合成支架在代谢工程中的研究进展

代谢工程作为通过引入外源合成途径或改造优化代谢网络,进行高附加值的天然代谢产物生物合成的技术,已经得到广泛应用。但随着目标合成产物的结构日渐复杂,构建多基因的从头合成途径造成宿主生物代谢失衡与中间产物对宿主细胞产生毒害作用等一系列问题发生的可能性也随之增加。为解决这些问题合成支架策略应运而生,合成支架将途径酶共定位以提高局部酶和代谢物的浓度,来增强代谢通量并限制中间产物与宿主细胞环境间的相互作用,成为生物催化和合成生物学研究的热点之一。尽管由核酸、蛋白质构成的合成支架策略已经应用于多种代谢物的异源合成,并取得了不同程度的成功,但合成支架的精确组装仍然是一项艰巨的任务。文中详细介绍了合成支架技术的研究现状,详细阐述了合成支架技术的原理和实例,并初步探讨了其应用前景。     

叉角厉蝽触角转录组及嗅觉相关基因分析

叉角厉蝽Eocanthecona furcellata是一种在生物防治方面有重要作用和潜力的捕食性天敌昆虫,触角是昆虫进行信息交换的重要器官,而嗅觉相关基因则是调控天敌昆虫捕食行为的重要分子基础。为获得叉角厉蝽触角转录组数据库,挖掘叉角厉蝽嗅觉相关基因,本研究利用Illumina高通量测序平台对叉角厉蝽雌雄成虫与5龄若虫触角进行转录组测序。成功构建了叉角厉蝽触角转录组,获得了67 843条unigenes,N50长度为2 300 bp。与七大公共数据库比对注释到27 686条unigenes,其中NR数据库注释最多(33.33%),且与茶翅蝽Halyomorpha halys相似度最高(64.20%)。14 258条注释到GO数据库中,分为生物过程、细胞组分和分子功能3个大类42个亚类;KEGG代谢途径分析表明,7 703条形成282条代谢通路,其中被注释在信号传导通路中的unigenes最多(11.50%)。进一步基因注释分析,鉴定得到134个候选嗅觉相关基因,32个化学感应蛋白基因(Chemosensory protein genes,CSP),10个气味结合蛋白基因(Odorant binding protein genes,OBP),21个气味受体基因(Gustatory receptor genes,GR),48个嗅觉受体基因(Olfactory receptor genes,OR),17个离子型受体基因(Ionotropic receptor genes,IR),6个感觉神经元膜蛋白基因(Sensory neuron membrane protein genes,SNMP)。通过比较叉角厉蝽5龄若虫、雌雄成虫触角转录组,共筛选出7 324个差异表达基因,分析发现5龄若虫与成虫间的差异表达基因较多,雌雄成虫之间差异表达基因较少;利用FPKM值对OBP与CSP基因进行表达量分析发现,大部分OBP与CSP的表达量在雌雄间差异不大,而若虫与成虫相比基因表达量差异较大,除少部分基因在5龄若虫中高表达外,其余大部分基因均在雌雄成虫间高表达。本研究获得了叉角厉蝽触角转录组数据,并鉴定出候选嗅觉相关基因,结果为进一步研究叉角厉蝽的嗅觉感受机制及昆虫化学生态奠定分子基础。     

叉角厉蝽对亚洲玉米螟幼虫的捕食功能反应

叉角厉蝽Eocanthecona furcellata是一种在生物防治方面有重要作用和潜力的捕食性天敌昆虫,为探明叉角厉蝽对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis幼虫的控害潜力,在室内温度26℃±1℃、相对湿度65%±10%、光周期16 L∶8 D条件下,观察了叉角厉蝽4龄、5龄若虫和成虫分别对亚洲玉米螟3龄、4龄幼虫的捕食行为,测定了叉角厉蝽对不同亚洲玉米螟密度下的捕食量、搜寻效应以及自身密度和种间干扰对捕食作用的影响。结果表明,叉角厉蝽对亚洲玉米螟的捕食功能反应符合Holling-Ⅱ功能反应模型,叉角厉蝽3个虫龄对亚洲玉米螟3龄与4龄幼虫的理论最大取食量顺序均为：成虫（30.21头）>5龄若虫（24.69头）>4龄若虫（11.96头）,相同虫龄的叉角厉蝽对亚洲玉米螟3龄幼虫的最大取食量均大于对亚洲玉米螟4龄幼虫的最大取食量。在亚洲玉米螟相同虫龄内,搜寻效应与猎物密度的增加呈负相关。在生存环境和亚洲玉米螟幼虫密度固定的条件下,其平均捕食量和搜寻效应与叉角厉蝽成虫密度的增加呈负相关。叉角厉蝽成虫与亚洲玉米螟幼虫以相同比例增加时,叉角厉蝽成虫种间会产生干扰作用。结果表明了叉角厉蝽对亚洲玉米螟具有较好的控害潜力,为今后高效利用叉角厉蝽田间防治亚洲玉米螟提供了理论依据。     

植物内生枯草芽孢杆菌纳豆激酶同源基因的序列分析及其在大肠杆菌中的表达

利用基因组学和生物信息学的方法,从一种植物内生枯草芽孢杆菌菌株Bs0922的基因组DNA中克隆了纳豆激酶的同源基因NK-Bs0922,长度为1 149 bp。通过重组和转化在大肠杆菌BL21(DE3)中表达了一个大小为48.0 kD的重组蛋白。     

大曲贮存过程中原核微生物群落结构及风味成分演替规律

【目的】研究大曲贮存过程中原核微生物群落结构及风味成分变化规律,阐述大曲贮存阶段的必要性和重要性,并探索不同微生物种属之间的相互关系,为更好地控制大曲品质提供微生物和风味方面的参考依据。【方法】通过Mi Seq高通量测序剖析大曲成熟过程中原核微生物群落结构变化;利用共存(Co-occurrence)模式方法分析不同种属微生物之间的相关关系,预测其相关性;利用SPME-GC-MS分析贮存过程中大曲风味成分的变化规律。【结果】采用Mi Seq测序方法共得到3 710个OTUs,除不能有效比对的序列外共鉴定出29个门和160个种属。其中,乳杆菌属、芽孢杆菌属、明串珠菌属、高温放线菌属、乳球菌属等是大曲中的优势菌群。随大曲贮存时间推移,贮存前期不断积累酸、醇类物质,后期酯类及含氮类等重要风味物质不断形成,而4-甲基苯酚等异味物质的含量却不断降低。相关性分析结果表明,乳酸菌与乳酸、乙酸等酸类物质之间存在显著的相关性,芽孢杆菌与酸类及含氮化合物之间存在显著的相关性。【结论】大曲贮存过程中,原核微生物结构不断发生调整,风味物质向更优质白酒风味进行变化。除环境因素外,原核微生物的代谢活动对风味物质的形成具有重要的影响,因此大曲贮存是白酒酿造过程中必不可少的环节。     

金银忍冬白粉菌及其重寄生菌的报道

通过对来自中国青岛金银忍冬的调查,发现一中国新记录种——金银忍冬白粉菌(Erysiphe caprifoli-acearum var. caprifoliacearum)并在其上首次发现重寄生菌——白粉寄生孢(Ampelomyces quisqualis)。根据采集的材料对其进行了详细的形态描述和显微拍照。研究标本保存于青岛农业大学真菌标本室(HMQAU)。     

闽南三市绿地景观格局与地表温度的空间关系

深入探索绿地景观格局对热环境的影响机制,对于改善城市生态环境具有重要意义。基于厦门、漳州、泉州三市的Landsat遥感数据,应用景观生态学与空间自相关理论,探讨了绿地景观与地表温度的空间分布特征,并用双变量空间自相关与空间自回归模型分析两者之间的空间关系。结果表明:闽南三市绿地与地表温度均具有显著的空间自相关性;内陆的高海拔地区,绿地分布密集,地表温度较低,而城区、乡镇及大片的耕地,绿地分布较少,地表温度较高;漳州、泉州绿地景观格局对地表温度的影响更显著,厦门最弱;绿地的景观类型比例、最大斑块指数、聚集度指数、平均斑块面积与地表温度呈负相关,斑块密度与地表温度呈正相关;边缘密度、平均形状指数与地表温度的关系存在不确定性;空间滞后模型与空间误差模型能更好地解释绿地景观格局与地表温度的空间关系。     

快速城市化生态系统服务格局分析与空间管控——以厦门市为例

快速城市化对生态系统服务产生消极影响，科学识别二者的空间规律并进行管控对国土空间资源可持续开发意义重大。基于土地利用、遥感影像、POI等多源数据，借助ArcGIS、InVEST平台分析厦门市六类生态系统服务的空间分布及权衡协同格局，并引入人工神经网络算法与土地利用程度指数模型定量识别城市化空间格局，通过决策矩阵提出空间管控策略。结果表明：①厦门生态系统服务分布在"陆-海"方向上分异显著，岛外地区综合生态系统服务指数总量占全域的91.78%，其中同安区的总量和均值都处于首位；②生态系统服务之间以协同作用为主，在全局关系中生境质量与雨涝调蓄以及与温度调节的协同水平最高，在局部空间关系中水源涵养与雨涝调蓄的协同水平最高，休闲游憩服务与其他服务的权衡效应最强；③翔安区开发潜力最大，同安区过度城市化问题突出，市域未开发单元中生境质量、水源涵养和雨涝调蓄服务较强，建成单元仅在休闲游憩服务具有优势；④叠加空间细分单元的城市化与生态系统服务特征，得到厦门市生态管控分区和决策矩阵，提出四类单元八种情景的具体管控策略。     

大白菜腐霉根腐病的病原

在山东青岛发现一种新的大白菜根腐病,主根下部腐烂,根部维管束变褐变黑,地上部生长缓慢,矮小,甚至死亡。通过组织分离法和单菌丝分离法获得纯化菌株HMQAU170164。经柯赫氏法则验证,综合该病原菌形态学特征、生物学特性、ITS和coxⅠ序列分析,界定其为芸薹腐霉Pythium brassicum。该菌引起的大白菜腐霉根腐病为首次报道。     

巴斯德毕赤酵母Orm1蛋白在细胞生长和内质网功能维持方面的功能

【目的】鉴定巴斯德毕赤酵母ORM1基因;研究ORM1基因缺失对毕赤酵母生长、内质网压力应答、细胞钙稳态调节和活性氧水平等方面的影响。【方法】利用生物信息学软件对毕赤酵母Orm1蛋白进行序列比对和分析;利用PCR介导的同源重组法构建orm1Δ缺失菌株,将回补质粒p IB1-ORM1转入orm1Δ菌株构建回补菌株;研究ORM1基因缺失对毕赤酵母生长的影响;以Fluo-3 AM染色法测定胞质钙含量;以DCFH-DA染色法分析胞内活性氧水平;以实时荧光定量PCR技术研究ORM1基因缺失对毕赤酵母非折叠蛋白应答、钙稳态和抗氧化系统基因表达的影响;使用试剂盒分析毕赤酵母抗氧化系统过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性及谷胱甘肽(GSH)的含量。【结果】在毕赤酵母基因组数据库中比对出酿酒酵母Orm1和Orm2的同源蛋白,并将该蛋白编码基因命名为ORM1;毕赤酵母ORM1基因缺失导致细胞生长受到明显抑制,对衣霉素引起的内质网压力敏感性增强,非折叠蛋白应答激活,细胞钙稳态紊乱,活性氧积累,抗氧化系统激活。【结论】由于非折叠蛋白应答、钙稳态调节、活性氧积累等均与内质网功能息息相关,因此,巴斯德毕赤酵母ORM1基因编码的Orm1蛋白在细胞生长及内质网正常功能的维持过程中发挥重要作用。