转基因植物疫苗研究策略

利用转基因植物作为生物反应器生产疫苗受到越来越多的关注。对转基因植物疫苗的研究、生产策略进行了介绍 ,重点对提高植物疫苗表达所采用的生物技术策略进行综述 ,探讨转基因植物疫苗的发展及面临的问题。     

甜菜夜蛾对虫酰肼抗性的生化机制

为了解甜菜夜蛾Spodoptera exigua (Hübner)对虫酰肼的抗性生化机制, 采用活体测定法测定了甜菜夜蛾虫酰肼敏感种群、汰选种群和武汉自然种群体内解毒酶［羧酸酯酶（CarE）和谷胱甘肽-S-转移酶（GSTs)］、保护酶［过氧化氢酶(CAT)、 过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD) ］以及与表皮形成相关的表皮酚氧化酶(PO)和几丁质酶的活性。结果表明: 汰选种群和自然种群CarE比活力分别是敏感种群的1.20和2.67倍, GSTs比活力分别是敏感种群的2.34和0.96倍。汰选种群CarE的Km值与敏感种群相比差异显著, 但V_max值无明显差异; 自然种群Km值和V_max值与敏感种群、汰选种群均存在极显著差异。酯酶同工酶电泳酶谱在迁移率、谱带数目、酶带染色深浅等方面均存在明显差异, 分析结果与CarE活力测定、酶动力学研究结果相符。与敏感种群相比, 汰选种群CAT和POD比活力差异不显著, SOD比活力显著增高; 自然种群3种酶比活力均显著增高; 自然种群和汰选种群均是SOD酶活力的变化较CAT和POD明显。汰选种群PO和几丁质酶比活力比敏感种群分别上升了37.64%和27.37%, 自然种群比活力分别上升了59.63%和60.29%。自然种群和汰选种群PO酶动力学常数均与敏感种群存在显著差异。     

祁连山不同植被类型土壤碳贮量和碳通量

采用野外调查测定、野外定位观测和室内分析相结合的方法,在植被类型变化较大林区,选择邻近相同海拔、坡向和土壤类型的天然林(青海云杉林、祁连圆柏林、高山灌丛林)、人工林(13年生华北落叶松林)、牧坡草地和农田等植被类型土壤为研究对象,研究了祁连山不同植被类型的土壤碳动态.结果表明:天然林、牧坡草地、农田和人工林的土壤有机碳含量分别为59.45～84.7、78.30、13.51和43.25 g·kg-1,平均土壤有机碳密度分别为15.96～19.95、17.74、10.63和15.97 kg·m-2,土壤有机碳平均周转时间分别为27～36、25、23和33 a;不同植被类型土壤CO2通量依次为青海云杉林584.03 g C·m-2·a-1,祁连圆柏林517.63 g C·m-1·a-1,高山灌丛林601.00 g C·m-2·a-1,牧坡草地796.89 g C·m-2·a-1,农田281.75 g C·m-1·a-1,人工林569.92 g C·m-2·a-1;同一植被类型中,土壤有机碳含量和土壤碳密度随土壤深度增加而降低,而土壤有机碳周转时间则随深度增加而增大.     

模拟增温及隔离降雨对中亚热带杉木人工林土壤可溶性有机质的数量及其结构的影响

温度和水分影响森林生态系统的结构与功能,而全球变暖和降雨格局的改变是未来气候变化的趋势。我国中亚热带地区森林覆盖率大,碳库丰富,可溶性有机质(DOM)作为森林生态系统的重要组成部分,气候变化对它的数量和组成具有重要的影响。本文对我国湿润亚热带地区杉木人工林土壤进行模拟增温以及隔离50%的降雨试验,利用光谱技术手段研究增温及隔离降雨对土壤可溶性有机质(DOM)的数量及其结构的影响。试验设对照(CK)、增温(W)、隔离降雨(P)、增温与隔离降雨的交互作用(WP)4种处理。结果表明,与对照相比,土壤增温后,0—10cm和10—20cm土层的土壤可溶性有机碳(DOC)和可溶性有机氮(DON)增加,但其芳香性指数和腐殖化程度降低,增温加速DOM的流失,不利于土壤有机质的稳定。季节变化影响土壤的环境,导致隔离降雨有使DOM的数量增加或减少的趋势;在旱季(2014年10月和2015年1月),隔离降雨降低了土壤DOM的数量,但其芳香性指数和腐殖化程度增加,而进入雨季(2015年4月),隔离降雨有使DOM增加的趋势,但其组分中的芳香化合物较少。增温和隔离降雨的交互作用在一定程度上促进DOM的产生,其结构比对照简单。温度和降雨对DOM的影响较为复杂,在全球气候变化背景下,只有长期对其进行观测并探讨其他因素带来的影响才能深入了解气候变暖和降雨格局的变化对土壤碳、氮的影响。     

Na2SeO3对蚕豆根尖细胞遗传损伤作用的研究

采用蚕豆根尖微核实验和姊妹染色单体交换实验,研究亚硒酸钠(0.01～10.0 mg·L-1)对蚕豆根尖细胞的遗传损伤效应.结果表明一定浓度的亚硒酸钠(Na2SeO3)可导致蚕豆根尖细胞有丝分裂指数下降,间期细胞微核频率明显增高,且Na2SeO3的上述效应具有一定的剂量效应关系;同时Na2SeO3可诱导细胞姊妹染色单体交换(SCE)频率显著增高.研究表明,亚硒酸钠对蚕豆根尖细胞具有遗传毒害作用,并有可能对人体产生遗传损伤.     

从水稻细胞质型果糖—1，6—二磷酸酶启动子上游中去除93bp可以彻底改变其表达模式

细胞质型果糖_1,6_二磷酸基因ATG上游 1195bp侧翼序列可调控GUS基因在水稻 (OryzasativaL .)中特异性表达 ,因此该片段包含有使报告基因在叶肉细胞中特异性表达的所有顺式元件。为了研究其调控特异表达的顺式元件 ,对启动子 5′端进行了一系列的缺失 ,得到 4种与GUS基因融合的植物表达载体 ,通过基因枪法转入水稻。结果表明 ,自启动子 5′端 - 1195bp缺失至 - 110 2bp时 ,GUS基因由叶肉细胞特异性表达变为组成型表达 ,且表达活性有所提高 ,推测在该区段中存在调控叶肉细胞特异性表达的顺式元件。进一步缺失仍然保持组成性表达的模式 ,即在转化株的根、茎和叶中的所有细胞中均有表达 ,同时启动子活性有所提高。这一结果暗示该启动子具有很大的应用潜力。     

9株海洋来源铜绿假单胞菌合成鼠李糖脂的比较分析

目的:从海洋来源的铜绿假单胞菌中筛选多株具有鼠李糖脂合成能力的菌株。方法:以9株分离自不同海洋环境的铜绿假单胞菌为研究对象,考察并比较其发酵合成鼠李糖脂生物表面活性剂的表面活性、产量和产物成分的差异,扩增并比对合成途径中的关键基因。结果:9株菌的发酵产物均具有表面活性,其中菌株1A01151发酵液的表面活性最强,表面张力值可降低至28 m N/m;9株菌的基因组中均含有鼠李糖脂合成途径中关键基因rhl AB和rhl C,都具有合成单、双鼠李糖脂的能力;菌株1A01151和1A00364的发酵产量最高(2.69 g/L),产物经LC-MS/MS检测,所合成的鼠李糖脂同系物组分不同,双糖双脂的含量最高(1A01151:75.96%;1A00364:61.01%)。结论:海洋来源的铜绿假单胞菌是具有鼠李糖脂高产潜力的菌株,可用于合成性能不同、组成多样的鼠李糖脂生物表面活性剂。     

水稻细胞质1,6-二磷酸果糖酶基因1 195 bp的上游调控序列的克隆及其在转基因水稻中的表达研究

1,6-二磷酸果糖酶(EC3.13.11)催化1,6-二磷酸果糖分解为6-磷酸葡萄糖和无机磷酸.在高等植物的光合作用细胞中,存在两种1,6-二磷酸果糖酶:即叶绿体型1,6-二磷酸果糖酶和细胞质型1,6-二磷酸果糖酶.由于细胞质型1,6-二磷酸果糖酶在植物碳水化合物代谢中起重要作用,且具有表达特异性,本试验通过Genome Walking分离了水稻细胞质型1,6-二磷酸果糖酶基因的上游序列,并将其与β-葡糖醛酸酶(GUS)报告基因构建成嵌合表达载体.采用基因枪法转化水稻,在转基因水稻中分析了GUS的表达活性和特异性.组织化学检测表明,在转基因水稻的成熟叶片中,GUS基因只在叶肉细胞中表达,在表皮细胞、泡状细胞、维管组织中均无表达;在叶鞘中的表达与叶片中相似,仅仅在叶肉细胞中表达;在根、茎所有细胞中均没有蓝色反应.为进一步研究1,6-二磷酸果糖酶基因启动子在水稻中的表达量,对12株独立来源的转基因水稻的GUS 活性进行了荧光定量分析.结果显示,水稻成熟叶片中的GUS活性平均值为7 031.5 pmol 4-MU-1*min-1*mg蛋白.在不同器官及组织中表达活性有差异,在转基因水稻的叶片、叶鞘中GUS均有较强的表达,在根、茎中未检测到GUS活性.实验结果表明,ATG上游1 195 bp调控区足以导致GUS基因在水稻中的特异性表达,因此该片段包含有使报告基因在叶肉细胞中特异性表达的所有顺式调控元件.     

Antisense suppression of cucumber (Cucumis sativus L.) sucrose synthase 3 (CsSUS3) reduces hypoxic stress tolerance

Sucrose synthase (SUS; EC 2.4.1.13) plays important roles in sugar metabolism and abiotic stress response. But the genes encoding SUS in cucumber (Cucumis sativus L.) have not been well studied. Here, we isolated four cucumber sucrose synthase genes (CsSUS). Among them, CsSUS3, which highly expressed in the roots, was chosen for further study. Immunolocalization and subcellular localization analysis indicated that CsSUS3 localized in the cytosol and the plasma membrane, and mainly existed in the companion cells of phloem in the roots. When suffering hypoxia stress from flooding, CsSUS3 expression and SUS activity in roots increased, especially in the lateral roots; moreover, the soluble SUS activity increased clearly, but the membrane fraction hardly changed. Compared with the wild‐type cucumbers, the transgenic lines with antisense expression of CsSUS3 were more sensitive to flooding. After 6 d of flooding, the SUS activity, soluble sugar and uridine 5′‐diphosphate glucose (UDPG) content and the ratio of ATP/ADP in the roots of transgenic plants were significantly lower than that in wild‐type plants. Moreover, the transgenic lines grew more slowly with more yellow necrosis in the leaves. These findings suggested CsSUS3 participated in resisting hypoxic stress. Furthermore, the mechanism of CsSUS3 in resisting hypoxic stress was also discussed.     

产脂肪酶重组枯草芽胞杆菌的发酵优化

笔者所在实验室前期筛选到1株产脂肪酶粘质沙雷氏菌,克隆其脂肪酶基因,构建重组枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis 168/pMA5-lipA,成功实现了来源于粘质沙雷氏菌的脂肪酶基因在枯草芽胞杆菌中的表达。基于以上工作基础上,对B.subtilis 168/pMA5-lipA进行了摇瓶水平上的产酶发酵优化。首先通过单因素和正交试验确定了有利于产脂肪酶的最佳培养基成分,并对发酵条件进行了优化。结果表明:优化后的培养基组分为蔗糖35 g/L,玉米浆27.5 g/L,(NH4)2SO41.25 g/L,CaCl24 g/L,pH 7.0。在最优发酵培养基的条件下,37℃、160 r/min摇床培养33 h,每毫升发酵液中重组菌脂肪酶酶活可达98.6 U,是优化前的3倍。