深海真菌多样性及其代谢产物生物活性的研究进展

深海环境复杂多样,深海微生物逐渐进化以适应其生存环境。真菌作为深海环境中的重要微生物类群,是开发海洋生物的新兴资源。综述了近年来深海真菌的物种多样性、活性代谢产物的多样性及其生物学功能等的研究进展,并对未来深海真菌的应用进行了展望。     

UV-B辐射对颠茄氮代谢及次生代谢产物含量的影响北大核心CSCD

有害的中波紫外线(ultraviolet B,UV-B;280~320 nm)辐射影响植物的生长与发育。但也有研究证明,UV-B辐射可诱导生物碱合成。然而,UV-B辐射能否提高颠茄(Atropa belladonna L.)中托品烷类生物碱(tropane alkaloids,TAs)的含量尚未见报道。本研究以颠茄实生苗为材料,研究UV-B不同照射度强、时间(d数)对颠茄的氮代谢、生物碱含量及TAs代谢途径中的几个关键酶基因表达量的影响。结果表明,随着辐射天数的增加(5~30 d),低强度(LU,5μW/cm^2)UV-B处理与对照(无辐射)比较,硝态氮、莨菪碱、东莨菪碱含量无显著差异。然而,中等强度(MU,10μW/cm^2)和高强度(HU,15μW/cm^2)UV-B辐射,明显增加硝态氮含量,谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)、谷氨酸脱氢酶(glutamine dehydrogenase,GDH)活性明显高于对照。重要的是,中、高强度UV-B辐射显著降低了颠茄的叶片与茎中莨菪碱和东莨菪碱含量。荧光定量PCR揭示,莨菪碱合成的关键酶腐胺N-甲基转移酶(putrescine N-methyltransferase,PMT)编码基因、莨菪碱-6-β-羟化酶(hyoscyamine-6-β-hydroxylase,H6H)基因表达呈高度组织特异性,主要是在根部表达。与对照比较,低强度照射25 d引起pmt在根部的表达量显著上调,而中、高强度照射导致其下调;h6h在根部的相对表达量随着处理强度的增加逐渐降低;托品酮还原酶Ⅰ(tropinone reductaseⅠ,TRⅠ)编码基因在叶片中的表达量较高,随照射强度的增加而升高。上述结果表明,低强度UV-B辐射促进氮代谢,有利于莨菪碱合成;而长期中、高强度UV-B辐射,尽管促进了谷氨酸代谢,但却使pmt和h6h表达降低,不利于莨菪碱和东莨菪碱的积累。总之,本研究结果显示,不同UV-B辐射强度和时间,对颠茄合成TAs的影响不同,可为大田试验生产莨菪碱提供有益的参考。     

沉默马铃薯Sgt1-3基因减少块茎糖苷生物碱积累

马铃薯茄啶 糖基转移酶（solanidine glycosyltransferase,Sgt）家族成员Sgt1、Sgt2和Sgt3参与糖苷生物碱（glycoalkaloids,GAs）合成。已有研究证明,抑制该家族任一成员表达可影响马铃薯块茎中糖苷生物碱合成;然而,对Sgt家族成员的单基因实施调控很难有效降低块茎中总糖苷生物碱的积累。为降低马铃薯块茎中总糖苷生物碱的含量,本研究拟采用RNAi技术,对糖苷生物碱合成代谢途径末端酶基因家族成员Sgt1 3在转录水平进行共调控。为实现这一目的,构建了块茎特异性启动子Patatin驱动的,以Sgt1、Sgt2和Sgt3基因为靶向的RNAi表达载体pCEI-PFR,采用农杆菌介导法转化马铃薯茎段,获得10株可沉默Sgt1、Sgt2和Sgt3基因表达的Patatin RNAi融合基因的转基因植株。实时定量PCR（RT-qPCR）结果显示,Sgts基因的相对表达量分别降低了大约32%～60%（Sgt1）、29%～55%（Sgt2）和25%～66%（Sgt3）,而草甘膦抗性基因--5-烯醇式丙酮酸-3-磷酸莽草酸合酶（5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase, EPSPS）的表达量则增加了约48%～135%。高效液相色谱法（HPLC）证明,尽管转基因株系的绿色组织中糖苷生物碱含量与野生型无显著差异,但块茎中糖苷生物碱分别比野生型降低了46%～59%（庄薯3号）和42%～62%（Favorita）。上述结果提示,复合沉默茄啶 糖基转移酶家族基因可降低马铃薯块茎中糖苷生物碱的积累。此外,该结果可能对研究马铃薯不同组织间糖苷生物碱的分布和积累,以及马铃薯种质资源的创新开发具有一定启示。     

骨骼的新认识——骨内分泌

骨骼被认为是一个动态结缔组织,具有重塑能力,以维持钙稳态和造血等功能。大量的研究显示,骨骼不仅作为结构支架,也作为内分泌器官调控代谢过程。除了传统的OPG、SOST、DKK等在骨形成、骨构成、骨重建以及骨稳态中扮演重要角色,骨骼还分泌特异性激素--骨钙素(osteocalcin, OCN)和成纤维细胞生长因子23(fibroblast growth factor 23, FGF23)。其中,骨钙素可促进β细胞增殖、胰岛素分泌、提高胰岛素敏感性,还可调节脂肪细胞、男性性腺内分泌活动和神经系统活性;成纤维细胞生长因子23通过对肾调节维持血磷内稳态。     

植物糖与激素信号途径的交叉会话

植物良好的生长发育状态需要体内众多生物学过程的有序参与,而其中最关键的就是光合作用及营养物质的吸收。这些复杂的生物学过程需要多种激素和糖信号的共同响应以及在各组织间的精密协同。目前,关于糖信号与激素信号的协同调控研究主要围绕DELLAs与PIFs展开,二者作为核心元件,在介导糖与赤霉素、细胞分裂素、油菜素内酯、茉莉酸甲酯、脱落酸和生长素之间的交叉会话中起着重要的串联作用。研究糖与激素的交叉会话可深入阐明植物生长发育与环境应答的分子机制,并为进一步的作物改良和育种提供新思路和理论依据。     

微生物共培养研究进展

微生物是天然先导药物的重要来源之一。鉴于微生物间的自然相互作用、模拟微生物种群间营养和空间竞争是诱导产生活性次生代谢产物的主要途径,微生物共培养已经成为提高生产效价和发现新化合物的重要方法,是工业、农业、医药、食品及环保等领域的热点问题。本文综述了国内外关于微生物共培养的研究报道,包括微生物之间生态学关系、共培养微生物产生的活性次生代谢产物、微生物共培养的应用等。共培养能丰富微生物化学多样性,是应用微生物学和天然产物化学研究的新方向。     

SP-1果蜡处理对火龙果活性氧代谢的影响

以白肉火龙果Hylocereus undatus为材料,研究SP-1果蜡处理对果实失重率和活性氧代谢的影响。结果表明,SP-1果蜡处理极显著地抑制果实失重率增加,延缓总可溶性固形物(TSS)含量下降,有利于果实品质保持。在活性氧代谢方面,SP-1果蜡处理极显著地抑制火龙果果实中脂氧合酶(LOX)活性、H_2O_2积累和贮藏第4~6天谷胱甘肽(GSH)含量下降,极显著降低超氧阴离子自由基(O_2~-·)生成速率和提高贮藏期间还原型抗坏血酸(ASA)含量,维持较低的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)活性,延缓果实的成熟衰老进程,将货架期推迟2~4d。     

Red/ET同源重组技术及其在微生物基因组挖掘中的应用进展

Red/ET同源重组技术(Red/ET recombineering)是由来源于大肠杆菌λ噬菌体的蛋白对Redα/Redβ或来源于Rac原噬菌体的蛋白对Rec E/Rec T所介导的基于短同源臂(40–50 bp)的同源重组技术,能对宿主DNA序列进行快速、高效、精确的修饰和操作。本文主要综述了2010年以来Red/ET同源重组技术在大肠杆菌及其他细菌中的研究进展,同时简要介绍了该技术在微生物基因组挖掘,尤其是在微生物基因簇的异源表达领域的应用进展。     

丝状真菌中的Velvet家族蛋白

丝状真菌是重要的微生物资源,能够产生大量的小分子活性化合物,如β-内酰胺类抗生素、夫西地酸、环孢霉素和他汀类药物等。这些小分子次级代谢产物的生物合成受全局性调控因子的调控,除丝状真菌中已发现的Lae A外,还存在一类具有Velvet结构域的特殊调控因子,它们在丝状真菌的生长发育和次级代谢调控中发挥着重要的作用。本文综述了丝状真菌Velvet家族蛋白(Ve A、Vel B、Vos A和Vel C)的结构特征及其对有性生殖、无性生殖和次级代谢产物合成等方面的调控作用,并探讨了可能的分子调控机制通路,为揭示次级代谢调控网络和激活沉默基因产生新型结构的化合物提供一定的参考价值。     

聚苹果酸生产菌出芽短梗霉CCTCC M2012223的全基因组测序及序列分析

【目的】解析出芽短梗霉CCTCC M2012223的基因组序列信息,分析其代谢产物聚苹果酸、黑色素、普鲁兰多糖合成相关基因,为深入研究遗传多样性和代谢工程改造提供序列背景信息。【方法】使用Illumina Hi Seq高通量测序平台对出芽短梗霉CCTCC M2012223菌株进行全基因组测序,并对测序数据进行序列拼接,基因预测与功能注释,COG/GO聚类分析,比较基因组学分析等。下载其他5株出芽短梗霉基因组序列,比较分析6株菌的种内同源基因、全基因组进化以及代谢产物合成相关基因。【结果】出芽短梗霉CCTCC M2012223基因组序列全长30756831 bp,GC含量47.49%,编码9452个基因。比较基因组分析表明出芽短梗霉CCTCC M2012223的基因组组装长度最长,6株菌的同源基因数达到7092个,普鲁兰多糖和聚苹果酸合成相关基因的蛋白序列有很高的保守性。出芽短梗霉CCTCC M2012223和Aureobasidium pullulans var.melanogenum亲缘关系最近,而这2株菌的黑色素合成相关基因的蛋白序列有一些插入和突变。【结论】本研究解析了出芽短梗霉CCTCC M2012223的基因组序列信息,获得黑色素、普鲁兰多糖和聚苹果酸合成相关基因,为后续的代谢机制解析和改造提供相关依据。