基于碳硫模块平衡策略的大肠杆菌高产L-半胱氨酸菌株构建

l-半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸,因其多样的生理功能,l-半胱氨酸在医药、化妆品和食品工业中有着广泛的应用。模块化代谢工程策略在细胞工厂的构建中具有极大的潜力。本研究利用碳硫模块协同表达策略进行大肠杆菌的l-半胱氨酸合成途径构建,构建了一株l-半胱氨酸合成基因工程菌。首先,通过增强l-半胱氨酸前体物质l-丝氨酸(serA^f、serB和serC^Cg)的生物合成以及转录调控因子CysB的表达,l-半胱氨酸的产量由0提高到(0.38±0.02)g/L。然后,通过促进l-半胱氨酸转运和无机硫源的吸收同化、减弱l-半胱氨酸和l-丝氨酸的降解以及异源表达cysE^f和cysB^St,l-半胱氨酸的产量提升至(3.82±0.01)g/L。最后,为了优化碳模块和硫模块的代谢通量,协同表达硫酸盐同化途径与硫代硫酸盐同化途径的基因cysM、nrdH、cysK以及cysIJ,得到l-半胱氨酸高产菌株。在500mL摇瓶和2L发酵罐中分别实现了(4.17±0.07)g/L和(11.94±0.1)g/L的l-半胱氨酸积累。研究结果表明,在细胞内通过对硫碳模块间代谢通量的协调控制,可以实现l-半胱氨酸的高效生物合成。研究结果为微生物发酵生产l-半胱氨酸的产业化奠定了基础。     

中国水韭属两个四倍体新种

水韭属(Isoëtes)是起源最为古老的水生维管植物,全属物种均被列为国家一级重点保护植物。通过对全国水韭属植物的调查和研究发现,不同产地的四倍体植株在形态上存在显著差异。基于形态学、孢粉学和细胞学证据,将分布于中国湖南省长沙地区和怀化地区的四倍体居群分别命名为隆平水韭(Isoëtes longpingii)和湘妃水韭(I. xiangfei),并详细描述了其形态特征。隆平水韭形态上与中华水韭(I. sinensis)相似,不同之处在于其大孢子具小的瘤状或冠状纹饰,叶细长而柔弱,长达60 cm; 该种也与六倍体东方水韭(I. orientalis)相似,不同之处在于其染色体44条,大孢子具瘤状或冠状纹饰。湘妃水韭的大孢子纹饰虽与二倍体云贵水韭(I. yunguiensis)相似,但在小孢子纹饰、孢子囊形状和染色体数目方面却不同。隆平水韭仅少数植株生长于湖南省宁乡市一处池塘,完全沉水生长,而湘妃水韭则分布于怀化市通道县和会同县的湿地。由于这两个新种的分布区狭窄,野生居群数量和个体数较少,栖息地环境受到人为干扰,因此根据IUCN红色名录评估标准,将隆平水韭评为极危(CR)等级,湘妃水韭评为易危(VU)等级。所编制的中国已知水韭属物种的分种检索表,为本属物种的鉴定和保护工作提供了重要参考。     

韭菜化感物质草莓酸对香蕉枯萎病菌的影响

香蕉枯萎病主要由尖孢镰刀菌 4 号生理小种(Fusarium oxysporum f. sp. cubense,Foc4)引起的一种土传病害,严重威胁香蕉产业的可持续发展。为寻求一种经济有效且环保的防治措施,以韭菜化感物质的衍生物草莓酸(strawberry acid,SA)为材料,通过平板和盆栽实验,研究了SA对Foc4的菌丝生长、香蕉枯萎病病情指数、土壤微生物数量、土壤酶活性的影响。结果表明:(1)随着SA浓度的增加,Foc4的菌落生长直径显著减小,第5天时菌落直径在SA浓度为300、450 μL·L^-1时比150 μL·L^-1分别减小了49.15%、70.89%; 液体培养条件下SA浓度为600 μL·L^-1时Foc4的分生孢子数量显著低于对照处理(相差 470 多倍); pH为5时SA对Foc4的抑制效果显著比pH为7和9时好。(2)随实验处理时间的延长,添加 SA后香蕉幼苗的病情指数显著低于对照。(3)土壤细菌、真菌数量和微生物总量在SA为600 μL·L^-1时均为最高; Foc4数量随SA浓度升高而降低,在1 200 μL·L^-1时显著降低。(4)各土壤酶在浓度(300～600 μL·L^-1)SA处理时活性较高; 1 200 μL·L^-1时显著降低,过氧化氢酶和多酚氧化酶较对照分别降低了41.88%、54.82%。(5)相关性分析得出,土壤微生物总量与细菌、真菌数量极显著正相关; 土壤真菌与放线菌显著负相关; 土壤细菌、真菌和放线菌数量均与蔗糖酶、多酚氧化酶显著正相关; 蔗糖酶与脲酶、过氧化氢酶与多酚氧化酶均显著正相关。综上认为,添加SA浓度为600 μL·L^-1能较好地抑制Foc4的菌丝生长且能提高其抑制率,病情指数明显降低,有利于改善香蕉的生长环境。该研究结果为有效利用SA防治香蕉枯萎病提供了科学依据。     

竹亚科单枝竹属芸香竹花枝和花特征补充描述

繁殖器官在竹类植物的分类学研究中具有重要意义,研究组在广西马山县观察到竹亚科单枝竹属芸香竹正在开花,该文根据观察到的开花状况和采集到的标本解剖观察结果,对其花枝和繁殖器官特征做了详细的中文及拉丁文补充描述。经对比芸香竹与属内已知繁殖器官结构的单枝竹和小花单枝竹的繁殖器官,3个竹种有相同的繁殖器官结构特征,但在小花数目和大小等方面具有差异。繁殖器官比较表明该属竹种的繁殖器官对喀斯特地貌环境有特殊的适应性,也支持依据营养器官差异划分为3个独立竹种。     

民族药马利筋内生真菌生物活性研究

药用植物内生真菌能产生与宿主相同或相似的活性物质,民族药马利筋生物活性广泛。为获得马利筋活性内生真菌资源,该研究基于“民族药-内生真菌-活性成分”的思路,考察了168株马利筋内生真菌代谢产物的生物活性,并分别采用SRB法、Griess法、PNPG法和DPPH法对内生真菌发酵液乙酸乙酯提取物进行抗肿瘤、抗炎、α-葡萄糖苷酶抑制和抗氧化等生物活性测定,对活性菌株进行ITS菌种鉴定。结果表明：（1）所筛选的168株内生真菌中有22株表现出不同程度的生物活性。其中,9株内生真菌具有显著抗肿瘤活性,其IC₅₀值在0.1～40μg·mL^-1之间;菌株MJF-53在2.5μg·mL^-1时对LPS诱导的Raw264.7释放的NO和IL-1β均具有明显的抑制作用;7株内生真菌表现出不同程度的α-葡萄糖苷酶抑制活性,其IC₅₀值在1.0～4.0 mg·mL^-1之间,其中MYF-16和MYF-55对α-葡萄糖苷酶抑制活性接近阿卡波糖;19株内生真菌具有不同程度的DPPH自由基清除活性,其中菌株MYF...     

番茄总皂苷对小鼠高尿酸血症的调节作用北大核心CSCD

为研究番茄总皂苷对尿酸的调节作用,该文以番茄水提物为试材,利用次黄嘌呤和氧嗪酸钾以及尿酸和氧嗪酸钾建立高尿酸模型小鼠,考察番茄总皂苷对正常小鼠及高尿酸血症小鼠尿酸排泄量、血尿酸、尿素氮、肌酐、黄嘌呤氧化酶以及脏器指数的影响。结果表明:番茄总皂苷不影响正常小鼠血尿酸水平,正常组及番茄低、中、高剂量组血尿酸值分别为(170.4±36.7)、(178.3±69.7)、(175.5±42.1)、(185.3±72.6)μmol·L^(-1);番茄总皂苷对次黄嘌呤和氧嗪酸钾联合诱导的高尿酸血症小鼠可以降低血尿酸水平,降低黄嘌呤氧化酶活性,正常组、模型组及番茄高剂量组血尿酸值分别为(140.4±36.7)、(378.3±69.7)、(278.3±62.6)μmol·L^(-1),正常组、模型组及番茄低、中、高剂量组黄嘌呤氧化酶值分别为(1.2±0.3)、(1.8±0.2)、(1.6±0.2)、(1.5±0.3)、(1.3±0.4)U·g^(-1) liver;对尿酸和氧嗪酸钾联合诱导的高尿酸血症小鼠,可降低血尿酸水平,降低黄嘌呤氧化酶活性,正常组、模型组及番茄高剂量组血尿酸值分别为(98.8±21.8)、(455.6±78.8)、(333.7±68.7)μmol·L^(-1),正常组、模型组及番茄高剂量组黄嘌呤氧化酶值分别为(2.1±0.3)、(2.5±0.2)、(2.3±0.2)U·g^(-1) liver。综上结果表明,番茄总皂苷不影响正常小鼠血尿酸水平,但能降低高尿酸模型小鼠的血尿酸水平,其机制可能与降低黄嘌呤氧化酶活性有关。     

山豆根地上部分的酪氨酸酶抑制活性成分筛选研究

壮药山豆根,为豆科植物越南槐(Sophora tonkinensis)的干燥根和根茎,是非常重要的广西道地药材。为了更加合理地开发利用山豆根的地上部分,阐明其化学物质基础,该研究采用多种现代色谱分离方法对山豆根地上部分进行了系统分离,并通过现代波谱学方法对分离得到的单体化合物进行了结构鉴定,同时测试了单体化合物对酪氨酸酶的抑制活性。结果表明:(1)从山豆根地上部分分离得到10个化合物,分别为水杨酸(1)、对羟基苯甲酸(2)、木犀草素(3)、8-异戊烯基山萘酚(4)、槲皮素(5)、大豆素(6)、芒柄花素-7-O-β-D-葡萄糖苷(7)、刺芒柄花素(8)、鸢尾黄素(9)、金雀异黄素(10),所有化合物均首次从山豆根的地上部分中分离得到;(2)酪氨酸酶抑制活性的试验测试结果表明化合物4、7和9对酪氨酸酶均具有较强的抑制作用,其中化合物4的酪氨酸酶抑制活性最强,IC₅₀值为(1.58 ± 0.31)× 10^-5 mol·L^-1。该研究丰富了山豆根地上部分的化学物质基础及其生物活性,为山豆根非药用部位的深入开发利用奠定了基础。     

基于代谢组学分析黑老虎植株不同部位黄酮类成分

黑老虎的根是常用中药,黄酮类化合物是药用植物的主要活性成分之一。为探究黑老虎植株叶和茎中可能含有与根类似或具有高度富集的类黄酮化合物,挖掘其利用价值。该文利用广泛靶向代谢组学技术,鉴定了黑老虎的叶、茎和根的代谢物,并根据结构配置分类,解析其中类黄酮的多样性和丰度。结果表明:(1)黑老虎叶中类黄酮数量(80个)>茎(73个)>根(67个),3个部位均有61个相同的黄酮类化合物,叶和茎中含有更多的黄酮醇类化合物,从而使类黄酮多样性高于根。(2)在3个部位积累量比较高的是黄酮醇类、黄酮类、黄烷醇类和查尔酮类,其中黄酮醇和黄酮在茎和根积累量下降,导致类黄酮丰度从叶(24.00 × 10⁷)-茎(13.45 × 10⁷)-根(9.05 × 10⁷)连续大幅度下调。(3)叶和茎中含有大量与根相同和多种根中没有的类黄酮,可以考虑替代或互补利用,3个部位儿茶素类化合物表达量都较高,叶中还富含槲皮素及其衍生物,具有较高的利用价值。     

马尾松R2R3-MYB基因特征及进化和表达分析

MYB类转录因子在植物生长发育、代谢、应答生物胁迫和非生物胁迫的响应等生物过程发挥重要作用。为探究马尾松R2R3-MYB基因结构及功能,该研究以转录组数据为研究区域,从中筛选获得了17个马尾松R2R3-MYB基因,利用生物信息学对基因进行理化性质、系统进化树等分析,同时利用荧光定量PCR技术分析基因的组织特异性以及在花发育时期和非生物胁迫下的表达模式。结果表明：(1)17个PmMYBs亚细胞定位于细胞核,均无跨膜结构,且均含有Motif1、Motif2保守基序。系统发育进化树将马尾松PmMYBs划分为9个亚家族,且与火炬松、白云杉等裸子针叶植物关系较近。(2)17个基因均属于组成型表达,但在不同组织的表达量不同;所有基因均参与了花发育和非生物胁迫,不同基因在花发育不同时期的表达存在差异,有7个基因可能参与了雌雄性状转变;大部分基因响应非生物胁迫上调表达,但响应胁迫的时间存在差异;少数基因在胁迫中下调表达,尤其是PmMYB11基因在所有胁迫中均明显下调表达。该研究较系统地分析了马尾松R2R3-MYB基因的结构特征、系统进化及其在花发育时期和非生物胁迫下的表达模式,为深入探究马尾松R2R3...     

常温和低温条件下不同浓度外源褪黑素对降香黄檀幼苗的生理生态影响

为探究外源褪黑素对不同温度下降香黄檀幼苗的生理生态影响,该研究开展了不同浓度外源褪黑素(300、500、600、700、900、1 200μmol·L^-1)对常温（白天28℃/夜晚25℃）和低温（白天8℃/夜晚5℃）下降香黄檀（Dalbergia odorifera）幼苗的生长发育、光合作用、叶片色素含量、叶片水分状况、膜系统等方面影响研究,并通过隶属函数分析综合评价筛选出具有促进降香黄檀幼苗生长发育和提高低温耐受性的最适外源褪黑素浓度。结果表明：（1）在常温下喷施各个浓度的褪黑素溶液,在生长发育（形态、茎高增长和株高增长）,光合作用参数[净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、胞间二氧化碳浓度（C_i）和蒸腾速率（T_r）],光合色素[总叶绿素（Total Chl）、叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chl b）和类胡萝卜素（Caro）]和可溶性蛋白含量上均有一定的提高。（2）低温胁迫处理下,喷施各个浓度的褪黑素溶液可在不同程度上缓解低温胁迫对植株形态、茎高增长、株高增长、P