基于CRISPR/Cas系统的多重基因编辑与调控技术

规律成簇的间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR)及其相关Cas蛋白所构建的CRISPR/Cas系统是古细菌或细菌中特有的一种获得性免疫系统。研究人员将其开发成基因编辑工具之后,凭借其高效、精准和通用性强等优点迅速成为合成生物学领域的热门研究方向,在生命科学、生物工程技术、食品科学及农作物育种等多个领域引发了革命性的影响。目前基于CRISPR/Cas系统单基因编辑与调控技术日益完善,但在多重基因编辑和调控方面仍存在挑战。本文聚焦基于CRISPR/Cas系统的多重基因编辑与调控技术开发及应用,针对单个细胞内实现多位点基因编辑或调控和细胞群体内实现多位点基因编辑或调控技术,依据作用原理对其进行了系统总结和阐述,包括基于CRISPR/Cas系统的双链断裂、单链断裂以及多重基因调控技术等。这些工作丰富了多重基因编辑与调控的工具,为CRISPR/Cas系统在多领域的应用作出了贡献。     

烟酸转磷酸核糖激酶和丙酮酸羧化酶共表达对大肠杆菌BA002产丁二酸的影响

大肠杆菌BA002是敲除了乳酸脱氢酶的编码基因 (ldhA) 和丙酮酸-甲酸裂解酶的编码基因 (pflB) 的工程菌。厌氧条件下NADH不能及时再生为NAD+,引起胞内辅酶NAD(H)的不平衡,最终导致厌氧条件下菌株不能利用葡萄糖生长代谢。pncB是烟酸转磷酸核糖激酶 (NAPRTase) 的编码基因,通过过量表达pncB基因能够提高NAD(H)总量与维持合适的NADH/NAD+,从而恢复了厌氧条件下重组菌E. coli BA014 (BA002/pTrc99a-pncB) 的生长和产丁二酸的性能。然而,BA014在厌氧发酵过程中有大量丙酮酸积累,为进一步提高菌株的丁二酸生产能力,减少副产物丙酮酸的生成,共表达NAPRTase和来自于乳酸乳球菌 NZ9000中丙酮酸羧化酶 (PYC) 的编码基因pyc,构建了重组菌E. coli BA016 (BA002/pTrc99a-pncB-pyc)。3 L发酵罐结果表明,BA016发酵112 h后,共消耗了35.00 g/L的葡萄糖。发酵结束时,菌体OD600为4.64,产生了25.09 g/L丁二酸。通过共表达pncB和pyc基因,使BA016的丙酮酸积累进一步降低,丁二酸产量进一步提高。     

MicroRNA-21与平滑肌蛋白22α在哈萨克族食管癌组织中的表达及其临床病理学意义

目的探讨microRNA21与SM22a基因在哈萨克族食管癌发生发展中的作用及临床意义。方法免疫组织化学法检测162例石蜡包埋食管鳞状细胞癌组织及RT-PCR方法检测47例哈萨克族食管癌标本中microRNA21、SM22a表达水平,分析这些基因与临床病理特征的关系。结果SM22a在162例食管鳞癌组织中的阳性表达率(87.0%)显著高于食管正常黏膜组织(36.0%);在47例哈萨克族食管癌组织中,SM22a表达水平较远端无癌组织增高。与远端无癌组织相比,microRNA21在哈萨克族食管癌组织中表达水平增高。MicroRNA21高表达与分化程度、淋巴结转移、临床分期相关,SM22a高表达与临床分期相关、淋巴结转移相关;microRNA21与SM22a的表达呈正相关。结论MicroRNA21、SM22a协同高表达共同参与哈萨克族食管癌的侵袭发展过程。     

新疆准噶尔盆地玛湖凹陷玛页1井宾夕法尼亚亚系至乌拉尔统风城组孢粉地层学研究

提要准噶尔盆地西北缘玛湖凹陷风城组主要形成于碱湖环境,含有优质生烃母岩。对玛页1井风城组岩心样品的孢粉分析建立了Protohaploxypinus perfectus–Lunatisporites tersus (PT)孢粉组合。该组合包括20属29种孢粉化石。PT组合以双气囊具肋花粉占主导,蕨类孢子含量很低为特征;孢粉母体植物类群以裸子植物门种子蕨盾籽目为主,其次为松柏纲松柏目。该组合与准噶尔盆地南缘塔什库拉组上部至乌拉泊组的Crustaesporites–Protohaploxypinus–Hamiapollenites孢粉组合可以对比,均以双气囊具肋花粉为主要特征,又同时出现重要的属种Gardenasporites bilabiatus,Triangulisaccites boleensis和Hamiapollenites saccatus。孢粉地层学和同位素年代学资料表明,玛页1井风城组PT组合的时代很可能属于石炭纪宾夕法尼亚亚纪卡西莫夫期至二叠纪乌拉尔世阿瑟尔期,玛湖凹陷区整个风城组沉积时代晚于宾夕法尼亚亚纪巴什基尔期,其上部可能包含部分乌拉尔世阿瑟尔期沉积。风城组黑色页岩中...     

寄主植物物理性状及营养物质对地红蝽寄主选择性的影响

【目的】地红蝽Pyrrhocoris tibialis是一种重要的农业植食性害虫,寄主范围广泛。本研究测定地红蝽对不同植物的取食偏好及分析寄主植物物理性状和营养物质在地红蝽成虫寄主选择行为中的作用,以期从寄主理化性状的角度来探讨地红蝽寄主选择行为机制,为指导作物抗虫育种提供依据。【方法】通过自由选择方法研究地红蝽成虫对5种寄主植物(谷子Setaria italica、高粱Sorghum bicolor、绿豆Vigna radiata、大豆Glycine max和玉米Zea mays)叶片的取食选择性;使用Y型嗅觉仪进一步检测地红蝽对5种植物叶片气味的趋性反应;测定分析5种植物叶片物理性状及主要营养物质含量与地红蝽取食选择性的相关性。【结果】地红蝽成虫对5种寄主植物叶片的取食选择率存在显著性差异,依次为谷子＞高粱＞绿豆＝大豆＞玉米,与对这5种寄主植物叶片气味的趋性反应百分率结果一致。相关性分析表明,地红蝽成虫的取食选择性与叶片长宽比、含水量和背面茸毛密度呈显著正相关,相关系数分别为0.881, 0.884和0.906,而与地红蝽成虫取食前后寄主植物叶片可溶性糖含量变化和总蛋白质含量变化呈显著负相关,相关系数分别为-0.915和-0.951。通径分析表明,寄主植物叶片背面茸毛密度和总蛋白质含量变化是地红蝽寄主选择性的重要决定因素。【结论】地红蝽成虫对不同寄主植物存在取食选择和趋向性差异,地红蝽成虫取食选择与寄主植物叶片长宽比、背面茸毛密度、含水量以及可溶性糖和总蛋白质含量变化有关。     

260例浅部真菌病及致病菌种分析

目的了解新疆乌鲁木齐市浅部真菌病发病情况及其病原菌的菌种分布。方法对2004年2月至2010年08月在新疆医科大学第一附属医院皮肤科门诊就诊,临床拟诊为头癣、甲癣、体股癣、手足癣的1 308例患者取病发、皮屑、甲屑行真菌镜检、培养。培养阳性标本在形态学鉴定的基础上行核糖体DNA(rDNA)ITS区序列测定确切鉴定菌种。使用SPSS 17.0统计软件对于结果进行统计分析。结果真菌镜检培养均为阳性患者260例,头癣培养阳性率最高,占33.1%,其次为体股癣占28.8%、甲癣占21.5%、手足癣占16.5%;菌种鉴定:红色毛癣菌为最常见的致病菌(28.5%),其次为须癣毛癣菌(22.3%)、犬小孢子菌(18.8%)、断发毛癣菌(10.0%)。犬小孢子菌为头癣最主要致病菌(16.2%)。统计学分析显示:不同性别、族别间体股癣、手足癣发病率有统计学意义(P<0.05),均好发于男性,汉族发病率高于维吾尔族。不同年龄头癣、甲癣、体股癣、手足癣发病率差异也均有统计学意义(P<0.05),甲癣、体股癣、手足癣好发于中青年,头癣好发于儿童。结论乌鲁木齐市浅部真菌病主要致病真菌是红色毛癣菌。头癣是本地区最主要的儿童浅部真菌病,主要病原菌为犬小孢子菌。     

甘肃、新疆、内蒙苹果蠹蛾成虫消长规律

苹果蠹蛾Cydia pomonella(L.)是我国重要的果树害虫和检疫对象。2005年至2010年,本研究在甘肃、新疆及内蒙古的不同区县选取了16个果园,使用性信息素诱捕器对其中的苹果蠹蛾成虫发生规律进行长期监测。结果表明,苹果蠹蛾在西北地区每年发生2.5个世代;在正常气候条件下,3个成虫发生高峰分别出现在5月上旬、7月中下旬和8月中下旬,但不同地区及同一地区不同果园之间存在较大差异;化学防治、迷向防治等防治措施对苹果蠹蛾成虫捕获量的影响较大,因此生活史研究为主的监测并不适合在上述果园中开展。综合上述研究结果,未对苹果蠹蛾的季节动态进行准确的预测,需要对苹果蠹蛾除成虫外的其他虫态的季节性变化进行详细研究,并建议选择3个以上的果园进行监测,综合各个果园的监测结果并得出结论。     

关于一类二次微分系统的概周期解及周期解（英文）

周期解及概周期解问题在生物科学和其他领域具有重要价值.探究一类二次微分系统的周期解及概周期解,分析了附有周期系数系统的周期解的存在性,证明了附有概周期系数系统的概周期解的存在唯一性及全局吸引性.     

用无选择标记的转基因烟草表达胸腺素α1（Tα1）

胸腺素α1（thymosin α1,Tα1）作为免疫调节剂在T细胞成熟、分化和功能发挥方面扮演着重要角色,临床主要被用于免疫缺陷、病毒感染和自身免疫性疾病（HBV、HCV、HIV和癌症等）的治疗。由于组织提取Tα1原料限制、化学合成价格昂贵和传统表达系统（原核或转基因动物）存在安全隐患,使Tα1临床应用受限。用烟草表达Tα1,首先按植物偏爱密码子设计合成tα1基因（124bp）并重组串联成4×tα1,构建植物双元表达载体p35s∷4×tα1（含twin T-DNAs）,用农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导法转化烟草。PCR和Southern blot结果证实获得了14转基因烟草,并发现靶基因4×tα1与筛选基因npt II在转基因烟草T0代基因组中发生了分别整合。对177株T1代转基因烟草检测,获得了2株仅整合4×tα1而无筛选标记npt II的植株。ELISA结果显示,4×Tα1在转基因烟草叶片中的表达量介于180.46（81#）~756.87 ng/g·fw（86#）,Western blot证实植物源4×Tα1具有免疫活性。MTT实验结果显示,植物源的4×Tα1蛋白具有促进BALB/c鼠脾淋巴细胞增殖的功能,为用安全植物表达系统生产包括Tα1在内的药用蛋白提供重要参考。     

茶树菇非特异性过氧化酶的研究进展

惰性碳氢键(C—H)的选择性单加氧反应是有机合成的主要挑战之一,目前主要采用化学法和酶法催化,化学催化法往往反应条件苛刻,而酶催化法相对温和。来自茶树菇(Agrocybe aegerita)的非特异性过氧化酶(AaeUPO)是一类以H₂O₂为共底物的单加氧酶,可催化脂肪族和芳香族化合物的羟基化、环氧化及脱烷基等反应,因其具有电子传递过程简单、催化活性高、底物谱广等优点,是催化单加氧反应的高效生物催化剂。近年来,AaeUPO在分子改造、底物谱扩展和级联催化系统的应用等领域取得了一定进展,显示出较好的工业应用潜力。本文综述了AaeUPO的晶体结构及其在蛋白质工程方面的研究进展,重点探讨了AaeUPO催化的反应类型、底物范围以及级联催化系统构建中所面临的问题和挑战。