合成生物学在环境有害物监测及生物控制中的应用

随着合成生物学各项技术的日益完善和遗传元件的逐渐丰富,合成生物学在环境污染物处理领域已崭露头角。如何简单快速、灵敏准确地对污染物进行原位动态监测和分析,同时避免重组工程菌可能造成的社会风险和与之相伴的生物安全问题,已经成为合成生物学面临的新的重要挑战。结合目前全细胞微生物传感器和生物控制系统取得的进展,重点介绍了合成生物学在环境有害物监测和生物控制中的应用,并探讨了其未来的发展方向。     

马铃薯致病疫霉研究进展

马铃薯致病疫霉(Phytophthora infestans)属卵菌纲(Oomycetes)霜霉目(Peronosporales)腐霉科(Pythiaceae)疫霉属(Phytophthora),是马铃薯和番茄晚疫病病原菌。由于晚疫病对马铃薯生产的毁灭性和严重性,对致病疫霉的研究一直是关注的重点。本文首先对病害引起的症状、发生特点及流行规律进行阐述,对有性生殖发生的遗传规律和多种交配型共存的大环境下病原菌群体结构变异特点进行归纳总结。随着2009年致病疫霉基因组测序的完成,本文比对了疫霉属目前已完成测序各个种的基因组学特点,介绍了致病疫霉在效应子克隆方面的研究进展及线粒体基因组研究现状,阐述了功能基因组学的两个重要技术:高密度遗传连锁图谱(high density linkage mapping)和全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),及其在挖掘致病疫霉重要功能基因上的应用。本文有助于了解致病疫霉研究热点及后续突破方向,可为深入解析致病疫霉的功能基因及致病机制提供参考,对开发马铃薯晚疫病菌药物靶标及预测病害的大规模流行趋势也具有重要意义。     

波形蛋白介导猪繁殖与呼吸综合征病毒感染Marc-145细胞作用的初步研究

为了研究波形蛋白在介导PRRSV感染过程中的作用,根据GenBank中已发表的波形蛋白序列,设计特异性引物,利用RT-PCR方法从Marc-145细胞中扩增目的基因,克隆入pET-28a,转化表达菌BL21(DE3)中进行诱导表达,用SDS-PAGE和Western blot鉴定表达产物,将表达产物纯化后免疫BALB/c小鼠制备血清,用病毒阻断实验验证PRRSV与波形蛋白及其抗体的关系。用ELISA方法确定了重组波形蛋白与PRRSV结构蛋白N蛋白和囊膜蛋白GP5蛋白之间的关系。结果表明,成功的从Marc-145细胞中扩增出全长的波形蛋白基因,将其克隆入pET-28a,诱导后得到高效表达,表达蛋白纯化后免疫小鼠抗体效价达到105,病毒阻断实验表明波形蛋白能部分阻断PRRSV感染,其抗血清能完全阻断PRRSV感染。ELISA结果表明波形蛋白能与N蛋白结合而不与GP5蛋白结合。此结果为PRRSV感染的细胞的受体机制增添了新的内容,为PRRSV感染过程中受体间的相互作用关系研究奠定基础。     

寒冷诱导产热时大鼠棕色脂肪能量代谢相关蛋白谱的变化

棕色脂肪组织(BAT)的生理作用与白色脂肪显著不同,它以产热的形式释放能量而不是将能量以ATP的形式储存．线粒体是在能量代谢和维持细胞稳态中具有重要功能的细胞器．为了更好地了解棕色脂肪中的能量代谢过程,运用双向电泳及质谱相结合的技术,分离了大鼠白色和棕色脂肪线粒体,对其差异蛋白质谱进行了系统分析和鉴定．参与脂肪和氨基酸代谢、三羧酸循环及线粒体呼吸链的蛋白质在棕色脂肪线粒体中的表达明显高于白色脂肪线粒体,在寒冷诱导下这些蛋白质的表达进一步上调．此外,参与辅酶Q合成的一系列COQ 基因在棕色脂肪中经寒冷适应后表达明显上调．该研究表明,辅 酶Q合成的增高在非颤栗性产热中具有重要作用,为进一步了解棕色脂肪特异性的能量代谢提供了新的思路．     

笃斯越桔化学成分及其功能活性的研究进展

笃斯越桔(Vaccinium uliginosum)因其富含花青苷等生物活性成分而备受关注。迄今为止,从笃斯越桔果实中已鉴定出24种花青苷、32种黄酮醇苷、24种有机酸、28种芳香成分及少量儿茶素及其低聚物。同时,笃斯越桔还含有丰富的矿质元素、维生素及氨基酸等营养成分。大量的体内和体外实验结果表明,笃斯越桔具有强大的抗氧化、抗衰老、抗炎、抗癌、提高记忆力、预防心血管疾病和保护视力等生理活性。该文介绍了笃斯越桔资源分布情况及其遗传背景,综述了其果实和叶片中的主要功能成分、营养物质及芳香成分的组成和含量,讨论了遗传和环境等因素对其活性物质合成和积累的影响,以期为其新品种选育及综合利用提供参考依据。     

珍稀濒危植物珙桐不同采收期的种子特性研究

首次比较研究了国家一级保护濒危植物珙桐不同采收时期的种子特性。结果显示:不同采收期每50粒珙桐果实的出种量最高为101粒,最低为53粒,平均80.78粒,变异系数19.43%;果实出种量不随采收时间的推迟而增长,这表明在相似生境条件下珙桐植株间的有性生殖是非同步的。各采收期珙桐果实的出籽率都非常低,最高仅为1.63%,由于种子包装格局与果皮包装格局资源损耗的相对独立性,提示果实表型特征与种子发育程度不存在相关性。测定分析不同采收期珙桐种子电导率,11月5日所采集的种子在9份样品中种子质量最高。而种子形态数据与百粒重却显示11月5日所采集的种子在这两方面最小,长19.85cm、宽4.94cm、厚2.95cm,百粒重18.82g,这表明珙桐种子形态大小不能反映种子质量的高低。用0.5%TTC溶液测定珙桐种子活力,实验结果显示不同采收期珙桐种子活力均达90%以上。     

基于细胞色素b基因序列的东亚鳜类系统发育关系

鳜类为东亚特有类群。为验证东亚鳜类的单系起源,解决其分类划分的争议,本文采用特异性引物PCR扩增法获得了鳜类中鳜、大眼鳜、斑鳜、暗鳜、波纹鳜、长体鳜细胞色素b基因的全长序列,结合GenBank中日本少鳞鳜、朝鲜少鳞鳜和中国少鳞鳜的序列,初步构建了东亚鳜类种间的系统发育关系。NJ树和MP树均一致表明,鳜类为单系类群,可分为两支:鳜鱼群和少鳞鳜群。长体鳜未单独成群,而与鳜鱼属聚为一支,不支持将长体鳜单独设属,而应归入鳜鱼属。鳜鱼群中,MP树推测的长体鳜、暗鳜较为原始,鳜、大眼鳜、斑鳜和波纹鳜为特化种类的系统关系假设与其形态、生态特征表型进化较为一致。少鳞鳜群中,中国少鳞鳜与朝鲜少鳞鳜为姐妹种,再与日本少鳞鳜构成姐妹群的系统关系与其地理分布格局较为一致。本研究结果可为深入探讨鳜类物种有效性、系统分类位置及生物地理学提供依据。     

鳜类鱼类的线粒体DNA控制区结构及其系统发育分析

鳜类为低等鲈形目鱼类,是东亚特有类群。然而,关于其系统位置、分类以及一些物种的有效性等尚有争议。采用PCR扩增直接测序的方法,获得了鳜、大眼鳜、斑鳜、暗鳜、波纹鳜、长体鳜、中国少鳞鳜线粒体DNA控制区基因的序列。对比其他已报道鱼类控制区的结构识别序列,对鳜类鱼类控制区的结构进行了分析,识别了终止序列区、中央保守区和保守序列区,并找到了DNA复制终止相关的序列ETAS和中央保守区的保守序列CSB-F、CSB-E、CSB-D以及保守序列区的保守序列CSB1、CSB2、CSB3。几种鳜鱼间共有191个变异位点,其中,终止序列区的变异最高,占总变异的61．3％,中央保守区和保守序列区占总变异的38．7％。这一结果可为全面了解鱼类线粒体DNA控制区的结构特征提供资料。同时,利用高度变异的控制区序列,以鲈科和错科作为外群,使用邻接法和最大简约法构建了这几种鳜鱼的系统发育树。结果表明：鳜类为一单系类群,鳜、大眼鳜、斑鳜、暗鳜、波纹鳜、长体鳜构成一支鳜鱼群,其中,鳜与大眼鳜为姐妹种;中国少鳞鳜为另一支少鳞鳜群;长体鳜未单独成一支,而是聚入鳜鱼群内,应更名为Siniperca roulei。研究结果支持将现生鳜类分为两个类群的观点。     

云南种植玛咖不同部分化学成分和抗氧化活性分析

以云南丽江产玛咖植物的可食用部分根茎部分和地上部分为原料,通过强酸水解,邻苯二甲醛(OPA)和9-芴甲基氯甲酸酯(FMOC)柱前衍生法测定氨基酸含量,测试了两部分醇提后的氯仿萃取液中生物总碱的含量,并对该萃取液的抗氧化活性进行了研究。结果表明:根茎部分的氨基酸构成与地上部分种类相似,根茎部分的氨基酸含量高于地上部分,总氨基酸含量,根茎部分为15.10%,地上部分为14.29%,然而从营养评价上来说,Thr、Ile、Lys、Leu在CS和AAS两种评分体系下地上部分优于根茎部分,并且差异极显著(P0.01),地上部分EAAI指数都优于根茎部分;两个部分都含有较高的生物碱成分,根茎部分为7.39 mg/g,地上部分为3.65mg/g,都具有清除DPPH·和·OH的能力,但同绿茶相比处于较低水平。该研究为玛咖可食用的根茎部分营养评价提供了依据,为地上部分的营养价值提供了数据基础,为玛咖的生物活性机制研究提供了参考。     

绿色木霉菌H06固体浅盘发酵工艺优化

对前期筛选获得防治香蕉枯萎病效果较好的绿色木霉菌菌株Trichoderma viride H06,通过Plackett‐Burman试验设计及Box‐Behnken设计的响应曲面法(response surface methodology,RSM)对影响生防菌株H06固体发酵培养基和培养条件进行了优化。确定固体培养基3个主要因子的最佳用量分别为锯末1.05kg、玉米粉0.72kg、KH2PO4 28.24g。培养条件优化试验得出:培养含水量、培养基厚度和温度是影响固体发酵产物孢子含量的主要因子,由所得响应曲面方程预测出这3个主要因子分别为51.26%、3.27cm和28.38℃时,在培养时间6d、接种量10%、菌龄60h、初始p H为6的条件下,固体发酵产物最大预测值为3.24×1010个/g。经验证,该理论预测值与实际值相近。