Flexible chromosome painting based on multiplex PCR of oligonucleotides and its application for comparative chromosome analyses in Cucumis

Chromosome painting is a powerful technique for chromosome and genome studies. We developed a flexible chromosome painting technique based on multiplex PCR of a synthetic oligonucleotide (oligo) library in cucumber (Cucumis sativus L., 2n = 14). Each oligo in the library was associated with a universal as well as nested specific primers for amplification, which allow the generation of different probes from the same oligo library. We were also able to generate double‐stranded labelled oligos, which produced much stronger signals than single‐stranded labelled oligos, by amplification using fluorophore‐conjugated primer pairs. Oligos covering cucumber chromosome 1 (Chr1) and chromosome 4 (Chr4) consisting of eight segments were synthesized in one library. Different oligo probes generated from the library painted the corresponding chromosomes/segments unambiguously, especially on pachytene chromosomes. This technique was then applied to study the homoeologous relationships among cucumber, C. hystrix and C. melo chromosomes based on cross‐species chromosome painting using Chr4 probes. We demonstrated that the probe was feasible to detect interspecies chromosome homoeologous relationships and chromosomal rearrangement events. Based on its advantages and great convenience, we anticipate that this flexible oligo‐painting technique has great potential for the studies of the structure, organization, and evolution of chromosomes in any species with a sequenced genome.     

微小型生物反应器及其在生物医药领域的应用展望

微小型生物反应器体积微小但在线分析检测和过程控制功能媲美台式装备。其核心支撑技术包括一次性材料及微加工技术、非接触式光学传感器、自动化以及实验设计 (DOE)、数据分析软件与过程控制的整合。由于体积微小、湍流程度和单位能耗较低,微小型反应器内的混合、传质、剪切特性与工业规模设备有一定的区别。现阶段微小型生物反应器主要用于菌株和细胞系筛选和工艺优化,在实现高通量工艺的同时确保了数据的丰度,对缩短研发周期和加速产品上市,尤其是在应对突发性传染性疾病方面有着重要的意义。未来,精准医疗概念的落实也依赖功能柔性化的微小型生物反应器系统。     

蛹虫草菌生物合成虫草素的研究进展

蛹虫草Cordyceps militaris是我国传统的药用真菌,虫草素是蛹虫草的主要活性成分,具有抗癌、抗肿瘤、抗病毒等多种生理功能。蛹虫草菌液体发酵是最有希望实现高效生产虫草素的途径,但现阶段生产强度低,亟需应用发酵工程及代谢工程手段提高虫草素产量。文中对液体发酵体系中培养基组分(碳/氮源、前体物质、金属离子等)和培养条件(pH、溶氧量、光照等)对虫草素产量的影响进行了总结,并对虫草素的分离纯化、生物合成基因簇及合成代谢途径进行了阐述,最后探讨了实现虫草素高效生产的关键环节。     

温度诱导Targetron系统用于大肠杆菌高效基因失活

构建基于TeI3c/4c嗜热二型内含子的温度诱导Targetron基因失活系统 (Thermotargetron),并应用于中温微生物基因编辑。在大肠杆菌HMS174 (DE3) 基因组中,选择Subunit of flagellum基因 (fliC) 和C4 dicarboxylate orotate:H+ symporter基因 (dctA) 为靶基因。根据TeI3c/4c DNA识别规则,在fliC和dctA基因中选择fliC489a、fliC828s、fliC1038s和dctA2a位点为基因打靶位点。使用重叠延伸PCR方法,基于pHK-TT1A质粒构建打靶载体。打靶载体转化HMS174菌株,对数期转化子培养液48 ℃热激1 h后涂布于氯霉素抗性LB平板上。使用菌落PCR和DNA测序检测突变株并计算基因失活效率。获得突变株后,通过琼脂穿刺和碳源代谢实验,鉴定ΔfliC、ΔdctA突变株表型变化。菌落PCR测序结果表明,TeI3c/4c插入到fliC和dctA基因设计位点,且打靶效率高达100%。突变株表型验证实验表明,ΔfliC突变株运动能力显著下降,ΔdctA突变株苹果酸代谢能力缺失。综上所述,文中建立了一套适用于嗜中温微生物的温度诱导型、高效基因失活系统,该系统可通过控制宿主菌在48 ℃保温时间实现高效、靶向、精准基因失活。     

玉米转基因技术专利权人合作态势分析

转基因玉米是最重要的转基因主粮作物之一,其转基因技术具有一定的代表性。为了更好地了解和掌握玉米转基因技术领域研发主体合作情况,文章构建了基于专利权人合作网络的目标技术领域专利权人合作态势分析框架,并基于社会网络分析方法与技术,以世界范围内的转基因玉米领域的重要专利权人为分析对象,构建合作网络、分析整体合作特征、挖掘合作子网、探测领域内重要专利权人,从而从宏观、中观和微观三个层面客观展现玉米转基因技术领域专利权人合作态势,为科技战略规划提供一定的决策支撑。     

两种价态铬(Ⅲ,Ⅵ)对真核酵母细胞谷胱甘肽水平影响

工业的迅猛发展使得重金属污染加剧,得到了人们的广泛关注。铬(Cr)在化工业中的广泛应用,使其成为一种主要的环境污染重金属离子。酿酒酵母是研究金属毒性最常用的生物之一。本文比较了三种铬盐(三氯化铬、三氧化铬、重铬酸钾)对酿酒酵母生长的影响,半抑制浓度的两种价态铬(Cr^3+,Cr^6+)处理酵母细胞,Cr^6+引起细胞的致死率更高。已有研究表明谷胱甘肽是胞内重要的还原剂,常用于细胞的重金属解毒,因此探究了两种价态的铬对酵母胞内谷胱甘肽水平的影响。结果显示重铬酸钾和三氧化铬浓度的升高都会引起胞内含量显著降低,而三氯化铬基本不变,过表达GSH1基因有利于提高酵母细胞对Cr^6+的抗性,但对Cr^3+没有明显效果,这说明两种价态铬在胞内生化作用方式不同,细胞应对的解毒机制也不一样。该研究对工业含铬废弃物处理和微生物治理环境污染提供了理论依据。     

不同水肥一体化方式对苹果氮素吸收利用特性及产量和品质的影响

以‘嘎啦/八棱海棠’为试材,借助¹⁵N同位素示踪技术,研究了撒施(T₁)、滴灌施氮(T₂)和渗灌施氮(T₃)对嘎啦苹果氮素吸收利用、分配特性和产量品质的影响,以期进一步完善苹果园水肥一体化技术,挖掘提高氮素利用率的途径。结果表明: T₃处理苹果叶片的叶面积、叶绿素和氮含量显著高于T₁和T₂处理。各时期土壤矿化氮(N_min)含量在20~40 cm土层表现为T₃＞T₂＞T₁处理,在0~20 cm土层表现为T₂＞T₃＞T₁处理。同一器官的Ndff值(树体各器官从肥料中吸收到的¹⁵N占该器官全氮量的比例)在各时期均以T₃处理最高,T₂其次,T₁处理最低。果实成熟期的树体¹⁵N利用率表现为T₃＞T₂＞T₁处理,其中T₃处理的树体¹⁵N利用率为24.2%,分别是T₂和T₁处理的1.19和1.65倍。果实成熟期T₁处理的¹⁵N分配率在营养器官最高,T₂处理在贮藏器官最高,T₃处理在生殖器官最高。各处理的单果重、产量、可溶性固形物、硬度、可溶性糖及糖酸比均以T₃处理最高,T₂其次,T₁处理最低。渗灌施氮处理显著促进了嘎啦苹果树体叶片生长和氮素利用,并提高了果实产量和品质。     

互花米草入侵对胶州湾河口湿地土壤总铁分布的影响

互花米草是胶州湾滨海湿地典型的入侵物种,为进一步了解互花米草入侵对胶州湾河口湿地土壤总铁含量分布的影响,于2017年3月、5月、7月、9月和11月分别在互花米草湿地和光滩采集土壤样品,并对土壤总铁含量、有机质含量、土壤可溶性盐、pH、含水率、容重和土壤粒度进行测定与分析。结果表明:互花米草入侵显著提高了土壤总铁含量,两样区0—50 cm土层土壤总铁含量差异显著(P0.05),5月和7月互花米草湿地总铁含量在垂直方向上呈先上升后下降趋势;与光滩在同一采样月份相比,互花米草湿地土壤总铁含量增幅分别为25.36%、29.50%、17.52%、30.28%和14.48%。相关性分析表明,互花米草湿地和光滩土壤总铁含量均与有机质含量和可溶性盐呈显著正相关(P0.01);并且光滩土壤总铁含量与含水率呈显著正相关(P0.01),与容重呈显著负相关(P0.01),表明两样区土壤总铁含量受有机质含量和可溶性盐影响较大。