解纤维梭菌脱水四环素诱导的ClosTron基因打靶系统构建

【背景】解纤维梭菌是发酵木质纤维素生产乙醇的中温模式菌株,构建可控诱导的基因打靶技术是研究解纤维梭菌遗传调控的重要手段。【目的】在解纤维梭菌中构建脱水四环素诱导的ClosTron基因打靶系统。【方法】首先,分析解纤维梭菌对脱水四环素的敏感性,筛选合适的诱导剂浓度,并以β-葡萄糖苷酶为报告基因,检测其在解纤维梭菌中的诱导效果。然后,将脱水四环素诱导型操纵子与II型内含子元件组合,构建脱水四环素诱导的ClosTron质粒。最后,以解纤维梭菌mspI、ldh和ack为例,检测其在解纤维梭菌中的打靶效率。【结果】脱水四环素诱导系统在解纤维梭菌中能够诱导ClosTron元件表达,在mspI、ldh和ack这3个基因位点的打靶效率分别为29.48%±15.51%、23.61%±7.08%和28.09%±6.97%。【结论】在解纤维梭菌中成功构建脱水四环素诱导的ClosTron基因打靶系统,为梭菌基因工程改造奠定了基础。     

乳酸菌食品级表达载体的研究与应用

乳酸菌是能够发酵糖类产生大量有机酸的革兰氏阳性菌的通称,在发酵食品中有着悠久的应用历史。乳酸菌通常被认为是安全菌株,这些微生物的基因工程操作在食品、医学等方面具有广阔的应用前景。表达载体是基因工程中常用的工具之一,大多数乳酸菌的表达载体通常以抗生素抗性基因作为选择标记,然而抗性基因具有潜在的转移性,因此需要开发食品级表达载体。食品级表达载体不含有抗生素的抗性基因,仅包含来自同源宿主或通常被认为是安全生物的DNA。本文介绍了乳酸菌食品级表达载体的构成及其常用宿主,同时对乳酸菌食品级表达载体的应用进行了归纳总结。     

贝莱斯芽孢杆菌RJW-5-5的分离鉴定及细菌素、抗菌肽基因簇挖掘

【背景】化学防治污染日益严重,作物抗性、农药残留、病害再生现象越来越普遍,因此筛选新型生防菌株及研究其抗菌物质已成为热点。【目的】筛选出一株对禾旋孢腔菌等植物病原菌具有生防功能的贝莱斯芽孢杆菌,挖掘其调控合成细菌素、抗菌肽(RiPPs)的基因簇。【方法】通过分离筛选、对峙培养等方法筛选出菌株,通过全细胞脂肪酸和Biolog分析法以及分子生物学方法进行菌株鉴定。利用Illumina NovaSeq 6000平台进行全基因组序列测定,通过BAGEL4挖掘潜在的细菌素、RiPPs基因簇及潜在的作用机制。【结果】菌株RJW-5-5对禾旋孢腔菌的抑制效果最好,抑制率可达78.4%,对疫霉菌、菊池链格孢等病原菌均有较好的抑制作用,利用NCBI网站的BLAST功能对所测的16S rRNA基因和rpoB基因序列进行同源性分析,鉴定菌株RJW-5-5为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)。BAGEL4分析菌株RJW-5-5全基因组序列含有合成Lasso_peptide、Cerecidin、Sactipeptides以及Propionicin_SM1的基因簇,其中Propionicin_SM1为首次在芽孢杆菌属中发现,能够合成双功能蛋白TrpGD、二硫还原酶、2-氧戊二酸脱氢酶E1组分等。【结论】菌株RJW-5-5能够抑制多种农作物病害,具有多种羊毛硫抗生素、套索肽、细菌素等抗菌肽基因簇,具有广阔的发展前景及应用潜力。     

甘南地区二氧化碳施肥效应对生态系统的影响

陆地生态系统是全球第二大碳库,其碳收支一直是气候变化研究的热点领域,而研究二氧化碳（CO₂）施肥效应又是全球变化碳循环领域较为关注的前沿部分。CO₂与生态系统关系复杂,当前仍无法厘清CO₂对陆地生态系统碳循环的影响作用。基于太阳辐射数据、气温数据及归一化植被指数数据等,利用光能利用率遥感模型,模拟2019年甘南地区的碳循环,选取三个指标,即GPP （陆地生态系统总初级生产力）、NPP （净初级生产力）和NEP （净生态系统生产力）来分析甘南地区植被固碳的时空变化特征及CO₂施肥效应。结果表明：（1）甘南地区2019年植被固碳总量约为2611 tC。甘南地区生态系统GPP、NPP和NEP季节性特征明显,其值均在夏季达到最高;而在空间上,GPP、NPP表现为东高西低的特征,NEP呈现出北高南低的分布特征。（2） CO₂对GPP、NPP存在正向的施肥效应,分别增加了14.4%和14.3%;而对NEP具有负向反馈效应,使其减少了0.3%,并且CO₂对NEP的影响整体也表现为北高南低的特征。研究揭示出：虽然CO₂在提升GPP和NPP时,正向的施肥效应明显,但是对甘南地区的NEP,即固碳量来说,CO₂的影响却很有限。因此在研究CO₂施肥效应时不应一概而论,生态地理环境对其的影响不可忽视。研究可以为揭示陆地生态系统碳循环的动态机制提供一定的理论依据。     

黄河口近海海草床浮游-底栖营养传递特征

为了探寻海草床浮游-底栖营养传递耦合特征,于2017年7月对黄河口近海海草床碳源和消费者功能群进行样品采集和碳氮稳定同位素（δ¹³C和δ¹⁵N）测定,计算了消费者功能群的营养级,利用基于贝叶斯的稳定同位素混合模型定量化消费者功能群的食源组成,计算了消费者功能群的浮游、底栖营养贡献比例。结果表明：黄河口近海海草床的碳源和消费者功能群的δ¹³C和δ¹⁵N值均呈现显著性差异（P<0.05）,浮游碳源的δ¹³C值显著低于底栖碳源,消费者功能群的营养级范围为1.49-4.20。浮游动物和腹足类分别由浮游和底栖营养传递途径提供能量来源,其余消费者功能群共同依赖于这两种营养传递路径。消费者功能群随着浮游营养贡献比例的增加,其δ¹³C值逐渐降低。反之,随着底栖营养贡献比例的增加,其δ¹³C值逐渐增加。这与浮游碳源和底栖碳源的δ¹³C值的分化现象一致。对该海草床营养传递特征的系统性定量化解析有助于了解海草床的能量传递模式,为海草床的生态保护和修复提供系统性视角。     

群体大小和觅食环境变化对东黑冠长臂猿日移动距离的影响

日移动距离是反映动物觅食努力的重要指标之一,相关研究有助于了解动物对生境的适应策略,对濒危物种的保护至关重要。东黑冠长臂猿（Nomascus nasutus）是一种极度濒危的树栖小型类人猿,主要生活在一夫二妻制的群体中,平均群体大小6.3只,目前对于该物种的日移动距离仍然缺乏足够的科学研究。我们以广西邦亮长臂猿国家级自然保护区内两群东黑冠长臂猿群作为研究对象,在2008年4月至2009年12月、2016年10月至2017年8月两个时期对其进行了157个全天跟踪,使用5 min间隔的瞬时扫描法记录长臂猿的取食行为和食物类型,每30 min记录长臂猿的位点,并使用轨迹法测算出日移动距离。结果发现东黑冠长臂猿在两个观察时期的不同食物类型取食比例有显著差异,全年的平均日移动距离为1 373 m （354~2 837 m）,相比于低纬度地区营一夫一妻制（平均群体大小3.8只）生活的长臂猿类群没有明显增加。这一结果说明,虽然群体更大,但是东黑冠长臂猿并没有增加每天的觅食努力,不符合生态限制模型的预测。更大的食物斑块、更小的种间竞争和低群体密度可能是支持东黑冠长臂猿无需付出更多的觅食努力来维持更大群体的原因。另外,我们还发现东黑冠长臂猿在人类干扰强度低的研究时期果实类取食比例提高,日移动距离更长,且在果实丰富的雨季日移动距离显著高于果实匮乏的旱季,表明它们可能采取能量保守的策略来应对高质量食物匮乏的环境。总的来说,本研究在更大数据量的基础上更加准确和详细地描述了东黑冠长臂猿的日移动距离,并以此探究长臂猿对高质量食物匮乏环境的响应,为该极度濒危物种的保护提供更多的科学信息。     

研究生基因克隆与功能分析课程教学方式的探索与实践

基因工程是现代生物技术的重要核心。基因克隆与功能分析是生物化学与分子生物学专业硕士研究生的专业主干课,在生物技术人才的培养过程中起着重要的作用。时代的发展对研究生基因克隆与功能分析课程的教学模式提出了新的要求。本文探讨了翻转课堂教学法、研讨式教学法、案例式教学法、问题导向学习教学法、任务驱动教学法在研究生基因克隆与功能分析教学中的综合运用,以期提高人才培养质量。     

替米沙坦在糖尿病防治中的应用

替米沙坦是经典的抗血压病药物。近年来人们发现替米沙坦除可以抑制血管紧张素Ⅱ-1型受体外,还可以部分激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ。得益于其双靶点的作用机制,替米沙坦可以通过改善糖脂代谢紊乱和缓解糖尿病带来的并发症而使糖尿病或糖尿病高危病人获益。本文就替米沙坦在糖尿病预防和治疗中的作用及相关的机制研究作一阐述。     

组氨酸磷酸化修饰的鉴定方法及应用

蛋白质磷酸化是广受关注的翻译后修饰类型之一,组氨酸磷酸化作为一种非常见的磷酸化修饰,最早被发现在细菌和低等真核生物信号传导的级联反应中起关键作用。近年来研究显示,其在肿瘤发生发展过程中也可能扮演了重要角色。由于磷酸化组氨酸的化学不稳定性、低丰度、亚化学计量性质、缺乏特异性的富集试剂,导致研究手段缺乏,限制了人们对磷酸化组氨酸修饰底物蛋白质的认识。随着磷酸化组氨酸抗体的设计以及富集和质谱等鉴定方法的发展,更多的磷酸化组氨酸修饰底物被鉴定,从而加速了对磷酸化组氨酸生物学功能的认识。本文介绍了磷酸化组氨酸的化学性质、主要生物学功能,并综述了磷酸化修饰底物富集和鉴定技术等方面的最新进展,同时也要看到组氨酸磷酸化修饰组学研究仍然存在巨大的技术挑战。     

子宫内膜癌中的lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA网络的整合分析

子宫内膜癌(uterine corpus endometrial carcinoma, UCEC)是危害女性健康的癌症之一,但其发生发展机制尚不完全清楚。基因的异常表达在细胞癌变过程中发挥着重要的作用。本研究利用生物信息学方法对UCEC中异常表达的基因进行网络调控分析,为UCEC的机制研究及预后治疗提供理论依据。首先,利用"limma"包筛选得到差异表达的RNA分子;接着,利用R软件中的"GDCRNATools"包构建lncRNA-miRNA-mRNAceRNA网络;最后,利用DAVID(TheDatabasefor Annotation,Visualization and Integrated Discovery)、R软件中的"survival"包、MCODE(Molecular COmplex Detection)插件、StarBase数据库等对ceRNA网络中的RNA分子进行综合分析。结果显示,在UCEC中,我们鉴定了1 319个mRNA、68个lncRNA及100个miRNA为差异表达的RNA分子。同时,利用这些UCEC中的差异表达RNA分子,成功构建了ceRNA网络,结果表明,HCG11、LINC00958、LINC00667、MAGI2-AS3和AC093010.3可能具有ceRNA的功能。通过进一步对该网络成员的分析,结果发现,该网络中的mRNA分子聚集于内皮细胞增殖、细胞骨架和锌离子结合负调控等生物学过程中。生存分析显示,hsa-miR-449a、LINC00958、PKIA和DPYSL2等19个差异表达的RNA分子与UCEC患者预后显著相关。最后,利用MCODE插件对ceRNA网络进行筛选,共获得一个子网络,其成员分别是LINC00667、hsa-miR-449a、hsa-miR-34a-5p和RECK。该研究结果提示,在UCEC的发生发展中存在lncRNA、miRNA和mRNA的差异表达,并且这些RNA分子之间存在ceRNA网络模式的调控,其中一些关键分子与患者的预后相关,这将为进一步研究与理解UCEC的发病机制及预后提供理论依据。