水稻抗褐飞虱基因SCAR标记的获得

采用282个随机引物对药用野生稻1665和栽培稻桂99远缘杂交的抗褐飞虱近等基因系B3F4分离群体的不抗池DNA和抗池DNA进行了特异性RAPD标记筛选,从中筛选到一个具有明显的特异性扩增带谱的RAPD标记S1159,序列分析表明,S1159序列长度为1408bp,与基因库中已报道的水稻第四号染色体的BAC克隆(编号OSJNBa0070O11)序列(67114-69100)有51.86%的同源性。为了提高所找到的RAPD标记S1159在应用上的稳定性,将RAPD标记转化为SCAR标记检测近等基因系群体,结果表明与RAPD标记结果一致,说明该研究得到的RAPD标记具有较好的稳定性和重复性,为进一步的研究打下了良好的基础。     

北部湾红树林沉积物中微生物群落结构的时空变化分析

微生物群落结构对海洋红树林湿地生态系统中的物质循环非常关键。本研究从中国亚热带北部湾典型海洋红树林湿地生态系统中采集沉积物样品,利用宏基因组学技术手段,完成了沉积物样品16S rDNA基因的扩增子的高通量测序,分析了不同时空条件下红树林沉积物的微生物群落结构分布和变化规律。研究结果表明,不管在干季还是湿季,在门分类水平上变形菌门(Proteobacteria)是最丰富的类别。此外,变形菌门(Proteobacteria)与绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)和放线菌门(Actinobacteria)一共占据总丰度的80%左右。干季时期的微生物α多样性显著高于湿季,主坐标分析(principal co-ordinates analysis, PCoA)显示干、湿两季的微生物群落结构具有明显差异。干季时期的细菌的相对丰度显著高于湿季,而古菌则相反。不同时空期(干季和湿季)的变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度没有显著差异。冗余分析(redundancy analysis, RDA)和相关性分析表明温度和盐度对微生物群落结构具有显著影响。本研究对揭示亚热带海洋红树林湿地生态系统沉积物中的微生物多样性及其群落结构演替规律具有重要的实践意义。     

接种S.fredii WGF03及突变体对大豆土壤微生物群落结构的影响

为了研究接种S.fredii WGF03及其exo D基因突变体对大豆结瘤及土壤的微生物群落影响,进一步了解exo D基因的功能,在大豆盛花期摘取每株大豆的根瘤并计数,利用PCR-DGGE电泳结合测序技术分析土壤的微生物群落。结果表明,大豆接种S.fredii WGF03后,根瘤数比不接种组增加191.67%。而大豆接种驻exo D突变体的根瘤数最少,比不接种组减少了16.67%。与空白相比,种植大豆后土壤细菌的种类和数量明显增加;接种不同根瘤菌后,细菌种类及细菌多样性也有变化;测序结果显示,土壤中细菌以Proteobacteria为主,占45.5%,土壤中土著根瘤菌为Bradyrhizobium。总之,S.fredii WGF03能够促进大豆结瘤,种植作物比接种根瘤菌对土壤细菌群落的影响更大。     

亚热带山区土壤未培养微生物L-赖氨酸脱羧酶Ldc1E中关键氨基酸残基的功能鉴定

本研究旨在探讨L-赖氨酸脱羧酶Ldc1E关键氨基酸在底物识别和催化过程中的作用;通过生物信息学方法选择突变位点,并利用直接定点突变技术,完成了6个关键氨基酸残基突变和功能鉴定研究。突变酶D692N最适温度和pH值分别为40℃和6.5。突变酶D692N比野生型Ldc1E对高温具有更强的耐受性,在40℃～55℃温浴1 h后剩余酶活力达到35%以上,在60℃温浴1 h后仍然保留20%的酶活力;而野生型酶Ldc1E在50℃以上温浴1 h后几乎失活。此外,50 mmol/L DMSO、5 mmol/L Al~(3+)和Ca~(2+)对突变酶的酶活力有激活作用,而Al3+对野生型酶Ldc1E具有明显抑制作用。突变酶D692N的分子动力学常数K_m升高了1.78倍,k_(cat)下降了20.2倍。突变酶S221A、H245A、D330A、H366A、F607Y经检测酶催化活性丧失。研究结果表明氨基酸残基位点D692对酶与底物的结合具有重要影响;而S221、H245、D330、H366、F607是Ldc1E酶活性能够体现的关键氨基酸位点,不可替换。本研究为探究L-赖氨酸脱羧酶的结构与功能关系提供理论参考。     

慈竹BeSWEET4 2和BeSWEET1a 2基因的克隆和表达分析

糖外排转运蛋白(sugar will eventually be exported transporters, SWEET)在植物光合同化产物的运输中主要参与韧皮部糖的装载过程。该研究基于慈竹转录组库筛选出9条完整的BeSWEET序列,对其进行生物信息学分析,以慈竹茎和嫩叶的cDNA为模板对9条BeSWEET序列中的BeSWEET4 2和BeSWEET1a 2进行基因克隆,采用实时荧光定量(qRT PCR)分析其在叶肉、叶脉、根、茎中的表达水平以及外源糖诱导下的表达变化。结果表明：(1)系统进化分析显示,9条BeSWEET序列被分为4大类群,其中BeSWEET4 2与水稻SWEET4近缘,聚类到Clade Ⅱ,具有2个MtN3保守结构域;BeSWEET1a 2与水稻SWEET1a和SWEET1b近缘,聚类到Clade Ⅰ。(2)序列分析显示,慈竹BeSWEET4 2和BeSWEET1a 2分别编码256个和222个氨基酸,分别具有7个和5个跨膜结构域。(3)亚细胞定位预测显示：慈竹BeSWEET4 2和BeSWEET1a 2均定位于质膜。(4)qRT PCR结果显示,慈竹BeSWEET4 2和BeSWEET1a 2在叶肉、叶脉、根和茎中均有表达,分别在根和叶脉中最为显著,推测其可能协作参与了糖类从源到库的转运。(5)在外源己糖诱导下慈竹BeSWEET4 2和BeSWEET1a 2均显著上调表达,显示出对己糖的偏好性。该研究结果为进一步探讨慈竹BeSWEET蛋白调控糖转运的生物学功能奠定了基础。     

丝氨酸生产菌的筛选及静息细胞培养系统中L-丝氨酸的合成

从广西隆安县沼气池里的残渣中筛选到一株能以甲醇为唯一碳源生长的MB200菌株。根据常规形态特征、生理生化性状及16S rDNA基因序列分析将其鉴定为甲基杆菌属(M ethylobacteriumsp.)。其最佳生长条件为:温度32℃、pH值8.0、甲醇体积分数1.25%。建立了MB200生成L-丝氨酸的静息细胞培养系统。确定静息细胞培养的条件为:甘氨酸质量浓度为10 g.L-1,甲醇50 g.L-1,菌体质量浓度为30 g.L-1,pH8.9,于摇床250 r.m in-1,32℃静息培养48 h,L-丝氨酸产量为7.2 g.L-1。     

一个新的L-半胱亚磺酸脱羧酶基因的分析和突变

【目的】完成一个来源于碱性污染土壤宏基因组文库的新的L-半胱亚磺酸脱羧酶基因undec1A的鉴定,研究其酶学性质并利用非理性设计技术对其进行分子改造。【方法】以p ETBlue-2为表达载体构建包含undec1A基因的重组表达质粒,转化至宿主细胞E.coli Tuner(DE3)p Lac?中构建重组表达克隆,采用镍亲和层析完成了酶蛋白的分离纯化,完成其生化特征研究,利用连续易错PCR技术对Undec1A蛋白进行分子改造。【结果】生物信息学分析结果揭示Undec1A蛋白与已知的L-半胱亚磺酸脱羧酶存在类似的辅酶结合位点和底物识别催化基序等。分子对接结果显示氨基酸残基Val237、Asp239、Asp266、Ile267、Ala268和Lys298等决定了与底物分子L-半胱亚磺酸的识别和结合催化。以L-半胱亚磺酸作为底物,重组Undec1A蛋白的最适作用p H为7.0,最适作用温度为35°C;分子动力学常数K_m为(1.557±0.015)mmol/L,V_(max)为(49.07±3.19)μmol/(L·min),k_(cat)为(45.80±1.32)/min。利用连续易错PCR技术完成了亲本酶的分子改造,分离筛选到了一个酶活力更高的突变酶Undec1A-1180。在优化条件下,Undec1A-1180的比活力较亲本酶提高了约5.62倍。【结论】本研究为构建牛磺酸的生物合成工艺提供了理论参考,因而具有重要的实践意义。     

通过实验教学内容与形式的改革,培养学生的科研创新意识与能力

微生物学实验是面向生命科学院的全体本科生所开的一门专业基础实验课,在培养生物领域人才方面具有重要的作用,但随着新技术和新方法的诞生,其中有些实验内容已明显落后。不利于学生综合实验能力的培养以及科研创新意识与能力的提高。针对明显落后的几个实验进行改革和删减,并改进教学形式,取得了很好的教学效果,进一步培养和提高了学生的科研创新意识和创新能力。