地衣芽胞杆菌FLP/FRT基因编辑系统的构建及验证

地衣芽胞杆菌有效的基因编辑工具有限,为了拓展和丰富其基因编辑手段,在地衣芽胞杆菌中构建一个抗性标记可重复使用的FLP/FRT基因编辑系统,并通过敲除α-淀粉酶基因amyL、蛋白酶基因aprE及敲入外源透明颤菌血红蛋白基因vgb对该系统进行初步验证。首先以温敏质粒pNZT1为载体分别构建amyL和aprE基因敲除质粒pNZTT-AFKF和pNZTT-EFKF,两个敲除质粒各自包含针对目标基因的同源臂、抗性基因及同向的FRT位点;将敲除质粒转化地衣芽胞杆菌并经过两次同源交换过程实现目标基因的敲除;最后导入一个FLP重组酶表达质粒通过FLP/FRT系统的重组作用介导抗性基因的回收。为进一步验证本系统的实用性及编辑效率,构建了包含透明颤菌血红蛋白编码基因vgb表达盒及基因组丙酮酸甲酸裂解酶编码基因pflB敲除盒的重组质粒pNZTK-PFTF-vgb,并以此进行外源基因vgb在基因组上的定向敲入。结果显示,成功敲除amyL及aprE并回收了抗性标记卡那霉素基因,敲除后淀粉酶活和蛋白酶活分别减少95.3%和80.4%;vgb基因成功整合入基因组pflB位点并回收了抗性标记四环素基因,并利用荧光定量PCR技术检测到vgb的整合表达。文中首次建立了一个适用于地衣芽胞杆菌的、抗性标记可重复使用的FLP/FRT基因编辑系统,并进行了基因敲除及基因敲入验证,为地衣芽胞杆菌遗传改造提供了良好的方法参考。     

甘珀酸干预对大鼠脑缺血再灌注损伤的影响

目的观察缝隙连接阻断剂甘珀酸对局灶性脑缺血/再灌注损伤的影响。方法采用大鼠大脑中动脉阻塞再灌流模型（MCAO）,将动物随机分为脑缺血60min再灌注（MCAO）组,脑缺血再灌注加甘珀酸干预（MCAO＋CBX）组和假手术组（sham）。采用尼氏染色显示脑梗死灶并计算梗死灶体积;应用免疫荧光与TUNEL染色法分别观察脑缺血后3d与7d不同时间点缺血边缘区胶质纤维酸性蛋白（GFAP）的表达和细胞凋亡情况。结果（1）缺血后3d、7d MCAO＋CBX组大鼠梗死体积小于MCAO组,3d、7d MCAO＋CBX组大鼠梗死体积较MCAO组分别缩小5%和4.6%;（2）缺血后3d、7d于缺血边缘区可见大量TUNEL阳性染色细胞,且MCAO组大鼠缺血边缘区细胞凋亡数目明显多于MCAO＋CBX大鼠（P〈0.001）;（3）缺血后3d和7d组缺血边缘区GFAP表达明显增强,3d的MCAO组与MCAO＋CBX组大鼠缺血边缘区GFAP的表达均较假手术组强（P〈0.05）,7d的MCAO＋CBX组大鼠缺血边缘区GFAP的表达较假手术组强（P〈0.001）,但明显弱于MCAO组大鼠（P〈0.01）;结论缝隙连接阻断剂甘珀酸可减少大鼠大脑中动脉阻塞后脑梗死体积,其机制可能与阻断缝隙连接后缺血边缘区神经元凋亡降低有关,星型胶质细胞的反应性变化参与了该过程。     

Effects of grassland-use on soil respiration and litter decomposition

 草地利用方式影响植被群落结构和土壤微环境, 制约草地生态系统碳循环。该文通过测定温带草原在放牧、割草、围封3种利用方式下湿润年(2012年)和干旱年(2011年)的凋落物产量、质量及其分解速率和土壤碳通量, 分析了草地利用方式对土壤呼吸和凋落物的影响, 探讨了凋落物对土壤呼吸的贡献机制。结果表明: 在干旱年份, 放牧样地土壤呼吸最大, 分别达到割草和围封样地的1.5倍和1.29倍; 在湿润年份, 割草样地土壤呼吸最大, 为309 g C·m^–2·a^–1, 明显高于放牧样地和围封样地。不论干旱年还是湿润年, 围封样地凋落物产量都大于放牧样地和割草样地。3种利用方式下湿润年土壤呼吸和凋落物分解均比干旱年增强。因此, 水分是温带草原植物生长和生态系统碳循环的主要限制因子, 草地利用方式则显著影响凋落物生产和分解。进一步分析表明, 经过两年的分解, 同一样地内凋落物质量C:N下降, N含量和木质素:N升高, 土壤呼吸与凋落物产量、凋落物分解速率以及木质素:N正相关, 而与凋落物C:N负相关。     

阻断缝隙连接对脑缺血后海马迟发性神经元凋亡的影响

目的探讨阻断缝隙连接(gap junction)通讯对大鼠局灶性脑缺血后海马迟发性神经元死亡(delayed neuronal death,DND)及Bcl-2蛋白表达的影响。方法术前2h左侧脑室注射缝隙连接阻断剂甘珀酸(carbenoxolone,CBX),对照组左侧脑室注射生理盐水,颈内动脉插线法制备大鼠大脑中动脉缺血再灌注模型,采用DNA原位末端标记TUNEL技术及免疫荧光技术,观察阻断缝隙连接对大鼠局灶性脑缺血3d后海马迟发性神经元死亡及BCL-2蛋白表达的影响。结果不给予缝隙连接阻断剂,大脑中动脉缺血模型有45%的大鼠在术后3d出现海马迟发性神经元死亡;用甘珀酸阻断缝隙连接后,30%的大鼠出现海马迟发性神经元死亡,其发生率明显减小(P<0.01);与对照组相比,干预组Bcl-2蛋白的表达较高(P<0.01),两组Bcl-2蛋白的表达均高于假手术组(P<0.01)。结论阻断缝隙连接通讯可以减少局灶性脑缺血后海马迟发性神经元死亡的发生率,Bcl-2参与了局灶性脑缺血后海马神经元凋亡的调节。     

基于附石藻类生物完整性指数对汝溪河水生态系统健康的评价

以三峡库区支流-汝溪河自然河段为研究区域,调查了自然河段内9个样点的附石藻类群落和水环境理化特征,并在此基础上应用生物完整性评价指数（Index of Biotic Integrity,IBI）,对汝溪河水生态系统进行健康评价。结果表明,汝溪河自然河段附石藻类群落结构具有明显的空间和时间异质性,驱动附石藻类群落结构形成的水环境因子为电导率、浊度、硝态氮和溶解氧。IBI结果表明,上游生物完整性较高;中下游和下游生物完整性较差;枯水期生物完整性较高,而平水期和丰水期生物完整性较低。由此可见,汝溪河自然河段生物完整性一般,表明汝溪河水生态系统已处于亚健康程度。     

柚皮素合成关键基因表达水平对目标产物积累水平的量化影响

柚皮素是一种天然黄酮类化合物,具有抗炎、抗氧化、抗病毒、预防动脉粥样硬化等多种药理活性,也是其他黄酮类化合物合成的重要前体,具有重要的应用价值。目前,微生物法生产柚皮素等黄酮类化合物由于代谢通路不平衡等原因导致产量较低,在很大程度上限制了其工业应用。文中以一株产柚皮素的酿酒酵母菌株Y-01为研究对象,利用启动子和拷贝数控制柚皮素合成代谢途径关键酶4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)、查尔酮合成酶(CHS)和查尔酮异构酶(CHI)编码基因的表达水平,考察这些基因的表达水平对目标产物积累水平的量化影响。结果表明,柚皮素产量与4CL或CHI编码基因的表达量之间关联性较低,而与chs基因的表达量存在显著的正相关性。通过调控chs基因的表达水平,获得一株高产柚皮素的酿酒酵母工程菌株Y-04,产量较出发菌株Y-01提高了4.1倍。研究结果表明,CHS是柚皮素合成过程的关键调控靶点,合理调控CHS表达可以显著促进酿酒酵母积累柚皮素。相关结果为采用代谢工程强化微生物合成柚皮素等重要黄酮类化合物提供了重要的理论参考。     

高效合成番茄红素酿酒酵母菌株的构建

番茄红素作为一种高附加价值的萜类化合物已受到国内外研究者的广泛关注。首先对酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae模式菌株S288c和YPH499合成番茄红素的能力进行分析比较,结果表明YPH499更适合作为底盘细胞用于番茄红素的合成。随后比较组成型启动子GPDpr、TEF1pr和诱导型启动子GAL1pr、GAL10pr对番茄红素合成的影响,结果发现以GPDpr、TEF1pr作为番茄红素合成途径基因crtE、crt B和crtI的启动子,摇瓶发酵60 h后,番茄红素产量为15.31 mg/L;以GAL1pr和GAL10pr为启动子时,其产量为123.89 mg/L,提高8.09倍。继续改造甲羟戊酸(MVA)途径,过量表达N-末端截短的关键酶基因t HMG1(3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶),番茄红素产量为265.68 mg/L,单位菌体产量72.79 mg/g。文中所设计构建的异源表达番茄红素合成途径的酿酒酵母菌株单位细胞产量高,可以进一步改造和优化后用于番茄红素的工业化生产。     

扩散性抑制对脑缺血后海马迟发性神经元死亡的影响

目的为了研究阻断大鼠局灶性脑缺血诱导的扩散性抑制对同侧海马迟发性神经元死亡的影响。方法颈内动脉插线法制备大鼠大脑中动脉缺血再灌注模型,采用电生理学方法记录扩散性抑制波,尼氏染色和TUNEL染色检测海马迟发性神经元死亡;观察阻断局灶性脑缺血再灌注诱导的扩散性抑制对海马迟发性神经元死亡的影响。结果不给予SD阻断剂,大脑中动脉缺血模型有39%的动物出现海马迟发性神经元死亡;用MK-801阻断扩散性抑制后仅10%的动物出现海马迟发性神经元死亡,机率明显减小。结论局灶性脑缺血引起的海马迟发性神经元死亡可能与扩散性抑制由缺血区不断向远隔部位播散有关。     

糖蛋白药物表达系统糖基化研究进展

随着基因重组技术的不断发展和蛋白糖基化机制研究的不断深入,糖蛋白药物对人类健康的重要作用越来越受到重视.迄今为止,哺乳动物表达载体仍然是最常见的药用蛋白生产系统.由于其存在成本高、产率低等问题,酵母和细菌表达系统也日益受到重视.受到理论和技术的限制,细菌表达系统的开发仍存在相当大的困难,而酵母表达系统的开发和应用已经取得了一系列突破性的成果.本文综述了国内外近年来改造不同表达系统N-糖基化途径用于生产人源糖蛋白的研究进展.     

高通量筛选高产酪氨酸的酿酒酵母菌株

酪氨酸是重要的芳香族氨基酸,自身不仅具有重要的营养价值,也是合成香豆素类化合物和黄酮类化合物的重要前体。文中以实验室前期构建的一株解除了酪氨酸反馈抑制的酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae LTH0 (ARO4K229L,ARO7G141S,Δaro10,Δzwf1,Δura3) 为出发菌株,异源表达甜菜黄素合成基因DOD和CYP76AD1,使酿酒酵母产生黄色荧光。然后利用紫外诱变和常压室温等离子体 (Atmospheric and room temperature plasma,ARTP) 诱变相结合的方法对上述菌株进行随机诱变,并通过流式细胞仪筛选荧光强度显著提高的突变株。其中突变株LTH2-5-DOD-CYP76AD1在激发波长485 nm、发射波长505 nm处荧光强度为 (5 941±435) AU/OD,比诱变前提高了8.37倍。对诱变后荧光强度提高较多的14株突变株进行发酵生产酪氨酸,胞外酪氨酸产量最高为26.8 mg/L,比出发菌株提高了3.96倍。进一步异源表达约翰逊黄杆菌Flavobacterium johnsoniae来源的酪氨酸解氨酶FjTAL,对香豆酸产量达到119.8 mg/L,比出发菌株LTH0-FjTAL提高了1.02倍。