合成生物学在环境有害物监测及生物控制中的应用

随着合成生物学各项技术的日益完善和遗传元件的逐渐丰富,合成生物学在环境污染物处理领域已崭露头角。如何简单快速、灵敏准确地对污染物进行原位动态监测和分析,同时避免重组工程菌可能造成的社会风险和与之相伴的生物安全问题,已经成为合成生物学面临的新的重要挑战。结合目前全细胞微生物传感器和生物控制系统取得的进展,重点介绍了合成生物学在环境有害物监测和生物控制中的应用,并探讨了其未来的发展方向。     

马铃薯致病疫霉研究进展

马铃薯致病疫霉(Phytophthora infestans)属卵菌纲(Oomycetes)霜霉目(Peronosporales)腐霉科(Pythiaceae)疫霉属(Phytophthora),是马铃薯和番茄晚疫病病原菌。由于晚疫病对马铃薯生产的毁灭性和严重性,对致病疫霉的研究一直是关注的重点。本文首先对病害引起的症状、发生特点及流行规律进行阐述,对有性生殖发生的遗传规律和多种交配型共存的大环境下病原菌群体结构变异特点进行归纳总结。随着2009年致病疫霉基因组测序的完成,本文比对了疫霉属目前已完成测序各个种的基因组学特点,介绍了致病疫霉在效应子克隆方面的研究进展及线粒体基因组研究现状,阐述了功能基因组学的两个重要技术:高密度遗传连锁图谱(high density linkage mapping)和全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),及其在挖掘致病疫霉重要功能基因上的应用。本文有助于了解致病疫霉研究热点及后续突破方向,可为深入解析致病疫霉的功能基因及致病机制提供参考,对开发马铃薯晚疫病菌药物靶标及预测病害的大规模流行趋势也具有重要意义。     

波形蛋白介导猪繁殖与呼吸综合征病毒感染Marc-145细胞作用的初步研究

为了研究波形蛋白在介导PRRSV感染过程中的作用,根据GenBank中已发表的波形蛋白序列,设计特异性引物,利用RT-PCR方法从Marc-145细胞中扩增目的基因,克隆入pET-28a,转化表达菌BL21(DE3)中进行诱导表达,用SDS-PAGE和Western blot鉴定表达产物,将表达产物纯化后免疫BALB/c小鼠制备血清,用病毒阻断实验验证PRRSV与波形蛋白及其抗体的关系。用ELISA方法确定了重组波形蛋白与PRRSV结构蛋白N蛋白和囊膜蛋白GP5蛋白之间的关系。结果表明,成功的从Marc-145细胞中扩增出全长的波形蛋白基因,将其克隆入pET-28a,诱导后得到高效表达,表达蛋白纯化后免疫小鼠抗体效价达到105,病毒阻断实验表明波形蛋白能部分阻断PRRSV感染,其抗血清能完全阻断PRRSV感染。ELISA结果表明波形蛋白能与N蛋白结合而不与GP5蛋白结合。此结果为PRRSV感染的细胞的受体机制增添了新的内容,为PRRSV感染过程中受体间的相互作用关系研究奠定基础。     

寒冷诱导产热时大鼠棕色脂肪能量代谢相关蛋白谱的变化

棕色脂肪组织(BAT)的生理作用与白色脂肪显著不同,它以产热的形式释放能量而不是将能量以ATP的形式储存．线粒体是在能量代谢和维持细胞稳态中具有重要功能的细胞器．为了更好地了解棕色脂肪中的能量代谢过程,运用双向电泳及质谱相结合的技术,分离了大鼠白色和棕色脂肪线粒体,对其差异蛋白质谱进行了系统分析和鉴定．参与脂肪和氨基酸代谢、三羧酸循环及线粒体呼吸链的蛋白质在棕色脂肪线粒体中的表达明显高于白色脂肪线粒体,在寒冷诱导下这些蛋白质的表达进一步上调．此外,参与辅酶Q合成的一系列COQ 基因在棕色脂肪中经寒冷适应后表达明显上调．该研究表明,辅 酶Q合成的增高在非颤栗性产热中具有重要作用,为进一步了解棕色脂肪特异性的能量代谢提供了新的思路．     

嗜盐菌耐盐机制相关基因的研究进展

嗜盐微生物能够在高盐环境中生存,其耐盐机制一直是微生物学家研究的热点。目前嗜盐微生物耐盐机制的研究主要集中在细胞吸K+排Na+作用、胞内积累小分子相容性溶质及嗜盐酶的氨基酸组成特性三个方面。文章从基因水平综述了嗜盐菌的耐盐机制,并对其在高盐废水处理上的应用进行讨论与展望。     

简化cDNA末端快速扩增技术测定基因Ⅲ、Ⅵb和Ⅶ d型新城疫病毒基因组末端序列及分析

[目的]简化cDNA末端快速扩增技术(Rapid amplification of cDNA ends,fLAcE)流程,测定基因Ⅲ、VIb)和VIId型新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)基因组两侧末端序列,并对NDV的leader和trailer进行分析.[方法]利用T4 RNA连接酶将特定寡聚核苷酸片段的连接于病毒基因组RNA和eDNA,再利用RT-PCR或PCR方法对病毒基因组的末端进行快速的扩增.[结果]建立一套操作简单、低成本、可重复性高的RACE方法,测定了三种基因型5株NDV 3'末端leader和5'末端trailer序列比对分析.[结论]本实验测定的鹅源VII型毒株JS/7/05/Ch基因组的15,184 nt由一个T变为了C,5'端trailer与3'端leader的连续互补序列由8 nt变为12 nt,而其它4株基因Ⅲ型和VI型NDV均未发现该突变.通过RNA的二级结构分析,NDV基因组和反向基因组RNA的3'末端形成一个发卡结构.JS/7/05/Ch等3株NDV U→C(T→C)的突变位于发卡环上,不影响二级结构的形成,发卡环的RNA序列突变为3'-UCUC-5',与基因组3'端发卡环的3'-UCUUA-5'相似,推测可能影响了基因组RNA的复制速度.     

斑鳜不同地理群体遗传变异的AFLP分析

斑鳜（Siniperca scherzeri Steindachner）为东亚地区特有的淡水名贵经济鱼类。受生态环境破坏和渔业捕捞过度的影响,斑鳜野生资源已呈下降趋势。为探明我国斑鳜不同地理群体的遗传背景,采用AFLP分子标记技术研究了鸭绿江、海河、长江、钱塘江、闽江、西江6个地理群体的遗传特征和群体分化。斑鳜65尾个体中,8对引物组合共扩增出211条带,其中多态性条带126条,多态比例为59.7％,并观察到一些群体的特异性条带。群体内的遗传变异以长江群体最大（6.7％）,群体间的遗传距离明显大于群体内的遗传距离。AMOVA分析表明,斑鳜6群体间的总遗传分化指数Fst= 0.7850（p <0.01）,群体间遗传分化极显著。聚类分析表明：斑鳜不同群体内的所有个体均单独聚群,6个地理群体明显分为南北两大群,鸭绿江群体和海河群体聚为一支,长江、钱塘江、闽江和西江四个群体聚为另一支。斑鳜较高水平的遗传变异与其地理分布范围广,在不同的生态环境下积累了的大量突变有关。不同地理群体间已产生了明显的遗传分化,其遗传亲缘关系与其地理分布格局基本一致,推测横亘于我国内陆中部地区、呈东西走向的秦岭山脉的形成可能是东亚斑鳜最先出现南北间群体分化的主要原因。     

基于毛髓质指数探讨甘肃鼢鼠、高原鼢鼠、秦岭鼢鼠的分类地位

目前甘肃鼢鼠Myospalax cansus、高原鼢鼠 M.baileyi、秦岭鼢鼠M.rufescens的分类地位一直存有争议,多涉及到与中华鼢鼠M.fontanierii的分类关系.本文分别从成体甘肃鼢鼠、高原鼢鼠、秦岭鼢鼠、中华鼢鼠标本的胡须、头部、背部、腹部、前肢取毛样,经清洗和处理后,在倒置显微镜下观察,用目镜测微尺分别测量和计算其5个部位毛发的毛髓质指数.结果表明:甘肃鼢鼠与中华鼢鼠除胡须髓质指数无显著性差异外,其它部位及各部位综合均有显著差异.高原鼢鼠与秦岭鼢鼠除前肢毛髓质指数无显著性差异外,其它部位及各部位综合均有显著差异;与中华鼢鼠除前肢毛髓质指数无显著差异,其它部位及各部位综合均有显著差异.秦岭鼢鼠除与甘肃鼢鼠的腹部及与中华鼢鼠、高原鼢鼠的前肢毛髓质指数无显著差异外,与其它鼢鼠其余部位及各部位综合均有显著性差异.综合考虑,本研究结果支持甘肃鼢鼠、高原鼢鼠、秦岭鼢鼠各自独立为种的观点.     

基于细胞色素b基因序列的东亚鳜类系统发育关系

鳜类为东亚特有类群。为验证东亚鳜类的单系起源,解决其分类划分的争议,本文采用特异性引物PCR扩增法获得了鳜类中鳜、大眼鳜、斑鳜、暗鳜、波纹鳜、长体鳜细胞色素b基因的全长序列,结合GenBank中日本少鳞鳜、朝鲜少鳞鳜和中国少鳞鳜的序列,初步构建了东亚鳜类种间的系统发育关系。NJ树和MP树均一致表明,鳜类为单系类群,可分为两支:鳜鱼群和少鳞鳜群。长体鳜未单独成群,而与鳜鱼属聚为一支,不支持将长体鳜单独设属,而应归入鳜鱼属。鳜鱼群中,MP树推测的长体鳜、暗鳜较为原始,鳜、大眼鳜、斑鳜和波纹鳜为特化种类的系统关系假设与其形态、生态特征表型进化较为一致。少鳞鳜群中,中国少鳞鳜与朝鲜少鳞鳜为姐妹种,再与日本少鳞鳜构成姐妹群的系统关系与其地理分布格局较为一致。本研究结果可为深入探讨鳜类物种有效性、系统分类位置及生物地理学提供依据。     

鳜类鱼类的线粒体DNA控制区结构及其系统发育分析

鳜类为低等鲈形目鱼类,是东亚特有类群。然而,关于其系统位置、分类以及一些物种的有效性等尚有争议。采用PCR扩增直接测序的方法,获得了鳜、大眼鳜、斑鳜、暗鳜、波纹鳜、长体鳜、中国少鳞鳜线粒体DNA控制区基因的序列。对比其他已报道鱼类控制区的结构识别序列,对鳜类鱼类控制区的结构进行了分析,识别了终止序列区、中央保守区和保守序列区,并找到了DNA复制终止相关的序列ETAS和中央保守区的保守序列CSB-F、CSB-E、CSB-D以及保守序列区的保守序列CSB1、CSB2、CSB3。几种鳜鱼间共有191个变异位点,其中,终止序列区的变异最高,占总变异的61．3％,中央保守区和保守序列区占总变异的38．7％。这一结果可为全面了解鱼类线粒体DNA控制区的结构特征提供资料。同时,利用高度变异的控制区序列,以鲈科和错科作为外群,使用邻接法和最大简约法构建了这几种鳜鱼的系统发育树。结果表明：鳜类为一单系类群,鳜、大眼鳜、斑鳜、暗鳜、波纹鳜、长体鳜构成一支鳜鱼群,其中,鳜与大眼鳜为姐妹种;中国少鳞鳜为另一支少鳞鳜群;长体鳜未单独成一支,而是聚入鳜鱼群内,应更名为Siniperca roulei。研究结果支持将现生鳜类分为两个类群的观点。