基于CRISPR/Cas系统的多重基因编辑与调控技术

规律成簇的间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR)及其相关Cas蛋白所构建的CRISPR/Cas系统是古细菌或细菌中特有的一种获得性免疫系统。研究人员将其开发成基因编辑工具之后,凭借其高效、精准和通用性强等优点迅速成为合成生物学领域的热门研究方向,在生命科学、生物工程技术、食品科学及农作物育种等多个领域引发了革命性的影响。目前基于CRISPR/Cas系统单基因编辑与调控技术日益完善,但在多重基因编辑和调控方面仍存在挑战。本文聚焦基于CRISPR/Cas系统的多重基因编辑与调控技术开发及应用,针对单个细胞内实现多位点基因编辑或调控和细胞群体内实现多位点基因编辑或调控技术,依据作用原理对其进行了系统总结和阐述,包括基于CRISPR/Cas系统的双链断裂、单链断裂以及多重基因调控技术等。这些工作丰富了多重基因编辑与调控的工具,为CRISPR/Cas系统在多领域的应用作出了贡献。     

红火蚁入侵草坪过程中蚂蚁类群变动趋势

观察研究了红火蚁入侵草坪之后蚂蚁群落结构的变动趋势。对各处理区在不同时期的蚂蚁优势种进行了分析,结果表明,与对照区相比红火蚁入侵后各处理区的蚂蚁优势种发生了明显改变,红火蚁替代了原来的优势蚂蚁种类,并在数量上占主导地位,而且各处理区的蚂蚁类群多样性、均匀度降低,优势度明显增大。通过分析红火蚁入侵过程中各处理区的蚂蚁类群相似性,表明轻度发生区与对照区的蚂蚁类群相似性系数q一直处在0.25-0.50之间,为中等不相似;中度发生区与对照区的蚂蚁类群相似性系数q一直处在0.075-0.444之间,为中等不相似或极不相似;重度发生区与对照区的蚂蚁类群相似性系数q一直处在0.0-0.222之间,为极不相似,这也说明了不同的红火蚁危害程度对本地蚂蚁类群结构的影响是不同的,红火蚁种群数量越大,对本地蚂蚁类群的影响也越大,排挤或取代它们所需要的时间也越短。     

水稻品种次生物质与稻白叶枯病(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)抗性的关系

应用高效液相色谱分析了对白叶枯病具有不同抗性水平的12个水稻品种中的19个(组)次生物质色谱峰(面积)的差异及其与白叶枯病抗性水平间关系.结果表明,水稻品种抗性水平与谱峰面积值之间相关极显著(R=0.992,p<0.01),被测的19个组分中,峰1、峰2、峰8、峰10、峰12、峰14、峰16和峰18是影响水稻对稻白叶枯病抗性水平的主要抗原次生物质.建立了水稻品种对白叶枯病抗性级别与以上次生物质含量谱峰面积之间的回归模型:Y=10.7603 0.1823X1-0.2287X2 0.2163X8-2.1975X10 0.0728X12 -0.7438X14 1.1484X16-0.7795X18.研究结果表明水稻品种中起抗病作用的抗原次生物质不止一种,而是几种的组合,而且它们对水稻抗病性的贡献作用是不完全相同的,这与它们的性质与含量密切相关.提出了以抗原次生物质为标记的快速分析、鉴定、预测水稻品种对稻白叶枯病抗性水平的新途径、新方法.     

包膜肥料养分控释机理研究进展

利用胶囊技术将易水溶性肥料包被起来是提高肥料利用率和减少施肥环境风险的一个重要手段,在广泛收集国内外有关包膜肥料研究的基础上,探讨了包膜肥料养分控释的原理、过程和特征,概述了影响包膜肥料养分控释的因素和包膜肥料养分控释的数学模拟研究,并提出了我国包膜肥料养分控释机理研究的主要方向。     

人发角蛋白人工腱材料体内降解及生物相容性研究

目的研究人发角蛋白人工腱(humanhairkeratinartificaltendon,HHKAT)材料在体内的可降解性及其生物相容性.方法对12只日本大耳白兔随机分组,在脊旁肌埋藏不同处理时间的人发角蛋白人工腱试件F及Z,用正常人发O做对照,分别在2、6、12、24周取材,观察人发角蛋白的降解吸收过程及其周围的组织反应.结果动物植入实验中发现不同时间处理的材料其降解速度不同,其中降解最快的F组在24周已完全吸收,而Z组在24周只有部分降解,O组未见降解.HHKAT及人发在肌肉组织内无明显的炎症排斥反应,随着HHKAT材料的降解吸收,其周围的组织反应逐渐降低.结论本研究表明人发角蛋白人工腱材料具有良好的生物相容性,在体内能够被降解吸收,可根据不同的需要调节其降解速度,是良好的肌腱替代材料.     

p16基因的原核表达及抗P16抗血清的制备

采用基因重租技术,将野生型p16 cDNA通过中间载体pVL1392最后载入表达载体pGEX-5T,IPTG诱导重组质粒转化的大肠杆菌,蛋白质印迹证实42×10~3的融合蛋白GST-P16的表达。表达了GST-P16的重组菌经加热破菌后行SDS-PAGE,将GST-P16蛋白条带切下后经反复冻融于皮内多点注射免疫家兔。所收获的兔血清经蛋白质印迹法检测到抗P16抗体滴度为1:625。结果表明通过pGEX-5T融合蛋白表达系统能方便地提供制备抗P16抗血清的免疫原,该免疫原未经纯化并未影响抗P16抗血清的产生。     

长白山阔叶红松林不同深度土壤CH4氧化研究

采集长白山阔叶红松林下不同深度的暗棕色森林土壤,在实验室条件下测定其对高低浓度CH4的氧化。结果表明,土壤氧化CH4的能力随深度变化明显;5～15cm土层具有最大CH4氧化活性,在400ppmv CH4浓度下此土层土壤最大氧化速率可达3．3nmolCH4·h^-1·g^-1 dw;25cm以下土层基本没有CH4氧化活性;因0～5cm土层土壤含有高浓度NH4^+抑制了CH4氧化菌的活性,所以此层土壤对CH4吸收能力下降。     

小菜蛾的天敌类群及其利用现状

本文介绍了小菜蛾Plutella xylostella的天敌类群包括寄生性天敌、捕食性天敌和病原微生物、原虫、线虫等共约97种,并对利用天敌进行生物防治的现状作了概述.     

噬菌体434单链阻遏蛋白高亲和力DNA配体的筛选和设计

单链阻遏蛋白R R_TRES是噬菌体434阻遏蛋白的衍生物,含有两个DBD(DNA结合结构域),一个是野生型噬菌体434的DBD-R,另一个是突变型DBD-R_TRES,二者用重组接头以头接尾的方式连接起来.R_TRES的α-3-螺旋中-1,1,2,5位DNA结合氨基酸分别为T,R,E,S. 利用核心序列是CATACAAGAAAGNNNNNNTTTATG的随机DNA库, 体外循环筛选R_TRES的DNA结合位点,将筛选到的群体克隆、测序.单链阻遏蛋白RR_TRES的亲和力测定表明,最适操纵区序列含有TTAC或TTCC(上述画线部分)时,K_d值在10^-12~10^-11mol/L的范围.天然噬菌体434阻遏蛋白与其操纵区的亲和力的K_d值在10^-9 mol/L数量级,与之相比,所筛选操纵区的亲和力明显提高.同时发现,亲和力大小还受到最适结合位点两侧碱基的影响,特别是5′位碱基的影响.根据R_TRES的识别特性,设计了共有序列为GTAAGAAARNTTACN或GGAAGAAARNTTCCN (R为A或G)的单链阻遏蛋白R_TRES R_TRE的操纵区序列.结果表明,它们之间有特异性结合,且亲和力也很高.此方法可望用于其他DNA结合蛋白新的结合特异性的筛选.