合成生物学时代基于非模式细菌的工业底盘细胞研究现状与展望

工业微生物底盘细胞的开发将为工业生物技术的发展提供优良的细胞工厂,有利于实现环境保护及经济可持续发展。基于合成生物学"设计-构建-测试-学习"(Design-Build-Test-Learn,DBTL)策略,对底盘细胞进行多维度的理性或半理性改造是实现"建物致知"以及"建物致用"目标的重要手段。文中简述了合成生物学DBTL策略中各步骤相关的重要技术方法;概述了部分重要模式微生物底盘细胞的策略与研究进展;重点比较介绍了工业生物技术领域具有特殊生理功能、利用一碳化合物及高效生产平台化合物的部分非模式细菌;同时也提出了实现优良、安全合成微生物细胞工厂构建与应用的策略。这些方法策略包括依靠合成生物学技术方法,综合模式与非模式微生物优势,开发应用经济、高效的高通量智能装备,建立分子组学与表型组学研究平台,推动多层次系统生物学与表型组学大数据的解析、整合、模拟与可视化,以及建立高质量的数字细胞模型和基因组优化的底盘细胞,推动高效、优良工业细胞工厂的理性设计、构建与应用。     

龙眼园节肢动物群落结构及其时空格局

通过对龙眼园节肢动物群落结构及时空格局12次的调查,结果表明,龙眼园节肢动物群落由2纲21目127科334种组成,其中昆虫纲的植食性昆虫8目69科159种（类群）;腐生性昆虫4目9科9种（类群）;捕食性昆虫7目20科47种（类群）;寄生性昆虫1目9科11种（类群）;蛛形纲1目20科108种。各亚群落个体数分别为：植食性昆虫占31．21％,腐生性昆虫占27．15％,捕食性昆虫占25．49％,寄生性昆虫占1．28％,蜘蛛占14．87％;种类数则分别占47．60％,2．69％,14．07％,3．29％,32．34％。群落结构分层明显,树冠上下层皆有的优势类群是黄立毛蚁（Paratrechina flavipes）,多色金蝉蛛（Phintella vesicolor）、啮虫科（Psocidae）,小蜂总科（Chalcidoidea）。树冠上层的优势类群有白蛾蜡蝉（Lawana imitata）,荔蝽（Tessaratoma papillosa）,龙眼角颊木虱（Cornegenapsylla sinica）,折翅蠊科（Blaberidae）,姬蜂科（Ichneumonidae）,下层有矢尖蚧（Unaspis citri）,黑刺粉虱（Aleurocanthus spiniferus）,蚊总科（Culicoidea）,长角跳虫科（Entomobryidae）,细蜂总科（Proctotrupoidea）,咸丰球蛛（Theridion xianfengensis）和灵川丽蛛（Chrysso lingchuanensis）和常见类群小叶蝉（Japananus spp．）。地面杂草层优势类群是比罗举腹蚁（Crematogaster biroi）,黄斑弓背蚁（Camponotus albosparsus）,哀弓背蚁（Camponotus dolendus）,斜纹猫蛛（Oxyopes sertatus）,长角跳虫科,蚊总科,小蜂总科,茧蜂科（Braconidae）,姬蜂科和常见类群幼豹蛛（Pardosa pusiola）。树冠上、下层的植食性和寄生性昆虫亚群落的相似性小,捕食性昆虫和蜘蛛的相似性大。龙眼树冠上的5个亚群落的数量时间格局从1月至10月份是由低到高,然后逐渐下降,其中蜘蛛亚群落的数量波动较平缓,高峰在4月份,其余的群落数量季节波动较大,植食性昆虫数量最高峰在5月份,捕食性昆虫的数量高峰在8月份,寄生性昆虫数量高峰在5月份和7月份。地面杂草层的群落数量波动比树冠层平缓。植食性昆虫与蜘蛛的数量相关显著。     

喀斯特城市杨树人工林微量元素的生物循环

对喀斯特城市25年生杨树人工林内Cu、Fe、Zn、Mn、Ni、Pb、Co、Cd微量元素的含量、积累、空间分配和生物循环进行了研究。结果表明,林地土壤中,微量元素含量Fe最高,Mn次之,Cd最低,且呈现随土层深度增加而减少的垂直分布规律。在枯枝落叶层的分解过程中,Pb、Ni、Mn、Cd、Cu、Co、Zn分解速度比Fe快。林木各器官微量元素含量为细根>树叶>粗根>树皮>树枝>大根>根桩>干材,Cu在叶中高于其他器官。林分微量元素的总贮量为14.086 kg.hm^-2,微量元素在各器官中贮存量排序为Mn>Zn>Cu>Fe>Cd>Co>Pb>Ni,树干和树皮的贮存量最多,占总贮存量的43.4%。林分微量元素的年吸收量为3.079 kg.hm^-2,年归还量为2.663 kg.hm^-2,年存留量为0.417 kg.hm^-2,总利用系数为0.219,循环系数为0.865,周转期为5.29年,林分对土壤中Cd的吸收能力强,微量元素的生物分解率均高于生物迁移率。杨树林分中微量元素具有较大的循环速率和较短的周转期,而且林分对养分的稳定性、自我调节能力和培肥土壤的能力强,有利于林地生产力维持。     

秋末苏南茶园昆虫的群落组成及其趋色性

苏南地区名茶荟萃,而虫害历来较为严重。秋末选丹阳市一片无公害茶园,使用纯白、桃红、墨绿、果绿、湖蓝、天蓝、素馨黄、芽绿、土黄、桔黄、大红和紫色12种粘性色板诱虫。结果表明:① 4日内捕获7目42科85种30455头昆虫,其中优势类群是同翅目、膜翅目和双翅目,三者个体数分别占总个体数的86.5%、8.8%和2.5%。②主要害虫是假眼小绿叶蝉和茶蚜,分别占总个体数的15%和71.5%。③ 捕获的中华蜜蜂占总个体数8.2%。④捕获天敌昆虫1034头,其中,瓢虫类32头,占3.1%,主要种类是异色瓢虫和黄斑盘瓢虫;草蛉类582头,占56.3%,包括中华草蛉、大草蛉和丽草蛉;伞裙追寄蝇和蚕饰腹寄蝇等5种寄生蝇类111头,占10.7%;门氏食蚜蝇和黑带食蚜蝇等7种食蚜蝇类110头,占10.6%;螟蛉瘤姬蜂和花胸姬蜂等5种姬蜂类、茶尺蠖绒茧蜂和单白绵绒茧蜂等7种茧蜂类个体数分别占3.9%和9.4%。⑤ 芽绿、素馨黄和桔黄色板显著地引诱假眼小绿叶蝉和茶蚜;芽绿、素馨黄色板显著地引诱姬蜂和茧蜂;芽绿、土黄和果绿色板明显地引诱草蛉类;果绿、天蓝和紫色色板引诱较多的蝇类和蚊类等双翅目昆虫;素馨黄引诱的各类昆虫种数最多;纯白板上各类昆虫的多样性指数最大,表明其对许多昆虫都有引诱效应。秋末时节查明即将越冬的害虫和天敌昆虫种类、数量和益害比、以及优势种害虫和优势种天敌数量,探明多种色彩引诱益、害虫的差异,对于有效实施无公害封园防治,以压低越冬基数有重要意义。     

bc1-2和bax及NF-kB在白藜芦醇诱导肝癌细胞凋亡中的作用

目的探讨白藜芦醇诱导肝癌细胞凋亡的途径.方法白藜芦醇体外处理HepG2肝癌细胞24 h后,以免疫组化检测凋亡调控基因bcl-2和bax及NF-kB的表达.结果白藜芦醇处理组HepG2细胞bcl-2的阳性积分和NF-kB的阳性细胞密度均明显低于对照组(P＜0.01);而bax阳性积分明显高于对照组(P＜0.01).结论白藜芦醇能下调HepG2细胞bcl-2基因的表达,上调bax的表达,同时抑制NF-kB的活化,这可能是其诱导HepG2细胞凋亡的途径之一.     

EF4影响线粒体氧化磷酸化并调控膀胱癌细胞增殖及迁移

延伸因子4 (EF4)是一种非传统的线粒体延伸因子,参与调控线粒体蛋白质合成过程.在本研究中,我们进一步探索了其在膀胱癌中的作用机制.通过检测EF4在膀胱癌及邻近正常组织中的表达,发现EF4在膀胱癌患者肿瘤组织中异常升高,并在T分期较高的肿瘤中高表达.随后,通过在HTB-9和T-24膀胱癌细胞中敲低EF4的表达,进一步...     

小麦原生质体高效转化体系的建立

植物原生质体广泛应用于植物基因功能研究中,包括瞬时基因表达、亚细胞定位、蛋白互作和蛋白活性分析等。当前,小麦基因的亚细胞定位和功能分析,大多利用模式植物拟南芥等异源的原生质体,易于造成研究结果的不准确。为避免这种情况,小麦原生质体制备及高效转化体系的建立与应用是必需的。在PEG介导的小麦原生质体转化过程中,原生质体分泌的核酸酶大量降解质粒DNA,转化效率的提高因此受到阻碍。为了建立小麦原生质体的高效转化体系,本文测试了抑制胞外核酸酶活性的因素和提高质粒DNA浓度等多个条件对转化效率的影响。结果表明,转化过程中加入双倍用量的质粒DNA进行转化,且始终保持低温环境(1℃)用以抑制核酸酶酶活性,可以使小麦原生质体的转化效率提高至85%。本文还将该系统成功地应用于2个小麦抗病相关蛋白的亚细胞定位研究,证明了该系统的高效性和实用性。该研究对未来相关研究有一定参考价值。     

产harpin的成团泛菌工程菌308R（pCPP430）遗传稳定性的研究

成团泛菌工程菌３０８Ｒ（ｐＣＰＰ４３０）带有梨火疫欧文氏杆菌的与过敏反应和致病性有关的基因簇 （ｈｒｐ）,可以产生能诱导植物抗病性的蛋白质ｈａｒｐｉｎ。该工程菌在ＬＢ液体培养基中生长５０代后,带有重 组质粒ｐＣＰＰ４３０的细胞占总菌量的 １％,带有载体ｐＣＰＰ９的细胞为４６％。工程菌喷雾到番茄叶面,保湿条 件下叶面菌量维持在 １０５ｃｆｕ／ｃｍ２以上,其中带有 ｐＣＰＰ４３０质粒的菌维持在 ４０％以上,带有 ｐＣＰＰ９载体的 菌维持在８０％以上。因此,携带ｈｒｐ基因簇的质粒ｐＣＰＰ４３０在宿主菌中是不稳定的。文中讨论了改进工 程菌遗传稳定性的途径。     

拟平鳅头背部斑纹和下唇结构变异及其分类学意义

针对拟平鳅(Liniparhomaloptera disparis)的两个亚种(L.disparis disparis和L.disparis qiongzhongensis)现有形态分类特征的含糊,通过观察标本室保存的15条水系441尾标本,首次提出利用下唇结构类型作为拟平鳅亚种的补充形态鉴别依据,结合头背部斑纹特征,能有效地鉴别拟平鳅各地理种群和亚种,为拟平鳅的分类和鉴定提供参考依据。依据头背部斑纹差异归纳出4种类型,分别为小斑块型(云开山脉以东的7条水系及海南岛万泉河),虫蚀纹型(云开山脉以西的5条水系),混合斑纹型(海南岛的万泉河、南渡江、昌化江共3条水系),大斑块型(海南岛的昌化江)。依据下唇结构变化情况总结出3种下唇类型,分别是半圆型(云开山脉以西的5条水系),几字型(云开山脉以东的7条水系),马蹄型(海南岛的3条水系)。依据头背部斑纹特征结合下唇结构特征,对照模式标本的描述,重新定义了拟平鳅原有的两个亚种,将分布于云开山脉以东水系的种群鉴定为指名亚种,拟平鳅L.disparis disparis,其鉴别特征为:头背部斑纹为小斑块型并且下唇类型为几字型;将海南岛种群鉴定为琼中拟平鳅L.disparis qiongzhongensis,它们都具有独特的马蹄型下唇类结构,且头背部斑纹以混合斑纹型为主。重要的发现是,分布于云开山脉以西的种群与已命名的2个亚种在形态上有明显的差异,其头背部斑纹为独特的虫蚀纹型且下唇类型为半圆型。这可能是一个新亚种。分子生物学方法也许能证明云开山脉以西的种群在遗传上的独特性以及形成新亚种的可能性。云开山脉东、西两侧以及海南岛不同水系的拟平鳅的种群分化问题值得进一步探究。     

杉木凋落物覆盖对自身幼苗出土和早期生长的影响

凋落物可通过物理和化学作用显著影响幼苗出土和早期生长,进而影响天然更新.杉木是中国南方重要的造林树种,但存在着天然更新障碍,其原因可能是林下较厚的凋落物层阻碍了杉木幼苗出土和早期生长.本试验利用覆盖自然和塑料凋落物来研究凋落物对杉木幼苗出土和早期生长的影响,并检验其影响是物理作用还是化学作用.本试验设置2种凋落物类型(自然和塑料凋落物)和4个覆盖厚度(对照,0 g·m^-2;浅层,200 g·m^-2;中层,400 g·m^-2;深层,800 g·m^-2).结果表明: 与对照(0 g·m^-2)相比,浅层(200 g·m^-2)凋落物覆盖对出苗率有促进作用但不显著,深层(800 g·m^-2)凋落物覆盖对出苗率和存活率有显著抑制作用.随着凋落物覆盖厚度的增加,幼苗根长不断减小,而茎长逐渐增加.凋落物浅层覆盖下杉木幼苗的根生物量、叶生物量和总生物量均最大,深层覆盖下最小.幼苗的根冠比随着凋落物覆盖厚度的增加而不断减小.与对照相比,凋落物覆盖下幼苗光合与非光合组织生物量比均有所增加.相同覆盖厚度下,自然和塑料凋落物对杉木幼苗出土和早期生长的影响均无显著差异,表明短期内凋落物覆盖对幼苗出土和早期生长的影响主要是物理作用.随着凋落物覆盖厚度的增加,杉木幼苗出土和早期生长表现为先促进后抑制,且杉木幼苗为了穿过厚厚的凋落物层倾向于把资源分配给地上部分.本研究结果为凋落物是影响杉木幼苗建植和天然更新的一个重要生态因子提供了试验证据.