基于核酸适配体的生物分析新方法研究进展

核酸适配体是从随机文库中采用SELEX技术筛选所得的单链短链寡核苷酸片段(通常为15-80个ss DNA或ss RNA)。其能够折叠形成独特稳定的三维结构,通过静电相互作用,氢键,范德华力,碱堆叠或多种作用力组合特异性地与多种靶标结合。适配体因具有构象变化能力而被用作生物分析中的理想识别配体。目前,基于适配体的生物分析新方法得到广泛研究,并用于蛋白多肽类药物分析、疾病标志物诊断、外泌体检测、循环肿瘤细胞检测和病毒检测等方面。本文综述了核酸适配体用于生物分析方法开发的最新进展,比较和讨论不同分析方法,并对基于适配体的生物分析新方法提出了设想和展望,为开发新的生物分析方法和检测技术提供了思路和借鉴。     

基于线粒体COI和16S片段序列的北部湾北部水螅水母DNA条形码分析

水螅水母类是浮游动物群落的重要组成部分,在近岸海洋生态系统物质循环和能量流动中扮演着重要角色。水螅水母类形态结构简单,但其物种的准确鉴定一直是分类工作中的难点。DNA条形码极大地促进了水螅水母物种的快速、准确鉴定。本研究扩增了北部湾北部28种水螅水母的线粒体COI和16S序列,分别为92条和116条;比较了2个基因片段的种内、种间K2P(Kimura 2-parameter)遗传距离;构建了基于这2个基因片段的系统发育邻接树(neighbor-joining phylogenetic tree);并结合矢量分析构建了Klee-diagram图。结果显示:COI序列的种内遗传距离为0.008±0.005(0–0.033),种间遗传距离为0.298±0.128(0.092–0.597);16S序列的种内遗传距离为0.006±0.010(0–0.047),种间遗传距离为0.394±0.195(0.068–0.898)。2个基因序列在所调查种类中,种内遗传差异均小于种间遗传差异,存在明显的条形码间隔(barcoding gap)。基于2个基因片段的NJ树均显示,单种所有个体都位于同一独立分枝。研究结果表明,以COI和16S作为DNA条形码均能对北部湾北部常见水螅水母类进行物种鉴定。     

一株高效降解木糖的耐酸、嗜热厌氧杆菌的生理特性及产物分析

【目的】分离高效降解木糖的嗜热厌氧杆菌菌株,用于发酵生产生物燃料乙醇,为后继的构建基因工程菌株及联合生物工艺提供材料。【方法】运用亨盖特厌氧操作技术从胜利油田油层采出液两年的富集样中分离到一株嗜热厌氧杆菌xyl-d。采用形态学观察、生理生化指标鉴定及基于16S rRNA的系统发育学分析确定其分类地位。【结果】菌株xyl-d为革兰氏阴性厌氧杆菌,菌体大小为(1.35-5.08)μm×(0.27-0.40)μm,单生、成对或成簇生长,芽胞圆形,端生。温度生长范围30-85℃(最适温度65℃);pH范围3.0-10.0(最适pH 7.5);NaCl浓度范围0%-4%(最适NaCl浓度2.0%)。发酵D-木糖的产物是乙醇、乙酸、CO2及少量的异丁醇、丙酸。菌株xyl-d的(G+C)mol%含量为45.6%,与热厌氧杆菌属模式菌株威吉利热厌氧杆菌(Thermoanaerobacter wiegelii)DSM10319T及嗜热乙醇杆菌(Thermoanaerobacter ethanolicus)DSM2246T的16S rRNA序列相似性均为99.3%。菌株利用D-木糖产乙醇的最佳初始pH为8.5;少量酵母粉能刺激生长并显著提高发酵D-木糖的产醇率,使乙醇成为主要的发酵产物;培养基中乙醇浓度达到7%(V/V)时菌体生长受到抑制,最佳生长条件下D-木糖的降解率可达91.37%,最佳产醇条件下发酵1摩尔D-木糖可产生1.29摩尔的乙醇。【结论】菌株xyl-d是从特殊生境(油藏)中分离到的一株高效降解D-木糖的耐酸、嗜热的厌氧杆菌,其为半纤维素降解产乙醇的联合生物工艺提供了菌源。     

三峡库区浮游生物群落DNA结构与水体理化因子的分析

本文对三峡水库大坝至香溪河段所设A、B、C、D、E、F和G等7个站点浮游生物群落DNA进行了RAPD分子生物学研究,并分析了其与水体理化因子的关系。各站点间RAPD研究表明：D和E首先聚到一组, 然后与A聚到一起, 最后与C聚成一大类;B和F聚成一大类;而站点G独自归于一类。而理化因子聚类结果显示：B首先与C聚为一小类,再与D聚到一起,然后与G、F聚成的小类聚为一类,而E与A分别单独归为一类。比较发现,RAPD聚类结果中相距较近的站点在理化因子聚类中显示为相距较远的站点（如站点A、C、D、E之间）,而在RAPD聚类中相距较远的站点在理化因子聚类中显示为相距较近的站点（如站点B、F分别与G之间）,这可能因为它们之间存在负相关性,也可能部分因为试验条件本身所造成的误差。为确定浮游生物DNA指纹结构与理化因子的关系提供了新的信息,进而为建立一种新的水质评价体系积累了理化因子的一些背景资料。     

辣根过氧化物酶的热稳定剂

保持酶的天然状态和高催化特性具有重要的意义。本研究筛选了辣根过氧化物酶(HRP)的稳定剂并研究了其作用机制。结果发现硫酸镁和明胶能够显著提高HRP的热稳定性,并且两者具有协同作用。在硫酸镁和明胶组成的酶稳定剂存在的条件下,HRP在50oC保温80h后仍能保持89%的活性,常温下存放90d后可保持57%的活性,而未加稳定剂的对照样品中HRP的残留活性分别为6%和小于1%。通过对HRP的Soret带吸收光谱,色氨酸内源荧光,ANS荧光进行分析,揭示酶稳定剂可以明显降低在加热条件下HRP的变性程度,从而维持较为稳定的天然构象。     

武夷山九曲溪水体营养水平与原生动物群落变化相互关系研究

2000年研究了武夷山九曲溪水体的营养状态与原生动物群落结构关系。发现并非水越清洁PFU原生动物种类就越多,这要决定于水体的营养状况。当水体是贫营养时,水越清洁,PFU原生动物种类反而会越少。研究结果表明,即使在低营养水平的水体中,PFU法一样能准确反映人类活动对当地水环境的影响。     

利用RAPD-PCR探讨天蓝喇叭虫生物群系分化

选择天蓝喇叭虫(Stentor coeruleus)作为研究对象,对武汉市南湖、月湖、关桥3个水体共5个样点天蓝喇叭虫(S.coeruleus)样本的总DNA进行随机扩增多态DNA聚类分析,以检测各个样本的遗传相似性和趋异程度,借以评估样本间的遗传变异度。结果如下:(1)从98条随机引物中筛选12条引物共扩增出89条大小为100～1500bp的清晰条带,平均每条引物扩增出7.4条片段。(2)用Rapdistance1.04分析显示,不同样点样本之间存在着一定的变异,其遗传距离在0.076～0.416之间。(3)构建的聚类图中,南湖3个样点的遗传距离较近,在聚类图上聚成一枝,应该为同一个种群。本试验将为探讨水体原生动物迁徙能力对生物群系分化的影响积累实例资料,更希望可以促进水体原生动物的研究和种间过渡区本质及物种扩散行为的研究。     

高产中性蛋白酶菌株的筛选、优化及中试放大

为筛选分离得到具有高产中性蛋白酶能力的菌株,同时研究菌株的发酵条件,在牛粪、猪粪堆肥时期采集样品,在以干酪素为唯一碳源的固体培养基上筛选分离得到19株产蛋白酶菌株。选取其中1株产酶效果最好的菌株PC2,其水解圈D/d值为4.25,酶活为10.74 U·mL^-1。结合形态学、生理生化以及16S rDNA分子生物学鉴定结果,认定其为枯草芽孢杆菌,革兰氏阳性菌。进一步对其进行摇瓶和中试放大条件优化,LB培养基37 ℃活化24 h,干酪素发酵培养基30 ℃发酵48 h,转速为180 r·min^-1。中试放大具体参数：50 L种子罐180~240 r·min^-1,通气量20~30 L·min^-1。500 L发酵罐：添加1%小麦蛋白粉,100~180 r·min^-1,通气量10~25 L·min^-1。发酵结束活菌含量44.58亿·mL^-1,酶活29.48 U·mL^-1,是初始值的2.745倍。研究结果可为探究含中性蛋白酶菌株的微生物菌剂奠定理论基础,并指导工业化菌剂的生产。     

五株纤毛虫遗传关系的ISSR分析

采用ISSR分子标记技术,尝试对四种五株纤毛虫(褶累枝虫(Epistylis plicatilis)、绿草履虫(Paramecium bursaria)、多态喇叭虫(Stentor polymorphus)、嗜热四膜虫BF1株(Tetrahymena thermophilaBF1)和嗜热四膜虫BF5株(T.ther-mophilaBF5))进行遗传关系研究。用13个ISSR引物对五株纤毛虫进行扩增,六个ISSR引物获得多态片段。根据Nei s遗传距离矩阵构建了五株纤毛虫的遗传关系树状图。UPGMA,NJ聚类图表明:两株嗜热四膜虫最先聚在一起;其次是褶累枝虫和多态喇叭虫聚在一起,然后再与嗜热四膜虫聚在一起;咽膜亚纲的绿草履虫形成独立的一枝。结果显示:①缘毛亚纲纤毛虫可能是寡膜纲中较独特的一个类群,建议提升缘毛亚纲纤毛虫的分类地位;②缘毛亚纲褶累枝虫与膜口亚纲嗜热四膜虫的亲缘关系近于咽膜亚纲绿草履虫,在寡膜纲中绿草履虫处于原始地位;③五株纤毛虫基因组中均含有微卫星DNA序列:(GTG)4(、GACA)4(、AG)8(、CAA)6和(GAA)6。     

6种累枝虫(Epistylis)rRNA基因18S-ITS1序列及其分子系统发育关系

建立了由采自自然界中的样品、不经实验室培养而直接用于大核DNA提取和PCR反应的原位(in situ)方法; 在此基础上, 测定并比较了6种累枝虫(Epistylis wenrichi, E. urceolata, E. chrysemydis, E. plicatilis, E. hentscheli, E. galea)的18S-ITS1序列, 结果显示: E. wenrichi, E. urceolata, E. chrysemydis, E. plicatilis和E. hentscheli间18S和ITS1区序列的碱基相似性很高, 而它们与E. galea间碱基变异位点在18S区和ITS1区均高达33个以上, 遗传变异度分别大于15%和23%. 以多态喇叭虫(Stentor polymorphus)为外类群, 利用最大简约法、最大似然法和邻接法构建了它们的系统发育树.分析指出: E. galea和其他5种累枝虫分属为两个类群, 与其他5种累枝虫相比, E. galea可能较早从祖先种中分化出来; 相比其他特征, 大核和口围区可能与累枝虫进化的关系更为密切, 是重要的系统发育特征.