宏基因组学挖掘新型生物催化剂的研究进展

微生物蕴藏着大量具有工业应用潜力的生物催化剂。然而,传统培养方法只能从环境中获得不到1%的微生物。宏基因组学是通过提取某一特定环境中的所有微生物基因组DNA、构建基因组文库并对文库进行筛选,寻找和发现新的功能基因的一种方法。它绕过了微生物分离培养过程,成为研究环境样品中不可培养微生物的有力手段。因此,从宏基因组中挖掘新型生物催化剂一直倍受生物学家的关注。以下主要对宏基因组文库的样品来源、DNA提取方法、文库的构建和筛选策略的选择这4个方面的研究状况进行了综述,列举了近年来利用宏基因组技术所获得的新型生物催化剂,并对其今后的研究方向提出了展望。     

宏基因组学的研究方法进展及应用概述

宏基因组学是以某一特定环境样品中的微生物群体基因组为研究对象,通过提取DNA、构建文库、文库筛选等基本流程来研究微生物多样性、进化关系以及寻找新基因等为研究目的的新的微生物学研究方法,其总体流程包括环境样品总DNA提取、宏基因组文库构建、宏基因组文库筛选三个阶段。宏基因组学做为一个崭新的技术在微生物生态学、生物酶制剂开发以及医学等方面都取得了可喜的成绩。本文将就宏基因组学的概念、技术流程和应用三个方面作简单介绍。     

堆肥中微生物总DNA的高效提取

采用化学裂解和酶解相结合的方法,选择加入PVPP的高盐缓冲液作为细胞裂解的反应体系,并以PEG-8000进行DNA沉淀,从高有机含量的堆肥样品中进行微生物总DNA的提取。结果表明,从4种性质不同的堆肥中均获得了高质量的微生物总DNA,所得的DNA分子片段在23kb左右;每克干重堆肥的总DNA提取量为63.54±12.08μg~106.50±28.36μg,A260/A280大于1.6,A260/A230大于1.8,不用经过纯化可以直接进行PCR扩增和限制性酶切;以该DNA为模板进行微生物区系的DGGE分析,显示了丰富的微生物多样性。该方法减少了通常环境样品DNA提取过程中的纯化步骤,减少了DNA的损失,为从事微生物分子生态学,尤其是那些针对高有机含量以及获取极为不易的环境样品的研究而言是十分有益的。     

泰泽病原体基因组DNA提取方法的建立

目的　提取泰泽病原体基因组DNA ,为建立该菌基因组文库奠定基础。方法　使用密度梯度离心结合酶解消化方法、酶解消化方法、本研究建立方法即过滤盐析离心法 ,从感染肝脏组织纯化泰泽病原体 ,并比较三种方法纯化泰泽病原体效果 ;采用氯化苄法、试剂盒、酚法提取泰泽病原体基因组DNA ,并比较三种方法提取基因组DNA质量 ;鉴定酚法提取泰泽病原体基因组DNA特异性。结果　使用过滤盐析离心法从感染肝脏组织纯化泰泽病原体 ,采用酚法提取其基因组DNA ,所获得的基因组DNA特异性好、纯度高、DNA片段长度大于 5 0kb ,且均一性好 ,无降解。结论　本研究首次成功提取泰泽病原体基因组DNA ,可用于多种分子生物学实验     

宏基因组学研究进展

不可培养微生物占据微生物总数的99%以上, 这己成为微生物资源开发利用的一个限制性因素。宏基因组学是通过提取某一环境中的所有微生物基因组DNA、构建基因组文库及对文库进行筛选寻找和发现新的功能基因及活性代谢产物的一种方法。它避开了微生物分离培养的过程, 极大地扩展了微生物资源的利用空间, 是现代基因工程一个新的发展方向和研究热点。本文主要对宏基因组的DNA提取方法、文库的构建、筛选策略的选择及近年来宏基因组学在各领域中的应用研究现状进行了综述。     

一种从活性污泥中提取微生物总DNA的方法

对活性污泥的微生物群落进行研究的首要前提是获得大量的高纯度微生物基因组DNA。本文建立了一种高效、简便的提取活性污泥总DNA方法。从提取的核酸总量、纯度、基因组完整性等多方面对所得到的DNA质量进行了评价,结果表明,本法从单位活性污泥中提取的DNA得率为105-823μg/g,结构完整,纯度很高,无需进一步的纯化,可直接进行微生物群落分析及构建文库等后续分子生物学操作。现在实验室使用的提取活性污泥中DNA的方法,纯度普遍都无法达到PCR反应和建立文库的要求,本文建立的活性污泥DNA提取方法则可以克服这一难题。     

对虾养殖水环境宏基因组Fosmid文库的构建

采用包埋法提取大片段基因组DNA,通过低熔点琼脂糖酶法回收40 kb左右的DNA,经补平磷酸化、与pCC2FOS载体连接、体外包装和转染EP1300-T1R,构建对虾养殖水环境Fosmid文库.对文库进行鉴定,该文库平均插入片段大小约35 kb,共保存8 000个克隆,包括了大概8×108个微生物细胞.用几丁质酶筛选平板对文库进行初步筛选,筛选到4个阳性克隆子.本试验构建Fosmid文库,初步获取了对虾养殖生态系统的微生物遗传信息,对于从虾池原位环境鉴定并筛选具有潜在益生作用的功能微生物意义重大.     

风沙土微生物总DNA不同提取和纯化方法比较

为筛选和建立风沙土中总DNA的提取和纯化方法,选取了5种直接提取法、1种间接提取法和2种纯化法分别对风沙土中总DNA进行了提取和纯化,并对其质量和产量进行了比较.结果表明：6种方法均可从风沙土中提取到大小为23 kb左右的总DNA,其中改进后的高盐提取法（用40%聚乙二醇8000和4 mol·L^-1 NaCl沉淀DNA）效果最好,纯化后总DNA的纯度最高,可进行16S rDNA的PCR扩增,且产量仅稍低于试剂盒提取法;电泳加柱回收纯化法的纯化效果较好,经该方法纯化后的总DNA大部分可进行PCR扩增,可满足后续分子操作对DNA纯度的要求.     

红树林土壤总DNA不同提取方法比较研究

获得高浓度、大片段、无偏好的土壤微生物总DNA是土壤微生物分子生态学研究和宏基因组文库构建的基础。本研究采用了5种方法从红树林土壤中提取DNA,并对5种方法提取出的DNA的质量和产量进行比较评价。结果表明,5种方法均可从土壤中提取到DNA,但不同方法提取到DNA的产量和质量存在明显差异。Bio101FastPrep?SPINKit(forSoil)抽提到的DNA得率最高,适合分子生态学研究;SDS-GITC-PEG法提取的DNA纯度最高,所得到的DNA片段较大(>48kb),有利于构建宏基因组文库。     

藏酋猴微卫星富集文库的构建及微卫星分子标记的筛选

通过磁珠富集法构建了藏酋猴AC重复和AAAG重复的微卫星富集文库,分离微卫星序列并对其进行分析。将藏酋猴基因组DNA经Sau3AI酶切后纯化回收,连接特定接头。用生物素标记的探针与酶切片段杂交,捕获300～1000bp片段,随后将获得的片段连接到pMD-19T载体上,转化至JM109中,成功构建藏酋猴微卫星富集文库。(AC)n富集文库和(AAAG)n富集文库的阳性克隆率分别为50%和10%左右。根据测序得到的48个微卫星序列成功设计了24对引物,最终筛选出6个微卫星标记,这些标记将为藏酋猴的遗传多样性研究、圈养种群结构的分析和遗传图谱的构建等奠定一定的基础。     

六种藓类植物茎的比较解剖学研究

通过对6种藓类植物,即褶叶青藓(Brachythecium salebrosum(Web.et Mohr.)B.S.G.)、湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum(Lindb.)Kop.)、侧枝匐灯藓(Plagiomnium maximoviczii(Lindb.)Kop.)、大凤尾藓(Fissidensnobilis Griff.)、大羽藓(Thuidium cymbifolium(Doz.et Molk.)B.S.G.)和大灰藓(Hypnum plumaeforme Wils.)嫩茎和老茎的石蜡切片和显微观察发现,同一藓类植株的嫩茎和老茎,茎结构稳定,不同种藓类植物茎横切面具有不同特征.植物体茎横切面形状、表层细胞的层数、细胞大小和细胞壁厚薄、皮层细胞大小和形状、中轴的有无以及比例等特征可以作为藓类植物的分科分类依据之一.     

真菌类遗传学分析的知识结构教学

本文以认知结构理论为指导,讨论了真菌类遗传分析与高等动植物遗传分析的内在联系,认为利用这种内在联系进行教学可收到好的效果并说明了作者的具体教学过程。 Abstract:In the paper, the relationship between genetic analysis of Fungi and genetic analysis of high animal and plant was discussed.A good results were obtained when we adopted this method in the teaching.     

医疗机构合理用药评价模型的构建研究

目的 针对医疗机构的合理用药水平进行评价研究。方法 根据医疗机构合理用药的具体要求,构建医疗机构合理用药评价指标体系,采用基于模糊群决策的方法和多指标评价分析法构建医疗机构合理用药评价模型。结果 构建了基于模糊群决策的医疗机构合理用药评价模型,并通过实例分析证明了评价模型的可行性。结论 建立的基于模糊群决策的医疗机构合理用药评价模型能够对医疗机构的合理用药水平进行科学评价,为提高医疗机构合理用药水平奠定基础。     

棉铃虫钙粘蛋白N端多肽多克隆抗体制备及对Bt抗性的初步检测

用重组表达的棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)中肠钙粘蛋白N端多肽片段制备兔多克隆抗体,并利用其对Bt抗性进行鉴定。通过RT-PCR方法对棉铃虫中肠钙粘蛋白N端多肽的基因片段Cad285进行PCR扩增,将其克隆到pET-30a原核表达载体中,在大肠杆菌BL21(DE3)中经IPTG诱导表达,得到35ku的重组融和蛋白,融合表达的包涵体经过变性、Ni-NTA柱亲和纯化、复性等方法处理包涵体,获得可溶性纯化蛋白,用纯化后蛋白免疫新西兰兔制备多克隆抗体,ELISA检测其效价高于1∶16000;利用最终获得的多克隆抗体对室内纯合Bt抗/感品系的棉铃虫中肠钙粘蛋白进行Western blot分析,结果显示敏感和抗性品系之间有明显差异,表明其能够应用对Bt抗性进行初步检测。     

Cause of Senescence of Nine Sorts of Flowers

The levels of endogenous phytohormones and respiratory rate in nine sorts of flowers such as Cymbidium faberi Rolfe, Nopalxochia ackermannii Kunth and others were investigated both at full bloom and senescence and meanwhile the effect of exogenous phytohormones on prolonging the blossoms and promoting ethylene production were tested. There is a high content of endogenous ethylene in all the long-lived flowere, about 3–16 folds higer than the short-lived ones. There is a high level of ABA at full blooming flowers of short-lived flowers, in which there is no or only some cytokinins in it, but the ratio of CTK (6BA+zeatin)/ABA is smaller(l.7). The endogenous ABA reached a much higher level at senescence in all nine sorts of flowers, so it is reasonable to consider that it is ABA which plays an important role of regulation in controlling flower's senescence. There is a much higher level of GA3 and zeatin in the long-lived flowers which is not demonstrated in the shortlived ones. The respiratory rate is one of the factors controtling the longevity of flowers, but it does not play a decided role. Application of 6BA and zeatin prolongs distinctly orchid’s longevity, however exogenous IAA through the promotive action on ethylene production, evidently extends the longevity of the flowers of the Nopalxochia ackermannii Kunth.     

青蒿素生物合成机理研究现状

本文总结了目前有关青蒿素生物合成机理方面的研究,主要包括青蒿素生物合成中生理因子的影响,青蒿素生物合成中间体及前体,青蒿素生物合成细胞定位等。指出了存在的一些问题及今后的研究发展前景。     

龙胆科药用植物化学成分的研究现状

龙胆科植物在我国的分布范围很广,且多数为药用植物,其多数种属的药用植物,至今其化学成分尚未被系统研究。综述了目前龙胆科药用植物的化学成分的研究现状及一般提取方法,对近年来发现的环烯醚萜及裂环烯醚萜类化合物进行了总结,为本科药用植物的更深入研究提供了参考。