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2013中国生物技术发展报告 中华人民共和国科学技术部社会发展科技司,中国生物技术发展中心编著 科学出版社2013年10月出版 本书以2013年我国生命科学和生物技术领域的主要成就为主线,重点介绍了组学技术、干细胞技术和再生医学技术等前沿生物技术发展的国内外情况,以及我国生物医药、生物农业、生物制造、生物环保、生物能源的发展情况,阐述了2013年我国出台支持生物产业发展的相关政策。     

替代标准品校正函数法定量分析不产氧光合细菌螺菌黄质系类胡萝卜素

摘要:【目的】针对不产氧光合细菌(APB)类胡萝卜素(Car)标准品缺乏的问题,以替代标准品实现螺菌黄质系多种Car组分同步、快速、准确的定量分析。【方法】以沼泽红假单胞菌CQV97为材料,采用吸收光谱、薄层层析和HPLC等方法制备螺菌黄质系Car标准品;以柠檬黄和番茄红素为替代标准品,采用HPLC法,建立了螺菌黄质系Car多组分的定量方法。【结果】制备的6种Car标准品纯度达95%以上。确定了Car的HPLC分析条件,以Car标准品为对照,得到了螺菌黄质系6种Car组分的定性HPLC指纹图谱。在选择的HPLC 条件下,测定了6种Car标准品和2种替代标准品的标准曲线,确立了2种替代标准品分别与6种Car标准品之间的定量校正函数关系,并用于实际样品YL28和CQV97菌株的Car定量分析。采用Car标准品法测定的6种Car含量的RSD小于1.5%、回收率在96%－104%,替代标准品法与Car标准品法测定结果吻合,其相对误差小于0.1%。【结论】通过替代标准品校正函数关系,建立了2种准确定量分析螺菌黄质系Car多组分的方法。替代标准品柠檬黄和番茄红素均能准确地传递待测Car的量值关系,实现了螺菌黄质系6种Car的同步、快速、准确的定量分析,弥补了现有Car组分相对定量方法的不足。讨论了替代标准品法校正因子适用范围的局限性,提出了校正函数关系的思路和方法。这为全面实现APB球形烯系、奥氏酮系等其它Car的快速、准确定量分析提供了借鉴和参考。     

结核分枝杆菌Rv1886c的原核表达及其免疫生物学特性

摘要:【目的】Rv1886c基因编码的Ag85B是结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,M．tb)感染早期的分泌蛋白,本研究对其所诱导的免疫应答特性进行了探索。【方法】对Ag85B进行原核表达和鉴定,并通过夹心ELISA、间接ELISA及ELISPOT方法测定其诱导的细胞免疫和体液免疫应答水平。【结果】SDS-PAGE及Western blot鉴定结果表明,以包涵体形式表达的Ag85B蛋白,经变性、复性后能与结核病人的抗血清及免疫重组李斯特菌LM-Ag85B的小鼠抗血清发生特异性反应,表明His-Ag85B融合蛋白具有较好的免疫活性。将纯化的Ag85B 蛋白皮下免疫C57BL/6小鼠,夹心ELISA的测定结果表明,Ag85B蛋白免疫组诱导小鼠产生的特异性IFN-γ水平显著高于IL-4的水平(P＜0.001),呈现Th1型细胞免疫应答趋势;以结核菌素PPD作为包被抗原,通过间接ELISA测定的血清抗体效价达到1∶6400,表明Ag85B也能诱导有效的体液免疫应答。此外,以尾静脉途径初次免疫小鼠42天时,ELISPOT测定结果显示,结核分枝杆菌H37Rv诱导小鼠产生Ag85B240－259特异性的IFN-γ水平极显著高于卡介苗(BCG)免疫组(P＜0.001)。【结论】Ag85B蛋白能激发小鼠产生较强的Th1型细胞免疫应答和较好的体液免疫应答;BCG单次免疫后诱导小鼠产生的Ag85B特异的细胞免疫应答水平较低。本研究为揭示结核分枝杆菌的致病机理、新型疫苗的研制和早期诊断试剂的开发奠定了基础。     

产高活性抗凝溶栓双活性蛋白的短小芽孢杆菌的筛选及鉴定

摘要:【目的】筛选可产生抗血栓活性物质的细菌。【方法】利用VY/4平板、酪蛋白平板从水样、土样、兔粪、羊粪、朽木等20多个样品中筛选目的菌株;利用纤维蛋白平板和纤维蛋白试管检测抗血栓活性;利用形态学特征、理化性质、16S rRNA序列同源性鉴定目的菌株。【结果】得到5株可产生抗血栓活性物质的细菌,重点研究了菌株LDS33,发现其分泌的胞外蛋白在纤维蛋白平板上和纤维蛋白试管中均显示出强烈的溶栓活性,通过试管法发现此蛋白质同时具有较强的抗凝活性。结合形态学、理化性质、16S rDNA序列及进化树分析,发现该菌株属于硬壁菌门芽孢杆菌目芽孢杆菌科芽孢杆菌属的短小芽孢杆菌,将其命名为Bacillus pumilus LDS.33。【结论】短小芽孢杆菌LDS33可产生高活性的抗凝溶栓双活性蛋白。     

一株人参内生1-氨基环丙烷-1-1羧酸(ACC)脱氨酶活性细菌的筛选、鉴定及其对宿主生长的影响

【目的】从人参内生细菌中获得具有1-氨基环丙烷1-羧酸(ACC)脱氨酶活性的菌株,并进行促生效果的验证。【方法】结合初筛和复筛的方法筛选具有ACC脱氨酶活性的人参内生菌株;采用Ashby培养基和固氮酶基因验证其固氮潜能;菌碟法及钼锑抗比色法测定其解磷能力;CAS方法检测产生铁载体能力;通过室内及田间试验测定菌株对人参生长的促进作用。通过形态学、生理生化测定及16S rRNA序列分析明确菌株的分类地位。【结果】从120株人参内生菌中获得了一株具有较高ACC脱氨酶活性的菌株JJ8-3,其酶活性为α-酮丁酸6.7μmol/(mg·h);且具有解磷特性、固氮潜能和产生铁载体能力;能明显促进人参种子及根部的生长;经鉴定菌株JJ8-3为荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)。【结论】获得了一株具有ACC脱氨酶活性的人参内生细菌,将为其在促进植物生长中的应用和研究奠定基础。     

超高压对单增李斯特菌细胞膜的损伤和致死机理

【目的】研究超高压对病原微生物单增李斯特菌细胞膜损伤的影响。【方法】本文以单增李斯特菌为研究对象,探讨了不同压力处理(100-500 MPa)对单增李斯特菌的灭活作用,利用透射电镜观察高压处理对细菌细胞超微结构的影响,通过紫外分光光度法、原子吸收分光光度法和荧光分光光度法测定高压处理对细菌细胞膜通透性的影响,采用超微量Na+/K+-ATP酶试剂盒测定高压处理对细菌细胞膜Na+/K+-ATP酶活力的影响。【结果】25℃经300、350、400 MPa压力处理15 min后,单增李斯特菌总数由9.00分别降至5.20、3.27、1.35个对数单位,经450MPa及以上的压力处理后,单增李斯特菌的致死率达到100%。超高压处理对单增李斯特菌的细胞超微结构造成明显的损伤,细胞结构不完整,细胞壁局部被破坏,细胞膜通透性增大,细胞内物质聚合,出现透电子区。由于细胞膜的损伤使得细胞内无机盐离子、紫外吸收物质流出,细胞膜上的Na+/K+-ATPase失活。【结论】超高压处理造成单增李斯特菌细胞形态结构明显损伤,改变细胞膜的通透性,降低细胞膜上Na+/K+-ATP酶活力,最终使得细胞内无机盐离子和胞内大分子物质外流而死亡。     

长枝木霉对禾谷胞囊线虫的寄生和致死作用

【目的】明确长枝木霉(Trichoderma longibrachiatum)孢子悬浮液对小麦禾谷胞囊线虫(Heterodera avenae)的防治潜力和可能的作用机理。【方法】通过室内显微观察和测定不同时期长枝木霉(T.longibrachiatum)孢子悬浮液对小麦禾谷胞囊线虫(H.avenae)胞囊的寄生和致死作用及其可能的机理。【结果】显微观察结果表明,侵染初期长枝木霉孢子寄生于胞囊的表面,并且萌发产生大量的菌丝,侵染后期整个胞囊被致密的菌丝包围,胞囊内卵的胚胎发育停止和内容物凝集,甚至有的胞囊表面突起形成深褐色的小液泡,或者胞囊破裂和溶解。室内测定结果表明,不同浓度长枝木霉孢子悬浮液对胞囊具有明显的寄生和致死作用,并且其可能的寄生和致死作用机理主要是通过胞囊诱导和提高长枝木霉菌几丁质酶、葡聚糖酶和酪蛋白酶的活性,进而使胞囊体壁溶解和内容物外渗。处理后第18天浓度为1.5×108CFU/mL的长枝木霉孢子悬浮液对胞囊的寄生率为93.3%,第10天对胞囊孵化的相对抑制率为93.6%;经胞囊诱导后第4天浓度为1.5×108CFU/mL的长枝木霉孢子悬浮液几丁质酶和葡聚糖酶活性最高为0.78和0.96 U/(min·mL),第6天浓度为1.5×108CFU/mL的长枝木霉孢子悬浮液酪蛋白酶活性最高为4.03 U/(min·mL),并且诱导后其几丁质酶、葡聚糖酶和酪蛋白酶活性随着长枝木霉孢子悬浮液浓度的增加而增加。【结论】长枝木霉对小麦禾谷胞囊线虫胞囊具有较强的寄生和致死作用,且可能的寄生和致死作用机理主要通过胞囊诱导和提高长枝木霉菌几丁质酶、葡聚糖酶和酪蛋白酶的活性。     

Stx2噬菌体溶原对大肠杆菌运动性及其相关基因表达的影响

【目的】通过基因缺失和噬菌体溶原转换研究大肠杆菌运动相关基因flhDC、fliA、fliD和fliE对Stx2噬菌体ΦMin27溶原菌的影响。【方法】本实验利用Red重组酶系统,构建了大肠杆菌MG1655的缺失株MG1655△flhDC、MG1655△fliA、MG1655△fliD及MG1655△fliE,并将flhDC片段、fliA片段、fliD片段和fliE片段连接pUC18后分别转化相应的突变株,得到相应的互补菌株。通过Stx2噬菌体ΦMin27的感染获得各缺失株的溶原株MG1655△flhDCФMin27、MG1655△fliAФMin27、MG1655△fliDФMin27及MG1655△fliEФMin27。随后测定了野生株、缺失株、互补株和溶原株的运动能力,并通过荧光定量PCR分析了flhDC缺失前后野生株和溶原株其他运动相关基因表达量的变化。【结果】Stx2噬菌体ФMin27溶原感染可促进MG1655的fliA和fliD基因的表达,增强宿主菌MG1655的运动特性;MG1655在flhDC基因缺失的状态下,fliA和fliD基因的表达同步出现上调,但运动性未发生变化,而MG1655△flhDC溶原菌丧失了运动特性,基因转录水平检测发现MG1655△flhDCФMin27与MG1655△flhDC相比,fliA和fliD基因的表达同步出现显著下调,而对fliE基因的表达几乎没有影响。fliA、fliD和fliE单个基因的缺失对大肠杆菌MG1655和Stx2噬菌体ΦMin27溶原菌的运动性几乎没有影响。【结论】提示fliA和fliD基因共同参与了鞭毛运动的调控,flhDC基因可影响噬菌体溶原菌株的运动性,为进一步研究噬菌体溶原与宿主基因之间的相互调节作用提供理论依据。     

昆虫专性内共生细菌及其基因组研究进展

昆虫专性内共生细菌是一类与宿主昆虫长期协同进化的共生微生物,在许多昆虫体内均有发现,主要存在于昆虫特化的器官(含菌体)内,以垂直传播的方式由母系遗传。专性内共生细菌与昆虫的生存、繁殖以及进化等方面息息相关,其主要功能是为宿主提供必需氨基酸等营养物质。因其长期生活在宿主细胞内处于封闭的高营养的环境中,其基因组的特征与普通细菌基因组有很大区别,包括基因组大小、GC含量、基因缺失等方面。通过对共生细菌基因水平上的深入研究,有助于理解专性内共生细菌在宿主昆虫协同进化过程中的作用。目前,昆虫内共生细菌基因的生物学功能、内共生细菌之间以及内共生细菌与宿主之间的互作机制还不是很清楚,有待进一步的研究和探索。     

后基因组时代的工业生物技术

简述了工业生物技术的发展背景和意义,分析了基因组学和功能基因组学发展对工业生物技术的推动作用,重点介绍了本期专刊发表的代谢工程、发酵工程以及工业酶与生物催化领域的17篇论文。