S1核酸酶介导的功能核酸生物传感器研究进展

S1核酸酶是一种高度单链特异的核酸内切酶,在最适的酶催化反应条件下,降解单链DNA或RNA,产生带5'-磷酸的单核苷酸或寡核苷酸。对双链DNA、双链RNA和DNA-RNA杂交体相对不敏感。目前,基于S1核酸酶内切酶的活性,搭载不同的信号输出及扩增方式,已经构建了一系列的生物传感器,实现了对金属离子、单链核苷酸、氨基酸等物质的检测,还能应用于核酸反应体系的纯化,多元化基因文库的构建等方面。首先从结构、性质方面介绍了S1核酸酶,并对近年来基于S1核酸酶介导的、具有代表性的生物传感器的组建及应用情况进行了综述;然后主要根据所检测的靶物质不同,对S1核酸酶介导的各种传感器进行了分类介绍;最后分析了目前S1核酸酶的研究现状,并且对未来S1核酸酶介导的生物传感器的发展方向进行了展望。     

洞察景观环境影响蜜蜂之新视角: 肠道微生物

作为生态服务提供者的传粉蜜蜂与景观生态息息相关, 而以农田为主的景观组成显著降低了传粉蜜蜂的多样性。目前调查研究显示, 农田的扩张与蜜蜂多样性下降相关, 且农药残留对蜜蜂损害严重。景观中的开花植物决定了蜜蜂的食物(营养)组成, 其中花粉蛋白含量与蜜蜂的生长发育紧密相关。尽管研究已证实景观环境会显著影响蜜蜂蜂群的发展和个体的生长繁殖能力, 但未来还需要加强景观组成变化直接作用于蜜蜂的机制研究。另一方面, 大量研究表明蜜蜂肠道共生菌是影响宿主健康的重要因素: 可促进宿主吸收营养和抵抗病原菌。作为传粉者, 蜜蜂接触到的主要外部环境——花粉和花蜜都含有特殊的微生物, 很多研究暗示花源微生物是蜜蜂肠道菌来源之一。研究表明景观环境相关的食物(营养)、农药残留以及环境微生物都会显著影响肠道微生物。现有少量的研究证明不同景观的蜜蜂肠道微生物有差异, 景观环境可能通过作用于蜜蜂肠道微生物进而影响蜜蜂健康。然而不同景观环境中的微生物, 尤其是花源微生物和蜜蜂肠道菌之间的关联有待证明。景观对蜜蜂肠道微生物的影响值得研究, 希望可以从肠道菌的视角鉴别对蜜蜂友好的景观环境, 进而指导土地合理利用和蜜蜂保护。     

铽(Ⅲ)离子及其复合物:从发光特性到传感应用

稀土元素也称镧系元素,因其独特的发光性质和配位性质,其发光复合物被广泛研究于生物技术领域。其中稀土铽(Ⅲ)离子复合物因具有优异的光谱特性,关于其研究呈现出快速的发展趋势。主要从其发光特性的角度出发,探讨了其发光机理,并对铽(Ⅲ)离子与不同有机化合物结合形成的发光铽配合物以及铽(Ⅲ)离子及其配合物与不同纳米材料形成的复合物进行了分类综述。此外,还详细地阐述了铽离子及其复合物在荧光探针、生物传感器、药物递送、细胞成像、癌症治疗等相关领域的应用。最后,对其今后发展趋势和潜在的研究价值进行了展望。     

移植不同饲料利用效率猪的粪便可定向改变伪无菌小鼠的生长性能

目的通过将不同饲料利用效率猪的粪便移植至伪无菌小鼠,探讨其对受体小鼠生长性能的影响规律,并初步揭示其机制。方法使用36头28 kg左右的杜×长×大阉公猪进行42 d单笼饲养(自由采食)并测算其饲料转化效率。实验结束时将36头猪根据饲料转化效率分为高、中、低3组,采集三组猪的新鲜粪便,通过灌胃移植到经广谱抗生素处理过的小鼠中,监测粪便移植后小鼠的生长性能变化。采用全收粪法测定饲料利用效率高、中、低三组猪的营养物质消化率,并采用16S rRNA V3-4可变区扩增测序对猪和小鼠的粪便微生物组成进行分析比较。结果将不同饲料利用效率猪的粪便移植至广谱抗生素处理的伪无菌小鼠后,小鼠重现了猪的生长性能表型;在肠道微生物的组成结构方面,高饲料转化效率猪及其高生长性能的受体鼠,肠道微生物的物种丰富度和微生物多样性相对较高;高饲料利用效率猪的总能消化率(P=0.01)显著增加,产气短杆菌的丰度显著提高,且其粪便移植后受体小鼠的肠球菌和阿克曼氏菌丰度也显著高于低饲料利用效率的受体小鼠,表明肠道微生物在能量的高效利用方面起着重要的作用。结论移植不同饲料利用效率猪的粪便可定向改变伪无菌小鼠肠道微生物的物种丰富度、微生物多样性及其生长性能。高饲料利用效率猪的优势主要在于能量消化利用效率较高,肠道中与能量高效利用相关微生物丰度相对较高。     

一株产毒曲霉拮抗细菌的筛选、鉴定及抑菌活性研究

为获得同时抑制产毒赭曲霉(Aspergillus ochraceus)和黄曲霉(Aspergillus flavus)生长的拮抗菌株,充分开发利用有益微生物资源。从种植园土壤和赤豆(Vigna angularis)中分离筛选拮抗赭曲霉和黄曲霉的细菌,通过形态学、生理生化反应、16S rDNA序列同源性及特异PCR鉴定其种属;并研究菌株发酵上清液的抑菌稳定性等指标。结果显示,从种植园土壤中筛选出同时抑制赭曲霉和黄曲霉生长的拮抗细菌SC-B15,对赭曲霉和黄曲霉抑菌率分别达到47.30±13.17%和52.44±2.78%,鉴定结果为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。其上清液对赭曲霉和黄曲霉的抑菌圈直径分别为15.03±2.66 mm和13.95±2.62 mm。抑菌物质在20-40℃,pH 6-10条件下保持稳定,对胰蛋白酶和木瓜蛋白酶不敏感,显微检测赭曲霉和黄曲霉菌丝均出现异常。分离自土壤的B. amyloliquefaciens SC-B15菌株及其上清液可以有效抑制产毒赭曲霉和黄曲霉,对食品及饲料的防霉抑菌具有一定的开发应用价值。     

用于蜜蜂和熊蜂肠道微生物分类的细菌16S rRNA数据库优化

蜜蜂和熊蜂是重要的传粉昆虫, 对农业生产及生态平衡的维持具有重要作用。近年来, 研究发现蜜蜂及熊蜂肠道内含有大量微生物, 其组成简单、特异。正常的肠道微生物群落对蜜蜂的生长、激素调节、致病菌抵抗等具有重要作用。随着高通量测序的发展, 研究者们也可快速获得传粉蜂肠道微生物组成, 这给生物多样性和物种保护及蜂类健康等的研究带来了便捷。但是由于蜜蜂和熊蜂肠道微生物群落均由特殊菌种组成, 目前的细菌16S rRNA数据库无法对其进行准确的分类, 并且部分东方蜜蜂(Apis cerana)特有的肠道微生物菌种缺乏16S rRNA序列信息。本文从来源于5个不同省份的东方蜜蜂肠道中分离得到在东方蜜蜂中普遍含有的Apibacter菌属纯菌, 获取其全长16S rRNA序列, 并对目前蜜蜂和熊蜂肠道的5个核心菌种的分类进行了综述, 对其分类和命名进行了修正。根据蜜蜂肠道微生物的明确分类, 在目前常用的SILVA细菌分类数据库基础之上对其进行了命名及分类优化, 并加入东方蜜蜂中普遍含有的Apibacter序列, 从而获得了优化数据库Bee Gut Microbiota-Database (BGM-Db)。通过1组东方蜜峰及1组西方蜜蜂(Apis mellifera)的肠道菌群高通量测序结果, 分析不同数据库的表现, 我们发现相比于SILVA和Ribosomal Database Project (RDP), BGM-Db对蜜蜂肠道16S rRNA高通量测序短序列实现了菌种级别的分类, 分辨率更高。     

趋磁细菌改造及磁小体功能化的研究进展

趋磁细菌(Magnetotactic bacteria,MTB)是一种可在外磁场作用下沿磁场线定向运动的革兰氏阴性菌,其体内的磁小体(Bacterial magnetosomes,BMs)是由MTB经过生物矿化合成的。BMs在MTB体内成链状排列,由外层膜和内部磁铁矿晶体构成。BMs具有大小均一,单磁畴,大的比表面积,良好的生物相容性,超顺磁性等特点被广泛应用于医疗领域。目前,基于MTB的改造方法相对较少且主要偏向于通过改变BMs的形态、组成等进一步达到改造MTB的目的。BMs的功能化策略相对较多,主要分为化学修饰和生物修饰两种。综述了MTB和BMs的基本特性及筛选技术,并着重介绍了MTB的改造方法和BMs的功能化策略,最后讨论了MTB改造和BMs功能化在实际应用中的意义以及存在的问题。展望了MTB改造和BMs功能化的发展前景,可能面临的机遇及挑战,以期能够进一步促进MTB和BMs在实际中的应用。     

DNA条形码参考数据集构建和序列分析相关的新兴技术

近年来DNA条形码技术迅速发展, 产生的条形码的数量及其应用范围都呈指数性增长, 现已广泛用于物种鉴定、食性分析、生物多样性评估等方面。本文重点总结并讨论了构建条形码参考数据库和序列聚类相关的信息分析的技术和方法, 包括: 基于高通量测序(high throughput sequencing, HTS)平台以高效并较低的成本获取条形码序列的方法; 同时还介绍了从原始测序序列到分类操作单元(operational taxonomic units, OTUs)过程中的一些计算逻辑以及被广泛采用的软件和技术。这是一个较新并快速发展的领域, 我们希望本文能为读者提供一个梗概, 了解DNA条形码技术在生物多样性研究应用中的方法和手段。     

蜜蜂肠道微生物群落研究进展

蜜蜂是重要的农业传粉昆虫,对全球农业及生态维护有着不可替代的作用。然而近年来美国、欧洲等地出现蜂群大量消失的迹象,给农业经济带来严重威胁。近年来人们逐渐发现蜂肠道微生物与维持宿主健康之间存在着联系,蜜蜂属(Apis)和熊蜂属(Bombus)个体都带有简单、特异的肠道菌群,并且蜂肠道菌群与人类等其他动物具有诸多相似之处,例如其通过社会性接触稳定传播的特性。本综述介绍了近年来通过体外培养、高通量测序等技术对蜂肠道微生物与宿主关系的研究,特别是其简化的菌群结构、宿主特异性,及其对蜜蜂食物消化、营养供给、病虫抵抗等方面的作用,并探讨了未来基于我国特有蜂种研究的方向,及蜜蜂作为优良的社会性动物模式体系对未来人类营养健康研究的可行性。     

细菌多元基因编辑技术研究进展及其在合成生物学中的应用

多元基因编辑技术是指通过一次实验操作在同一个细胞内完成多个靶位点基因编辑的技术。高通量化是基因编辑技术发展的重要方向,而多元基因编辑的出现与发展是实现高通量基因编辑的重要中间过程。目前,细菌中多元基因编辑技术主要有三种形式并行发展,分别是基于迭代编辑、基于CRISPR/Cas9等新基因编辑工具、基于大片段基因合成组装的多元基因编辑技术。综述了3种类型的多元基因编辑技术的原理和发展,以及多元基因编辑技术在微生物合成生物学中的广泛应用前景,讨论了目前多元基因编辑技术存在的问题,并展望了多元基因编辑技术进一步实现高通量化的发展方向。