覆盖类型的蒸散量.     

福氏痢疾杆菌组氨酸合成中双功能焦磷酸水解酶和磷酸核糖环化水解酶双功能蛋白的初步研究

福志贺氏菌属是一类革兰氏阴性杆菌,是引起人类细菌性痢疾的主要致病源。以福志贺氏痢疾杆菌2a型301株全基因组为模板、以pET22b-(+)为载体、克隆了一个关键基因：组氨酸合成途径中双功能焦磷酸水解酶和磷酸核糖环化水解酶蛋白（简称：sf2088）。以BL21（DE3）为表达菌株,优化表达条件,获得了可溶表达的蛋白。经过亲和层析和分子筛层析获得目标蛋白。采用分析超速离心和动态光散射实验,对纯化后的蛋白进行稳定聚集状态的条件搜索,结果发现锌离子对稳定其聚合状态很重要。通过正交实验,获得蛋白保持稳定聚集态的条件。这对该酶的进一步研究奠定了基础。     

水稻水溶性环氧化合物水解酶的生物信息学分析

水溶性环氧化合物水解酶（Soluble Epoxide Hydrolase,SEH）是一组催化环氧化合物水解为相应邻位二醇的酶类,在哺乳动物、植物、昆虫和微生物体内广泛存在。通过BLAST对水稻基因组的蛋白质数据库进行搜索,获得10个水溶性环氧化物水解酶（Soluble Epoxide Hydrolase SEH）sEH蛋白的同源序列。经分析发现这些基因在水稻不同胁迫处理下各个部位都有所表达,而且不同成员之间的表达模式存在较大的差异。水稻sEH蛋白主要参与角质层形成,应激反应,以及病原防御等生理过程,特别在脱毒过程中扮演着重要的角色。对蛋白质多序列联配和三级结构预测结果表明：水溶性环氧化合物水解酶的核心结构域由3个催化残基Asp、His和Asp形成三位一体的催化活性构象。这类基因的表达受抗逆环境诱导,其功能与抗逆性有关,为基因工程抗逆育种提供了参考。