燃料乙醇工程菌的代谢工程进展

能源问题是现今经济发展面临的主要问题之一,伴随着21世纪生物发展的步伐,基于微生物合成生物学、蛋白组学和代谢组学的研究进展,利用组合基因的无标记基因删除与重组DNA等技术,构建以廉价的可再生生物原料为碳源、高效合成生物乙醇的发酵工程菌已成为研究热点。我们简要总结了以大肠杆菌、啤酒酵母和运动发酵单胞菌为宿主的乙醇代谢工程改造的相关进展。     

滤减UV B辐射对烟叶可溶性蛋白、〖HJ*3〗〖HJ*2〗光合色素和类黄酮的影响

在云南玉溪烟区种植烤烟海拔最高(1806.0m)的通海县,通过盆栽烤烟K326试验,研究了在滤减自然的太阳UV-B辐射强度25%、50%和65%条件下,UV-B辐射对烟叶发育过程中可溶性蛋白、光合色素和类黄酮的影响。结果表明:随叶龄增加,可溶性蛋白含量下降,光合色素降解,类黄酮在老叶中积累,蛋白质在生理成熟期对UV-B辐射最敏感。与对照相比,减弱UV-B辐射处理降低了烟叶类黄酮和可溶性蛋白含量,但光合色素含量上升;较低的UV-B辐射降低了叶绿素的降解速度。结果从一侧面说明UV-B辐射对烟叶蛋白质的合成是有益的,类黄酮和叶绿素的变化是对UV-B辐射变化的适应性反应,类黄酮与蛋白质之间可能存在一定的偶联关系。     

农业院校研究生生物化学与分子生物学课程思政元素范畴解析

在我国农业院校中,生物化学与分子生物学课程针对多个学科、专业的博士生和硕士生开设,涉及大量学生;但是,思政元素范畴的模糊与零乱已成为该课程在教学中实施思政教育的首个急待克服的现实困境。以社会主义核心价值观为指南、立足新农科建设背景、基于思政元素范畴共性和个性的整合以及对课程内容教学逻辑的把控,农业院校研究生生物化学与分子生物学课程思政元素的主要范畴应解析为政治素养、文化素养、生命和健康以及生态文明、专业精神与职业素养、哲学思维、道德素养和科学精神七大类;但是,该范畴的界定应是相对的、与时俱进的,并且思政元素的价值观建构还具有多样性和弥散性。本文可为我国农业院校研究生生物化学与分子生物学课程思政元素的深度挖掘和课程思政的高效实施奠定基础,并为研究生专业课课程思政教育的实施提供普遍性借鉴。     

滤减UV B辐射对烟叶可溶性蛋白、〖HJ*3〗〖HJ*2〗光合色素和类黄酮的影响

在云南玉溪烟区种植烤烟海拔最高（1 806.0 m）的通海县,通过盆栽烤烟K326试验,研究了在滤减自然的太阳UV B辐射强度25%、50%和65%条件下,UV B辐射对烟叶发育过程中可溶性蛋白、光合色素和类黄酮的影响。结果表明：随叶龄增加,可溶性蛋白含量下降,光合色素降解,类黄酮在老叶中积累,蛋白质在生理成熟期对UV B辐射最敏感。与对照相比,减弱UV B辐射处理降低了烟叶类黄酮和可溶性蛋白含量,但光合色素含量上升;较低的UV B辐射降低了叶绿素的降解速度。结果从一侧面说明UV B辐射对烟叶蛋白质的合成是有益的,类黄酮和叶绿素的变化是对UV B辐射变化的适应性反应,类黄酮与蛋白质之间可能存在一定的偶联关系。     

烟草叶片衰老期过程中的蛋白质组学分析

大田烟叶生产过程中因打顶打叉的处理,改变了烟叶正常的衰老模式。为研究这一特殊的衰老机制,我们自旺长期开始,对‘云烟87’不同发育阶段烟株的中部叶片,进行形态观测、生理生化分析及蛋白质组学检测。结果显示：随着烟叶的逐渐成熟和衰老,烟草的叶色逐渐变黄,叶片逐渐变短、变窄,厚度减少;解剖结构清晰看到栅栏组织和海绵组织从最初的整齐排列到逐渐排列紊乱,组织细胞间轮廓不明显,细胞间隙明显增大;亚显微观测表明,淀粉粒在叶绿体中逐渐积累,类囊体片层结构被挤散,叶绿体膜被撑破。生理与生化分析表明衰老过程伴随着光合作用速率下降,光合色素降解加速,呼吸代谢的增加,这可能与衰老叶片中叶绿体逐渐崩塌和细胞膜透性增加相一致。iTRAQ标记方法共检测到不同发育阶段432个差异表达蛋白质,其中注释到308个与多种生命过程相关。蛋白差异富集分析表明,烟草叶片衰老过程中与光合作用等合成代谢相关蛋白多下调表达,而逆境反应及呼吸作用等分解代谢相关蛋白多上调表达。     

粪透明颤菌血红蛋白基因促进转基因矮牵牛在水培条件下生长并增强其抗涝能力

通过PCR程序克隆粪透明颤菌(Vitreoscilla stercoraria Pringsheim)血红蛋白基因(vhb)的编码区,将其置于CaMV 35S启动子的驱动下导入矮牵牛(Petunia hybrida Vilm). PCR和Southern杂交分析证明vhb基因已整合到受体基因组中,而RT-PCR检测证实了转基因矮牵牛中vhb基因转录水平的表达.观察了转基因株系在液体培养基中对淹水和缺氧的反应,发现vhb的表达明显促进了水培植物的生长.为进一步研究转基因植物在低氧条件的耐受能力,将上述的转基因株系在静置的液体培养基中进行完全的淹没培养, 结果显示转基因植株具有较强的低氧耐受能力,培养两周后能从淹没状态长出液面,并由此而在液体中较正常地生长,而未转基因的对照不能长出淹没的培养基表面,在4～5周后因缺氧而窒息死亡.另将上述转基因株系在温室中盆栽并进行抗涝分析,在模拟的持续淹水胁迫中,转基因株系比对照表现出较强的忍受能力.这些结果预示vhb基因在抗涝作物培育和提高水培植物缺氧耐受能力的分子育种方面具有较良好的应用前景.     

粪透明颤菌血红蛋白基因促进转基因矮牵牛在水培条件下生长并增强其抗涝能力

通过PCR程序克隆粪透明颤菌（Vitreoscilla steroraria Pringsheim)血红蛋白基因（vhb)的编码区。将其置于CaMV35S启动子的驱动下导入矮牵牛（Petunia hybriad Vilm),PCR和Southern杂交分析证明vhb基因已整合到受体基因组中,而RT-PCR检测证实了转基因矮牵牛中vhb基因转录水平的表达。观察了转基因株系在液体培养基中对淹水和缺氧的反应,发现vhb的表达明显促进了水培植物的生长。为进一步研究转基因植物在低氧条件的耐受能力。将上述的转基因株系在静置的液体培养基中进行完全的淹没培养,结果显示转基因植株具有较强的低氧耐受能力。培养两周后能从淹没状态长出液面,并由此而在液体中较正常地生长,而未转基因的对照不能长出淹没的培养基表面,在4-5周后因缺氧而窒息死亡。另将上述转基因株系在温室中盆栽并进行抗涝分析。在模拟的持续淹水胁迫中,转基因株系比对照表现出较强的忍受能力。这些结果预示vhb基因在抗涝作物培育和提高水培植物缺氧耐受能力的分子育种方面具有较良好的应用前景。     

嗜碱芽孢杆菌C-125木糖苷酶基因的表达与酶特征鉴定

嗜碱芽孢杆菌(Bacillus halodurans)C-125菌株的基因组中,一个编码木糖苷酶的基因(BH1068)被克隆并在大肠杆菌中获得高效表达。通过全面分析纯化蛋白,确证了它的木糖苷酶功能。该酶在pH4～9的范围内保持稳定,最适pH值为中性,有较宽的最适温度(35°C～45°C),且能在45°C范围内保持稳定。这些特性使得该酶可在较为宽广的条件下对木聚糖进行酶促降解。该酶对人工合成底物对硝基苯-β-木糖苷(p-nitrophenyl-β-xylose,pNPX)的比活力为174mU/mg蛋白质,且木糖对其反馈抑制较弱(抑制常数Ki为300mmol/L)。结果显示该酶是活性较高且较耐木糖抑制的细菌源木糖苷酶。该酶与商品化的木聚糖酶一起水解山毛举木聚糖(Beechwood xylan)时显示了增效作用,且水解率可获40%。该酶最适pH为中性,对木糖耐受等特性与大多数来源于真菌、最适pH为酸性、对木糖敏感的木糖苷酶将有较好的互补。结果表明该酶在木聚糖或含木聚糖多糖的单糖化过程可能发挥重要作用。     

c-di-GMP对细菌胞外多糖合成与运输的调控

环二鸟苷酸(Cyclic diguanylate,c-di-GMP)的发现已有29年。作为重要的细菌第二信使,c-di-GMP可参与调节细菌生物膜的合成与降解、运动、毒性、细胞周期、细胞分化等多种活动过程。胞外多糖(EPS)是细菌生物膜的主要组成成分,其合成和运输主要受c-di-GMP调控。目前细菌胞外多糖在医药、食品、农业、工业和环保等多个领域均有广泛的应用,其相关研究备受关注。本文旨在论述细菌中c-di-GMP合成与降解的调控,部分合成酶(Diguanylate cyclase,DGC)与降解酶(Phosphodiesterase,PDE)及其受体分子(Receptor)晶体结构等研究成果,并结合我们研究农杆菌ATCC31749中c-di-GMP对可德胶合成调控的基础上,重点阐述c-di-GMP对纤维素、藻酸盐、多聚氮乙酰葡萄糖胺(PNAG)和可德胶等EPS合成与运输的调控机制。