植物抗旱和耐重金属基因工程研究进展

干旱和重金属污染严重影响植物的生长发育.植物耐逆相关基因的克隆和功能鉴定研究,为通过基因工程途径提高植物的抗逆性奠定了理论基础.水分亏缺、高盐、低温和重金属胁迫都能诱导LEA(late embryogenesis abundant protein)基因的表达.转基因研究表明,LEA蛋白具有抗旱保护作用、离子结合特性以及抗氧化活性;水孔蛋白存在于细胞膜和液泡膜上,在细胞乃至整个植物体水分吸收和运输过程中发挥重要作用.干旱和盐胁迫促进水孔蛋白基因转录物的积累.过量表达水孔蛋白可增强水分吸收和运输,提高植物的抗旱能力.金属转运蛋白参与重金属离子的吸收、运输和累积等过程.这些蛋白基因在改良草坪草植物的抗旱节水和耐重金属能力等方面具有潜在的应用价值.     

工程改造龟裂链霉菌提高土霉素产量

土霉素是由龟裂链霉菌合成的一类广谱性抗生素,前期研究工作证明其生物合成受其自身途径特异性调控蛋白OtcR的直接调节,OtcR能够激活和促进土霉素合成基因簇的转录表达。在龟裂链霉菌M4018宿主内利用强启动子单独过表达OtcR蛋白,使土霉素的产量提高到原来产量的4倍;为了进一步提高土霉素产量,在M4108宿主内表达乙酰辅酶A羧化酶基因,提高其胞内土霉素合成的前体物丙二酸单酰辅酶A的含量。对出发菌株M4018进行工程改造,同时过表达途径特异性调控蛋白OtcR和乙酰辅酶A羧化酶,发酵检测改造后的重组工程菌株土霉素的产量由1.37g/L提高到9.09g/L,该研究策略对工程改造龟裂链霉菌提高土霉素的产量具有重要的指导意义。     

低温微生物的冷适应机理及其应用

低温微生物广泛分布于极地、冰川、永久冻土和深海等寒冷环境,其冷适应能力是多种机理共同作用的结果,包括酶的低温催化活性、低温下膜流动性的保持、冷休克蛋白、抗冻蛋白以及抗冻保护剂等.低温微生物主要应用于催化低温发酵、表达热不稳定蛋白质、生产抗冻保护剂和冬季治理污水等领域.     

植物GH3基因家族研究进展

生长素在植物的整个生长发育过程中都具有重要的作用,其早期响应基因可归为3类:Aux/IAAs、GH3s、SAURs.通过功能基因组学的研究,特别是对相关突变体的分子遗传学与分子生物学的研究,使我们对这些基因家族的作用机理的理解更为深入.以下综述了植物GH3基因的结构、功能及表达调控模式,重点介绍了由GH3介导的生长素信号途径与其他信号转导途径之间的互作和GH3基因与植物逆境胁迫适应的关系.     

乳糖诱导丙酮酸羧化酶基因在大肠杆菌中的表达及对丁二酸产量的影响

大肠杆菌DC1515是敲除葡萄糖磷酸转移酶(ptsG)、乳酸脱氢酶(ldhA)、丙酮酸甲酸裂解酶(pflA)基因的菌株,具有发酵生产丁二酸的潜力。为进一步提高菌株DC1515的丁二酸生产能力,将枯草芽孢杆菌丙酮酸羧化酶(pyc)基因转入其中。用乳糖代替IPTG诱导pyc表达,确定了最佳乳糖加入时间、乳糖浓度及诱导温度。在此基础上,考察了补加乳糖对丁二酸产量的影响。结果表明:由于ptsG基因缺失,当培养基中葡萄糖浓度达到15g/L时,乳糖诱导作用并不受葡萄糖抑制。优化诱导条件后,pyc过表达菌株的丁二酸产量达15.17g/L,为对照菌株的1.78倍。间歇补加乳糖2次至浓度为1g/L,丁二酸产量可进一步增至17.54g/L。研究结果为以葡萄糖为底物生产丁二酸的过程中乳糖诱导外源基因在大肠杆菌中的表达奠定了基础。乳糖诱导降低了成本,有利于实现丁二酸发酵生产的工业化。     

大肠杆菌产琥珀酸基因工程研究进展

生物合成琥珀酸摆脱了对不可再生战略资源石油的依赖,以其社会、经济和环境效益展现出良好的发展前景。野生型大肠杆菌的琥珀酸生产强度难以满足生物合成琥珀酸工业化的要求,但遗传背景清楚,容易改造。近年来,人们深入研究了大肠杆菌的琥珀酸代谢途径,通过强化大肠杆菌琥珀酸合成途径、抑制琥珀酸旁路代谢途径、构建产琥珀酸乙醛酸循环和有氧生产体系等多种基因工程策略,对大肠杆菌进行菌株改造和代谢进化筛选,提高了琥珀酸产量。综述了大肠杆菌产琥珀酸的基因工程研究进展。     

锰对植物毒害及植物耐锰机理研究进展

含锰矿渣的排放造成了严重的土壤锰污染。揭示锰毒害和植物的耐锰机制对于污染土壤治理具有重要意义。研究表明,高浓度的Mn2＋能够抑制根系Ca2＋、Fe2＋和Mg2＋等元素的吸收及活性,引起氧化性胁迫导致氧化损伤,使叶绿素和Rubisco含量下降、叶绿体超微结构破坏和光合速率降低。而锰超累积植物则具有多种解毒或耐性机制,如区域化、有机酸螯合、外排作用、抗氧化作用和离子交互作用等。根系主要通过有机酸的螯合作用促进植物对Mn^2＋的转运解毒,同时能够将过量的Mn^2＋区域化在根细胞壁中;叶片可通过酚类物质或有机酸螯合Mn^2＋,并将其区域化在叶片表皮细胞和叶肉细胞的液泡中（或通过表皮毛将Mn^2＋排出体外）。其中,金属转运蛋白在植物对Mn^2＋的吸收、转运、累积和解毒过程中发挥着重要作用。     

锰对植物毒害及植物耐锰机理研究进展

含锰矿渣的排放造成了严重的土壤锰污染。揭示锰毒害和植物的耐锰机制对于污染土壤治理具有重要意义。研究表明,高浓度的Mn2+能够抑制根系Ca2+、Fe2+和Mg2+等元素的吸收及活性,引起氧化性胁迫导致氧化损伤,使叶绿素和Rubisco含量下降、叶绿体超微结构破坏和光合速率降低。而锰超累积植物则具有多种解毒或耐性机制,如区域化、有机酸螯合、外排作用、抗氧化作用和离子交互作用等。根系主要通过有机酸的螯合作用促进植物对Mn2+的转运解毒,同时能够将过量的Mn2+区域化在根细胞壁中;叶片可通过酚类物质或有机酸螯合Mn2+,并将其区域化在叶片表皮细胞和叶肉细胞的液泡中(或通过表皮毛将Mn2+排出体外)。其中,金属转运蛋白在植物对Mn2+的吸收、转运、累积和解毒过程中发挥着重要作用。