谷氨酸棒杆菌代谢工程高效生产L-缬氨酸北大核心CSCD

L-缬氨酸作为一种支链氨基酸,广泛应用于医药和饲料等领域。本研究借助多种代谢工程策略相结合的方法,构建了生产L-缬氨酸的微生物细胞工厂,实现了L-缬氨酸的高效生产。首先,通过增强糖酵解途径、减弱副产物代谢途径相结合的方式,强化了L-缬氨酸合成前体丙酮酸的供给;其次,针对L-缬氨酸合成路径关键酶—乙酰羟酸合酶进行定点突变,提高了菌株的抗反馈抑制能力,并利用启动子工程策略,优化了路径关键酶的基因表达水平;最后,利用辅因子工程策略,改变了乙酰羟酸还原异构酶和支链氨基酸转氨酶的辅因子偏好性,由偏好NADPH转变为偏好NADH,从而提高了L-缬氨酸的合成能力。在5L发酵罐中,最优谷氨酸棒杆菌工程菌株Corynebacterium glutamicum K020的L-缬氨酸产量、得率和生产强度分别达到了110g/L、0.51g/g和2.29 g/(L·h)。     

荒漠草原生态恢复与重建：人工植被推动下水分介导的系统响应、生态阈值与互馈作用

荒漠草原(生态区)横贯我国西北地区东部,生态地位十分重要。近二十年来,通过封育禁牧、退耕还林(草),植被覆盖显著改善,但是生态系统质量和稳定性依然不高。由于长期将荒漠草原单纯视作草原的一部分,对其生态系统过渡性、脆弱性和复杂性本质特征认识不足,造成了荒漠草原生态学研究与区域生态建设实践之间不同程度的脱节。在分析荒漠草原生态区未来在我国生态安全格局中突出的但是被一定程度上忽视的地位的基础上,进一步归纳了荒漠草原生态系统的一般特征,指出了生态恢复与重建研究中存在的主要问题。进而以人工植被引入荒漠草原生态工程为案例,分析了人工植被驱动荒漠草原生态恢复与重建的过程与机制,归纳了“植被-水文-土壤”互馈作用驱动生态系统层级响应模式,并展望了今后的发展趋势与研究方向。     

我国巢鼠属分类和分子系统学分析

本研究对2018至2021年采集的9号巢鼠(Micromys minutus)标本、22号红耳巢鼠(M. erythrotis)标本和19号待厘定的巢鼠属标本,进行形态分类和分子系统学分析,进一步揭示我国巢鼠属的分类和系统分化问题。待厘定的巢鼠属标本形态特征为：标本体背毛黑棕,体腹毛基灰色,毛尖灰白,体侧毛色具明显区分,尾背部毛色黑棕,尾腹部毛色灰棕色;尾长长于头体长的120%;头骨背面观可见颧弓明显弯曲;颅全长[(18.59 ± 0.48)mm]和颅基长[(17.43 ± 0.48 mm)]较长,腭长[(9.35 ± 0.11)mm]较长,脑颅高[(7.43 ± 0.06)mm]较高。待厘定的巢鼠属标本形态特征与巢鼠和红耳巢鼠均存在差异。待厘定巢鼠属标本与巢鼠和红耳巢鼠之间的遗传距离分别为0.115和0.136,接近于巢鼠与红耳巢鼠之间的遗传距离(0.126)。利用Cyt b基因全序列和核基因IRBP1、RAG1和RAG2序列分别构建的巢鼠属系统发生树均以较高的置信度分化成3个进化支,即巢鼠、红耳巢鼠和待厘定的巢鼠属样本的进化支。形态学和分子系统学分析结果均支持待厘定的巢鼠属标本为独立物种分类单元,对应于文献记载的巢鼠川西亚种(M. m. pygmaeus)。根据产地、遗传距离和形态分化,建议将巢鼠川西亚种提升为种,命名为川西巢鼠(M. pygmaeus comb. nov.)。利用Cyt b基因全序列构建的巢鼠系统发生树分化成6个进化谱系：日韩谱系、欧洲谱系、俄罗斯新西伯利亚谱系、中国东北和俄罗斯远东谱系、中国安徽谱系和中国台湾谱系。     

牛蛙冬眠期及其前后的消化道嗜银细胞分布

为研究两栖类在冬眠期及其前后消化道嗜银细胞是否参与冬眠期的消化调节,本文以牛蛙(Rana catesbeiana)为实验对象,采用Grimelius银染法,对冬眠期前(n = 10)、冬眠期(n = 10)和冬眠期后(n = 10)牛蛙消化道嗜银细胞的形态及密度进行比较研究。结果表明,牛蛙消化道各部位均有嗜银细胞分布;牛蛙消化道嗜银细胞形态在冬眠期、冬眠期前及冬眠期后无差异,均为锥体型、梭型和椭圆型;牛蛙消化道各部位具有外分泌功能的锥体型和梭形嗜银细胞密度在3个时期均显著高于具有内分泌功能的椭圆型嗜银细胞密度(P < 0.01);3个时期牛蛙消化道嗜银细胞分布密度高峰均位于空肠处,但低谷有所不同,冬眠期前和冬眠期后牛蛙消化道嗜银细胞的分布密度低谷位于食管,而冬眠期其分布密度低谷位于贲门;3个时期相比,冬眠期前和冬眠期幽门处分布密度差异不显著(P > 0.05),其余部位均有差异,且食管、胃、十二指肠、空肠、回肠和直肠中嗜银细胞分布密度在冬眠期显著高于冬眠期前和冬眠期后(P < 0.05);冬眠期前和冬眠期后消化道嗜银细胞分布密度呈倒“U”型趋势,冬眠期分布密度呈现“~”型趋势。结合相关研究,推测牛蛙嗜银细胞分布密度的改变可能与机体适应不同生理状态及消化功能的调节有关。     

乙醛脱氢酶基因ALDH2对雄性小鼠生育能力的影响

本研究使用乙醛脱氢酶2(ALDH2)基因全敲除的雄性C57BL/6(B6)小鼠（Musmusculus domesticus）,通过分析不同周龄小鼠的睾丸脏器系数、睾丸组织细胞形态、精子运动参数、配种后母鼠产仔数及子代雄雌比等生育指标,探讨ALDH2基因敲除对雄性小鼠生育能力的影响。结果表明,与野生型（WT）小鼠相比,5、7、10周龄ALDH2基因敲除型（KO）雄性小鼠睾丸脏器系数显著降低（P <0.05）;睾丸组织细胞间质变大,精子活率显著降低（P <0.05）;产仔数和雄雌比显著降低（P <0.05）。本研究为揭示乙醛脱氢酶ALDH2基因在雄性小鼠生殖中的作用提供了一定的基础。     

湖南郴州发现岭南两头蛇

2022年8月,于湖南省郴州市永兴县湘阴渡镇（113°01′18′′E,26°11′87′′N,海拔174 m）采集到两头蛇活体标本1号,通过形态测量比较,发现所采集标本与中国广东省分布的岭南两头蛇（Calamariaarcana）形态特征基本一致;后基于线粒体Cytb基因片段进行分子系统发育分析,结果显示该标本与岭南两头蛇形成高支持率单系群（后验概率PP为1.00,自举值BS为100）,所采集标本与岭南两头蛇的遗传距离为1%。综合形态学和分子生物学证据,最终确定该标本为两头蛇科（Calamariidae）两头蛇属的岭南两头蛇,系湖南省蛇类分布新记录种。     

肠道菌群在脊髓损伤后胃肠道炎症反应中的研究进展

脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)目前尚无有效的治疗手段。脊髓损伤后,患者常伴有严重的胃肠功能障碍,严重影响患者的生活质量。研究发现,脊髓损伤后肠道菌群的紊乱和脊髓损伤后的胃肠道功能障碍密切相关。因此,本文围绕脊髓损伤后肠道菌群的变化,探讨肠道菌群在迷走神经、下丘脑-垂体-肾上腺和肠道菌群代谢物3个途径中发挥的作用,及与胃肠道炎症反应相关的研究进展。     

青藏高原垫状点地梅叶际及内生可培养微生物多样性

【背景】垫状点地梅作为青藏高原最具代表性的垫状植物,其叶际和内生微生物对适应极端环境有重要意义,同时也是一种独特的资源。【目的】探究垫状点地梅叶际和叶内可培养微生物多样性,以及不同生存状态个体之间的微生物差异。【方法】采用纯培养方法分离和纯化3个不同地区垫状点地梅叶际和叶内的细菌、酵母菌和丝状真菌,并用16S rRNA基因和ITS区域序列进行分析鉴定。【结果】最终得到叶际微生物350株,鉴定为22属49种,优势种为Penicillium sajarovii;内生微生物274株,鉴定为19属45种,优势种为Bacillusmycoides;两者的优势属均为Penicillium。垫状点地梅叶际和叶内之间及不同生存状态个体之间微生物的α多样性大多无显著差异,各群落间的成员也有重叠,但物种组成存在显著的空间异质性。【结论】垫状点地梅叶际和叶内有着丰富的可培养微生物资源,来源于不同生存状态的个体或不同部位的微生物物种组成差别较大,微生物对不同环境的选择偏好形成了不同的群落模式。但这些不同来源的微生物群落之间同样存在高比例的共有菌株,这些共有菌株的异养方式和生态位并不固定,可兼共生和腐生生存,生...     

代谢工程改造大肠杆菌一碳模块高效合成L-甲硫氨酸

L-甲硫氨酸又名L-蛋氨酸,是人体必需8种氨基酸之一,在饲料、医药、食品领域具有重要应用。以实验室前期构建的M2(Escherichia coli W3110?IJAHFEBC/PAM)为出发菌株,以模块化代谢工程策略构建了一株L-甲硫氨酸高产菌株。首先通过过表达亚甲基四氢叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolate reductase,MetF)和筛选不同来源的丝氨酸羟甲基转移酶(hydroxymethyltransferase,GlyA),增强了一碳模块甲基供体的生成,优化了一碳模块。随后针对一碳模块的前体供应,过表达了胱醚裂解酶(cysteamine lyase,MalY)和半胱氨酸内运基因(fliY),有效地提高了L-高半胱氨酸和L-半胱氨酸的供应。最终摇瓶发酵L-甲硫氨酸的产量由2.8 g/L提高至4.05 g/L,5 L发酵罐中达到18.26 g/L。研究结果表明,一碳模块对L-甲硫氨酸的生物合成具有十分重要的影响,在细胞内通过优化一碳模块,可以实现L-甲硫氨酸的高效生物合成。本研究为进一步提高微生物发酵生产L-甲硫氨酸的水平奠定了基础。     

光枝勾儿茶内生真菌多样性及抑菌活性研究

为探索贵州苗药光枝勾儿茶内生真菌类群特征、分布部位及其抑菌活性,该研究采用传统方法对贵州省贵阳市和黔西市光枝勾儿茶内生真菌进行分离,并基于分子生物学及统计学对其分类地位进行鉴定及多样性评价,最后通过微量肉汤倍比稀释法筛选具有抑菌活性的菌株。结果表明:(1)从光枝勾儿茶中分离到191 株内生真菌,隶属于3 个门5 个纲10 个目15 个科19 个属,优势属为叶点霉属(Phyllosticta)、间座壳属(Diaporthe)、葡萄座腔菌属(Botryosphaeria)和刺盘孢属(Colletotrichum)。(2)黔西光枝勾儿茶内生真菌香农-维纳多样性指数(H''_Q=2.112)较贵阳(H''_G=1.801)高,索伦森相似性指数Cs_G-Q为0.923,不同组织香农-维纳多样性指数为茎(H''_S=2.004)>根(H''_R=1.764)>叶(H''_L=1.654)>果实(H''_F=1.473),茎和叶内生真菌的索伦森相似性最高(Cs_S-L=0.667)。(3)筛选出的21株内生真菌对供试菌大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和沙门氏菌(Salmonella enterica)具有抑菌效果,其中Diaporthe sp. QX4G6对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌的最小抑菌浓度分别为12.5、6.25、12.5 mg·mL^-1,最小杀菌浓度分别为12.5、6.25、12.5 mg·mL^-1。以上研究结果揭示了光枝勾儿茶蕴藏丰富的内生真菌资源,不同地区及组织内生真菌类群组成有差异,多个分离菌株具有抗菌活性,为光枝勾儿茶内生真菌天然抗菌药物或药源研发奠定了基础。