基于CRISPR/Cas系统的DNA碱基编辑研究进展

基于CRISPR/Cas的基因编辑是近年发展起来的一项变革性生物技术。其过程包括在目标DNA位点引入双链断裂(double strand break,DSB)以及其后续的细胞修复。细胞修复DSB主要有两种方式：非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)以及同源重组介导的修复(homology-directed repair,HDR)。前者是大多数细胞修复DSB的主要方式,其特点在于修复简单、效率高但极易出错,往往会引发难以预测的核苷酸插入或删除。点突变是自然界中最常见的遗传突变类型,引起了超过半数的人类遗传疾病以及许多重要农艺性状变异。碱基编辑能够实现单个碱基的替换,既不需要引入DSB,又无需修复模板参与,具有高效、编辑结果可控等优点,在基因治疗、作物育种及生物技术研究等方面具有重大的应用潜能。自首个碱基编辑工具开发以来,碱基编辑相关技术得到快速发展及广泛应用。本文综述了目前DNA碱基编辑研究进展,重点阐述了碱基编辑器及其在编辑效率、精度以及特异性提高和编辑范围扩展等方面的最新进展以及仍存在的瓶颈,并展望其研究和应用前景。     

人类基因组非翻译区“HARE5”参与大脑皮层发育北大核心CSCD

尽管人类与猿类的基因存在高相似性,但却只有人类能拥有高等智能,这一直是科学界的重大问题。最近,美国杜克大学学者Debra L．Silver等发表在《Current Biology》的研究成果,似乎在某种程度上切近了这一奥秘。     

一个通用岛屿生物地理学模型

MacArthur-Wilson的平衡理论是生态学中最有影响力的理论之一,尽管进化的重要性早已认识到,但进化因素一直没有很好地整合到岛屿生物地理学模型中.本文通过在经典MacArthur-Wilson模型中整合成种及其他相关因素提出了一个更通用的综合模型.模型证实成种对岛屿上物种丰富度和特有种的形成具有重要作用,并且在满足一定条件时成种对局域物种多样性的作用可超过迁入的作用,这些条件与平均每物种成种率、绝灭率以及岛屿特征有关,但与迁入率无关.当其他参数固定时,模型预测,大岛具较大但不是最大的特有种比例.基于这一模型,可以预测海洋岛上物种丰富度和特有种的变化,预测结论与实际观察的一致.本文提出的模型为重新评估成种的作用和岛屿物种多样性数据,尤其是对那些偏离MacArthur-Wilson模型的数据进行重新分析提供了一个新方法.     

扬州宝应湖底栖大型无脊椎动物的生物多样性及其变化

底栖大型无脊椎动物作为水环境监测的重要指示生物, 其群落结构和多样性能够有效地反映水环境的健康状况。为了更好地了解扬州宝应湖大型底栖动物的群落多样性, 本文于2015-2019年对扬州宝应湖底栖大型无脊椎动物进行野外调查和采样, 联合经典形态学和高通量测定DNA条形码方法进行物种鉴定, 进一步分析了这些大型无脊椎动物群落结构和多样性的年度变化, 并应用Shannon-Wiener指数(H′)和污染生物指数(biotic index, BI)对水质状况进行生物评价。结果显示: 共记录大型底栖动物3门5纲57种, 其中软体动物门23种, 隶属2纲9科(腹足纲7科15种, 双壳纲2科8种); 环节动物门寡毛纲12种, 隶属2科; 节肢动物门22种, 隶属2纲6科(软甲纲4科5种, 昆虫纲2科17种)。腹足纲是优势类群, 5年间的密度占比均在65%以上。优势种是赤豆螺(Bithynia fuchsiana)、槲豆螺(B. misella)和长角涵螺(Alocinma longicornis)。Margalef丰富度指数(2.27 ± 0.28)、Simpson优势度指数(0.82 ± 0.02)和Pielou均匀度指数(0.78 ± 0.08)在5年间呈现明显的波动变化。对水质状况的生物评价结果表明, 湖区水体环境在5年间均呈现不同程度的污染状态, 这与过度围湖水产养殖等经济活动引起水体富营养化有一定关系。     

灵杆菌非特异性核酸酶的原核表达、纯化及活性分析

以灵杆菌基因组DNA为模板,PCR扩增非特异性核酸酶 (Non-specific nuclease,NU) 基因,并克隆到pMAL-c4X载体上构建重组表达载体pMAL-c4X-NU。经测序及 BLASTN发现其与灵杆菌Serratia marcescens核酸酶基因的同源性为97％。将构建的表达载体pMAL-c4X-NU转入大肠杆菌BL21,经IPTG诱导实现了胞内表达78 kDa的麦芽糖结合蛋白-NU融合蛋白 (Maltose-binding protein-NU,MBP-NU),其最佳诱导表达条件为37 ℃,0.75 mmol/L IPTG诱导1.5 h。用Amylose resin纯化得到了目的蛋白。活性检测表明MBP-NU具有同时降解DNA和RNA的活性,在37 ℃、pH 8.0时活性最高,比活力为1.11×106 U/mg,目标蛋白的纯化效率可达10.875 mg/L。纯化的目标蛋白中无蛋白酶活性存在。0.5 mmol/L乙二胺四乙酸 (Ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)、1 mmol/L苯甲基磺酰氟 (Phenylmethanesulfonyl fluoride,PMSF) 以及150 mmol/L KCl对MBP-NU的活性几乎无影响,因此MBP-NU可作为蛋白质纯化过程中核酸的高效降解酶。     

一株高效解磷菌的筛选鉴定及溶磷性能

【背景】土壤中大部分磷元素是以难溶性磷酸盐的形式存在,不能被农作物有效利用,而传统化学肥料会带来环境污染等问题。【目的】解决土壤磷缺失现状,开发新型、安全、高效的微生物菌肥。【方法】取武汉科技大学图书馆后土壤为试验材料,筛选出一株高效解磷菌。通过个体形态鉴定、生理生化鉴定、16S rRNA基因序列分析鉴定菌株,以NBRIP为基础培养基进行条件优化,借助高效液相色谱进行细菌解磷机理探究。【结果】所筛选的高效解磷菌株为唐菖蒲伯克霍尔德氏菌(Burkholderia gladioli)。在20种氨基酸中,D-蛋氨酸对菌株的生长和溶磷促进作用最好,促进效果达到19.09%和16.16%,甲酸钠对菌株的生长和溶磷有抑制效果,抑制效果达到39.08%和10.66%。该菌株通过分泌葡萄糖醛酸、D-L-苹果酸等有机酸溶解环境中的磷酸盐,将菌株制作成菌肥对辣椒幼苗有明显的促生长作用。【结论】利用唐菖蒲伯克霍尔德氏菌(Burkholderia gladioli)分泌有机酸溶解土壤中的磷酸盐,可为生物肥料的制备和应用提供一定的理论参考。     

5种商业酵母对无花果酒质量的影响

为筛选出适合无花果酒发酵的菌株,选用五株商业酵母通过对发酵性能、理化指标、总酚、甲醇、感官评定进行比较分析。实验表明,菌株KD主发酵CO_2失重量为14.85 g,酒精度可达11.52%(V/V),透光率(96.7 T%)显著高于其它菌株(p0.05),总酸为3.55 g/L,酒中总酚含量为0.37 mg/L,甲醇含量为297.19 mg/L显著低于其它菌株(p0.05)。菌株KD发酵的无花果酒感官评分高于其它菌株发酵的酒,其风格独特,典型优雅。本试验通过从商业酵母中筛选出适合无花果酒发酵的优良酵母,可为无花果酒的生产提供理论依据。     

柳杉种子无菌苗组培快繁体系的建立

以柳杉种子在无菌条件下萌发的幼苗为外植体,研究3种基本培养基和3种植物生长调节剂对不定芽诱导、增殖及生根的影响,建立了完整的组培快繁体系。结果表明,柳杉种子经预处理后,用75%酒精消毒20 s,再用0.1%HgCl2浸泡600 s的消毒效果较好,污染率为10.00%,成活率为82.33%;丛生芽诱导的最适培养基配方为DCR＋6-BA 0.2 mg·L-1,诱导率较高,达66.67%;丛生芽增殖的最适培养基配方为DCR＋6-BA 0.2 mg·L-1＋IBA 0.05 mg·L-1,增殖倍数达到11.00;适宜的生根培养基为DCR＋NAA 0.01 mg·L-1＋IBA 0.2 mg·L-1,生根率为90.00%,平均生根数为4.09。     

外源5-氨基乙酰丙酸对盐胁迫下黄连幼苗光合参数及其叶绿素荧光特性的影响

该实验以2年生黄连幼苗为材料,在100mmol·L-1的NaCl模拟盐胁迫条件下,经不同浓度的外源5-氨基乙酰丙酸(ALA)处理后,测定黄连幼苗光合色素含量、叶绿素荧光参数及气体交换参数等光合生理指标的变化,探寻提高黄连幼苗在盐胁迫条件下抗性能力的途径。结果显示:(1)NaCl胁迫下黄连幼苗的光合生理受到显著抑制,在经过不同浓度的ALA处理后,显著提高了叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素等光合色素的含量。(2)盐胁迫下,黄连植株的的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)及叶片蒸腾速率(Tr)均发生下降,并且随着胁迫时间和胁迫浓度的增加下降幅度逐渐增大,胞间CO2浓度(Ci)则呈上升趋势,说明盐胁迫下黄连净光合速率降低的主要影响因素是非气孔因素。(3)用ALA处理后,黄连的Pn、Gs及Tr均有不同程度的提高,Ci也有不同程度的降低,并且不同的浓度梯度存在着显著的效果差异。(4)ALA处理还提高了最大荧光(Fm,1.234)、最大光化学效率(Fv/Fm,0.849)、PSⅡ有效光化学效率(Fv′/Fm′,0.685)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ,0.545)和光化学淬灭系数(qP,0.872)的水平,有效降低了初始荧光(F0,0.211)和非光化学淬灭系数(NPQ,0.251)的水平。研究表明,外源ALA通过提高黄连幼苗叶片的光合色素含量,减少过剩激发能的耗散,提高光合电子传递效率,有效缓解了盐胁迫对黄连叶片PSⅡ的伤害,提高了植株的抗盐能力。     

香菇液体发酵高产多糖菌株筛选

通过评价香菇野生菌株发酵产多糖性能,筛选高产香菇多糖菌株.以采自长白山野生香菇通过组织分离获得的6株菌株和2株人工栽培菌株为出发菌株,对不同发酵培养时间菌丝体生物量、胞内多糖含量、胞外多糖含量等进行测试分析,结果表明,8株菌株随着培养时间的延长,菌丝体生物量均有不同程度的增加,但胞内多糖含量和胞外多糖得率变化趋势不同,...