体外多酶分子机器的现状和最新进展

体外多酶分子机器遵循所设计的多酶催化路径,将若干种纯化或部分纯化的酶元件进行合理的优化与适配,高效地在体外将特定的底物转化为目标化合物。体外多酶分子机器反应系统呈现元件化和模块化的特点,在设计、组装和调控方面具有较高的自由度。近年来,体外多酶分子机器在实现反应过程的精准调控和提高产品得率方面的优势逐渐体现,展示了其在生物制造领域重要的应用潜力。对体外多酶分子机器的相关研究已成为合成生物学的一个重要分支领域,日益受到广泛的关注。文中系统地综述了基于酶元件/模块的体外多酶分子机器的构建策略,以及改善该分子机器中酶元件/模块之间适配性的研究进展,并分析了该生物制造平台的发展前景与挑战。     

重组人源性胶原蛋白的制备及表征

为了获得可实现工业化生产的重组人源性胶原蛋白,根据人I型胶原蛋白Gly-X-Y序列,优选亲水性的Gly-X-Y胶原肽段设计人源性胶原蛋白氨基酸序列及对应的核苷酸序列,利用酶切技术构建pPIC9K-COL表达载体,电转化毕赤酵母获得人源性胶原蛋白毕赤酵母工程菌,并对其进行发酵罐发酵、纯化及鉴定。结果显示,获得表达量达4.5 g/L,纯度大于95%的人源性胶原蛋白,经氨基酸N端测序、分子量测定、氨基酸分析及胶原酶降解试验,确定获得的蛋白与理论的人源性胶原蛋白一级结构一致;同时胶原经冷冻干燥后进行扫描电镜分析及细胞毒性试验,确定人源性胶原蛋白冻干品具有多孔纤维网状结构及优良的细胞相容性,预示其具备作为生物医学材料的潜质。     

水流对草鱼幼鱼趋光行为的影响

为了探讨水流对鱼类趋光性的影响, 利用自制的循环水槽装置, 以草鱼(Ctenpharyngodon idellus)幼鱼为研究对象, 研究其在光照度为300 lx, 不同流速工况(0、0.1和0.2 m/s)下的趋光性行为, 同时设黑暗静水工况为对照组。结果表明: (1) 0.2 m/s的流速可完全激发草鱼幼鱼的趋流性, 使其游泳方向多数与顶流方向呈± 20°。(2)根据草鱼幼鱼在不同流速工况下随光照度衰减在水槽内的分布情况, 计算得其在3种流速工况下的光强期望值分别为: 52.45, 34.62和37.86 lx。(3)当照度为300 lx时, 静水工况下的实验鱼在水槽中呈现“两头高, 中间低”的分布情况, 并未表现出对某一光强范围的偏好行为; 在小于感应值的低流速下, 草鱼幼鱼的分布情况总体趋势与静水工况类似, 但在远离光源处的分布较多, 多呈“逆流后退”行为; 当流速值超过感应流速时, 在趋流性的作用下, 鱼类在尾部的聚集情况明显下降, 同时在水槽中的分布更加均匀, 其原有光环境的作用减弱。研究初步证明了略大于感应值的小流速所引发的草鱼趋流性即可对其光环境响应行为产生影响。     

菲菊头蝠回声定位声波频率的性二态有利于性别识别

许多动物的叫声频率呈现性二态现象。蝙蝠夜间活动,主要利用声音信号导航空间、追踪猎物、传递交流信息。本研究选择成体菲菊头蝠作为研究对象,检验回声定位声波频率性二态是否有利于性别识别。研究发现,菲菊头蝠回声定位声波频率参数具有显著性别差异。播放白噪音、雄性回声定位声波及雌性回声定位声波期间,实验个体的反应叫声数量依次递减。播放白噪音、雌性回声定位声波及雄性回声定位声波后,实验个体的反应叫声数量依次递增。白噪音诱导反应叫声强度高于回声定位声波诱导反应叫声强度。研究结果表明,菲菊头蝠回声定位声波的频率参数编码发声者性别信息,有利于种群内部的性别识别。本研究暗示,回声定位声波可能在蝙蝠配偶选择中扮演一定作用。     

科尔沁沙地优势固沙灌木叶片氮磷化学计量内稳性

为科学认识科尔沁沙地优势固沙灌木的生态适应性和固沙植被演变规律, 该研究对科尔沁沙地流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和丘间低地的优势固沙灌木小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和盐蒿(Artemisia halodendron)进行野外调查, 研究了这两种固沙灌木的叶片氮(N)、磷(P)化学计量特征、灌丛土壤养分状况以及内稳性特征。结果表明: 1)与盐蒿相比, 灌木小叶锦鸡儿具有较高的叶片N含量及N:P, 而P含量仅为盐蒿的1/2; 2)两种优势固沙灌木灌丛下土壤的全N、全P含量及速效N、速效P含量高于该地区土壤的平均水平, 小叶锦鸡儿灌丛下土壤养分含量显著高于盐蒿灌丛下土壤; 3)盐蒿叶片N、P化学计量内稳性指数(H)表现为H_P > H_N:P > H_N, 说明盐蒿更易受土壤N的限制; 小叶锦鸡儿叶片N、P化学计量内稳性指数表现为H_N:P > H_N > H_P, 意味着小叶锦鸡儿更易受土壤P的限制。在N含量较低的沙化草地, H_N较高的固沙灌木小叶锦鸡儿比盐蒿更具生长优势, 对于该地区生态恢复及保护具有不可替代的作用。然而, 小叶锦鸡儿额外吸收的N, 使其生长过程可能易受P的限制, 因此在沙地恢复过程中应注意土壤P的供应。     

尖峰岭热带山地雨林根部真菌-植物互作网络结构特征

不同功能群的根部真菌可能会与植物差异性地互作, 并进一步影响地下真菌与植物群落构建。本研究采用Illumina Miseq测序方法检测了海南尖峰岭热带山地雨林中常见植物的根部真菌; 采用网络分析法比较了丛枝菌根(AM)真菌、外生菌根(ECM)真菌, 以及所有根部真菌与植物互作的二分网络(bipartite networks)结构特性。从槭树科、番荔枝科、夹竹桃科、冬青科、棕榈科、壳斗科、樟科和木犀科等8科植物的根系中, 检测到297,831条真菌ITS1序列, 这些序列被划为1,279个真菌分类单元(OTUs), 其中子囊菌门748个、担子菌门354个、球囊菌亚门80个, 以及未知真菌97个。核心根部真菌群落(420个OTUs)中, 至少有三类不同生态功能的真菌常见, 即丛枝菌根真菌(40个OTUs, 占总序列数23.4%)、外生菌根真菌(48个OTUs, 13.9%)和腐生型真菌(83个OTUs, 19.8%)。尖峰岭山地雨林根部真菌-植物互作网络结构特性的指标普遍显著高于/低于假定物种随机互作的零模型期待值。在群落水平, 不同功能型的根部真菌-植物互作网络表现出不同或相反的结构特性, 如丛枝菌根互作网络表现为比零模型预测值高的嵌套性和连接性, 以及比零模型低的专一性, 而外生菌根互作网络呈现出比零模型预测值低的嵌套性和连接性, 以及比零模型高的专一性。在功能群水平, 植物的生态位重叠度在AM互作网络高, 而ECM互作网络低; 真菌的生态位宽度在ECM互作网络窄, 而在AM互作网络较宽。共现(co-occurrence)网络分析进一步揭示, ECM群落的物种对资源的高度种间竞争(植物、真菌高C-score), 以及AM群落的物种无明显种间竞争(低C-score), 可能分别是形成反嵌套ECM互作网络及高嵌套AM互作网络结构的原因。上述结果说明, 尖峰岭山地雨林中至少有两种及以上的种间互作机制调节群落构建: 驱动AM互作网络冗余(nestedness)及ECM互作网络的高生态位分化(专一性)。本研究在同一个森林内探讨了不同功能型的真菌-植物互作特性, 对深入理解热带森林的物种共存机制和生态恢复具有重要意义。     

复杂性-稳定性研究: 数学模型的进展

对自然生态系统的观察给人们以复杂的群落更稳定的直观印象, 但数学模型却得出了截然相反的结论。这一“悖论”使得复杂性-稳定性研究自20世纪70年代以来成为长期的热点。本文对这一领域的数学模型研究进行简要综述。首先对这一论题进行概念剖析, 然后将各类模型分为线性和非线性两大类, 前者即群落矩阵法, 后者包括相互作用矩阵法、复杂网络数值模拟法和食物网构件动力学法。它们分别基于不同的群落构建方法和稳定性判断标准, 探求各物种是如何相互作用并实现共存的。总体而言, 在随机构建的群落模型中, 多样性和连接度的增长不利于系统稳定; 而在更接近真实自然群落的模型中, 相互作用方式、网络拓扑结构、相互作用强度分布等方面的机制提供了稳定效应, 按此组织的生态网络可达到很高的复杂度。然而, 复杂性-稳定性的研究还远未结束, 当前的模型仍不足以反映自然群落中的复杂相互作用, 稳定性的概念也有待拓展。对这一议题的深入研究在生态学理论和生态系统管理实践方面都具有重大价值。     

HIV/AIDS患者机会性感染与 CD4+ T淋巴细胞间的关联性

目的研究人免疫缺陷病毒(HIV)感染者及艾滋病(AIDS)患者发生机会性感染的概率与自身CD_4~+T淋巴细胞之间的关系,为HIV患者机会性感染的防治提供参考。方法以2016年6月至2017年6月我院400例HIV患者为研究对象,回顾性分析不同CD_4~+T淋巴细胞计数HIV患者发生机会性感染的情况。结果 400例HIV患者发生机会性感染178例,总感染率为44.5%。CD_4~+T淋巴细胞计数≤50个/μL的患者机会性感染发生率(86.67%)最高,与其他各组比较差异有统计学意义(P0.05)。随着CD_4~+T淋巴细胞计数的减少,HIV患者机会性感染率升高。178例机会性感染者中,单一感染82例,2部位感染52例,3部位感染28例,4部位以上感染16例。感染病原体检测显示,细菌感染84例(47.19%),结核杆菌感染36例(20.22%),病毒感染30例(16.85%,包括巨细胞病毒感染18例、单纯疱疹病毒感染12例),真菌感染77例(43.25%,包括假丝酵母感染35例,肺孢子菌感染20例,马尔尼菲青霉菌感染12例,新型隐球菌感染10例),未明确病原体性质34例(19.10%),复合感染多见。结论 CD_4~+T淋巴细胞水平与HIV患者继发机会性感染的概率关系密切。HIV患者CD_4~+T淋巴细胞水平的监测对其继发机会性感染的防控具有重要临床意义。     

利用黑斑双鳍电鳐构建实验性自身免疫性重症肌无力小鼠模型

目的建立符合国际化的临床前实验标准的实验性自身免疫性重症肌无力(experimental autoimmune myasthenia gravis, EAMG)动物模型。方法参照文献报道的方法并改进后,从电鳐电器官提取乙酰胆碱受体(acetylcholine receptor,AchR)蛋白纯品,并采用SDS凝胶电泳蛋白定性鉴定及BCA法蛋白定量;用纯化的蛋白主动免疫C57BL/6小鼠,共免疫3次(分别于第1天、第30天、第60天),进行EAMG小鼠临床评分、体重、血清AchR抗体含量、新斯的明试验、肌电图等综合评价。结果 EAMG模型组与佐剂组比较,自第三周开始发病,平均临床评分显著上升(P<0.01);发病小鼠体重显著减轻(P<0.01);新斯的明试验阳性;血清AchR抗体含量明显增加(P<0.01);肌电图重复电刺激实验阳性。结论从黑斑双鳍电鳐的电器官提取、纯化AchR蛋白成功诱导C57BL/6 EAMG小鼠模型,为进一步研究重症肌无力创造了良好条件。     

玉米内生细菌资源研究进展

植物内生菌存在于植物的各个器官,种类繁多,对植物的生长发育具有重要作用。玉米是最重要粮食作物之一,通过研究玉米与其内生细菌的关系,对增产玉米以及生物防治有积极意义。本文归纳了玉米内生细菌资源的分离与收集,包括内生细菌的多样性及新种的鉴定;介绍了玉米内生细菌与宿主的相关性;总结了玉米内生细菌的生物学作用,包括抑菌性、耐受性、固氮作用和促生作用,以及内生细菌对玉米作用机制;并对玉米内生细菌研究趋势进行了前景展望,旨在为玉米内生细菌的研究提供参考。