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细胞编程技术：助力高效细胞工厂的设计

生物技术通报 2024年

作者：琚康辉田晓雅王立陈晶瑜中国农业大学食品科学与营养工程学院中国轻工业食品生物工程重点实验室苏州优信合生技术有限公司

合成生物学是近年来蓬勃发展的一门涉及分子生物学、生物工程、微生物学、系统生物学等多个学科新型交叉学科，旨在利用生物学原理和工程方法创造全新的生物学系统和生物产品。合成生物学的发展也受到了高效“细胞工厂”理念的推动，这... 详细信息

合成生物学是近年来蓬勃发展的一门涉及分子生物学、生物工程、微生物学、系统生物学等多个学科新型交叉学科，旨在利用生物学原理和工程方法创造全新的生物学系统和生物产品。合成生物学的发展也受到了高效“细胞工厂”理念的推动，这使得生物工程技术朝着工业化应用的方向迈出了重要一步。然而，受制于生产效率低、遗传不稳定、调控过程难等问题，如何获得转化效率高、鲁棒性强的“细胞工厂”仍然是合成生物学领域面临的重要任务。近年来，细胞工程和基因工程领域的发展迅速，新型细胞元件、细胞底盘以及基因回路构造方式等技术逐渐成熟，其通过精确的基因编辑和调控，可实现对细胞的特定功能进行编程，比如增强细胞的代谢能力、改变细胞的分化路径以及设计新的细胞功能模块等，具有广泛的应用前景。本文从新型细胞元件、底盘细胞以及基因回路构造方式等角度，综述了近年来在细胞工程和基因工程领域发展迅速的细胞编程技术，这些技术的进步已经或者将要用于合成生物学的发展中，将会赋予工程菌更加强大的工作能力。

关键词：合成生物学细胞编程细胞元件底盘细胞

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新时期农业信息化建设发展现状及优化研究

中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 2024年第1期 0090-0093页

作者：张纯海吴小平陈晶瑜褚继文中储粮北方农业开发有限公司黑龙江黑河161499

现代农业发展离不开信息化的有效支撑,全面推进农业信息化建设,已经成为当前农业产业发展必须要关注的重要方面。近些年来,我国农业信息化建设水平不断提升,对推动农业生产效率提升和方式变革起到良好促进作用。但在实际发展中,依然存... 详细信息

现代农业发展离不开信息化的有效支撑,全面推进农业信息化建设,已经成为当前农业产业发展必须要关注的重要方面。近些年来,我国农业信息化建设水平不断提升,对推动农业生产效率提升和方式变革起到良好促进作用。但在实际发展中,依然存在诸多方面问题,本文在明确农业信息化建设基本内容基础上,分析各个方面建设发展现状,结合实际提出农业信息化建设发展优化路径,以此为相关研究提供参考,为推动现代农业发展起到应有的促进作用。

关键词：农业信息化农业经济现代农业

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桑葚酒生物活性成分及香气品质研究进展

食品工业科技 2024年第7期45卷 328-334页

作者：李乳姝侯力天李若晗陈晶瑜中国农业大学食品科学与营养工程学院北京100083

桑葚是一种传统的药食两用水果,具有良好的抗氧化、抗炎症和抗癌等功能特性。用桑葚果实发酵制成的桑葚酒因其丰富的活性物质和独特的风味表现,近年来受到消费者的密切关注。本文结合当前国内外桑葚酒的研究现状,从生物活性成分的角度... 详细信息

桑葚是一种传统的药食两用水果,具有良好的抗氧化、抗炎症和抗癌等功能特性。用桑葚果实发酵制成的桑葚酒因其丰富的活性物质和独特的风味表现,近年来受到消费者的密切关注。本文结合当前国内外桑葚酒的研究现状,从生物活性成分的角度综述了桑葚酒的健康功效,总结并探讨了桑葚酒的香气物质组成以及影响桑葚酒香气品质的关键因素,并对未来桑葚酒的研究方向进行展望,以期为桑葚酒的理论探究和产品开发提供新思路,推动桑葚酒的标准化和产业高值化发展。

关键词：桑葚酒生物活性成分香气物质影响因素

CpxRA双组分系统对小肠结肠炎耶尔森菌环境耐受性和抗生素耐药性的影响

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食品安全质量检测学报 2024年第9期15卷 29-36页

作者：邹丹阳田晓雅夏万鹏陈晶瑜中国农业大学食品科学与营养工程学院中国轻工业食品生物工程重点实验室北京100083

目的探究CpxRA双组分系统对小肠结肠炎耶尔森菌环境耐受性和抗生素耐药性的影响。方法本研究选用Cat-SacB无标记基因敲除系统,利用同源重组双交换原理,构建了基因敲除菌株ΔcpxA和ΔcpxR,以及相应的回补菌株ΔcpxA-cpxA和ΔcpxR-cpxR,... 详细信息

目的探究CpxRA双组分系统对小肠结肠炎耶尔森菌环境耐受性和抗生素耐药性的影响。方法本研究选用Cat-SacB无标记基因敲除系统,利用同源重组双交换原理,构建了基因敲除菌株ΔcpxA和ΔcpxR,以及相应的回补菌株ΔcpxA-cpxA和ΔcpxR-cpxR,然后分别测定了野生型、突变型和回补型在酸性、碱性、高氧和高渗环境中的存活率,以及红霉素、罗红霉素、卡那霉素、链霉素的最小抑菌浓度值。结果cpxA和cpxR基因的缺失使小肠结肠炎耶尔森菌的在酸性环境下的存活率由55.1%分别降为45.9%和42.8%;使该菌在碱性环境下的存活率由43.4%分别降为38.9%和37.2%;在高渗环境下的存活率由44.1%分别降为36.3%和33.7%;在高氧环境下的存活率由20.8%分别降为15.1%和15.8%。cpxA基因的缺失增强了该菌对于氨基糖苷类抗生素:卡那霉素、链霉素的耐药性,而cpxR基因的缺失减弱了该菌对于大环内酯类抗生素:红霉素、罗红霉素的耐药性。结论CpxRA双组分系统参与调控小肠结肠炎耶尔森菌在不良环境中的存活能力以及抗生素耐药性。

关键词：小肠结肠炎耶尔森菌 CpxRA双组分系统环境耐受性抗生素耐药性

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生物被膜态金黄色葡萄球菌的代谢轮廓

中国食品学报 2017年第12期17卷 258-264页

作者：孙纪录陈小雪陈晶瑜韩北忠河北农业大学食品科技学院河北保定071001 中国农业大学食品科学与营养工程学院北京100083

目的:描述生物被膜态金黄色葡萄球菌的代谢轮廓特征,以发展新的金黄色葡萄球菌生物被膜的鉴定和处理方法。方法:使用1H核磁共振波谱法对生物被膜培养物进行非靶标分析;使用Chenomx软件鉴定化合物;使用主成分分析法分析主要代谢物变化。... 详细信息

目的:描述生物被膜态金黄色葡萄球菌的代谢轮廓特征,以发展新的金黄色葡萄球菌生物被膜的鉴定和处理方法。方法:使用1H核磁共振波谱法对生物被膜培养物进行非靶标分析;使用Chenomx软件鉴定化合物;使用主成分分析法分析主要代谢物变化。结果:在生物被膜培养物中鉴定出41种化合物。在生物被膜生长期间,金黄色葡萄球菌大致摄取了10种化合物,包括葡萄糖、精氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、乙酰乙酸、甲酸、琥珀酸、甘油、甜菜碱和肉碱;积累了14种代谢物,包括1,3-二羟丙酮、2-氨基丁酸、鸟氨酸、3-羟基异戊酸、3-甲基戊二酸、乙酸、异丁酸、异戊酸、乳酸、焦谷氨酸、丙酮酸、乙醇、丙二醇和异丙醇。结论:金黄色葡萄球菌在生物被膜生长期间主要摄取了葡萄糖、精氨酸和苏氨酸,主要积累了2-氨基丁酸、鸟氨酸、乙酸、乳酸、乙醇和异丙醇。

关键词：金黄色葡萄球菌代谢轮廓生物被膜 1H核磁共振波谱法

Rcs双组分调节系统对细菌环境应答的分子调控研究进展

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微生物学通报 2021年第1期48卷 210-222页

作者：孟娇陈晶瑜中国农业大学食品科学与营养工程学院食品质量与安全北京实验室北京100083

荚膜异多糖酸合成调节(Regulator of Capsule Synthesis,Rcs)系统是存在于许多肠杆菌科细菌中非典型的双组分调节系统,由3种核心蛋白(跨膜感应激酶RcsC、跨膜蛋白RcsD和响应调节剂RcsB)及多种辅助蛋白共同构成。Rcs系统能整合环境信号... 详细信息

荚膜异多糖酸合成调节(Regulator of Capsule Synthesis,Rcs)系统是存在于许多肠杆菌科细菌中非典型的双组分调节系统,由3种核心蛋白(跨膜感应激酶RcsC、跨膜蛋白RcsD和响应调节剂RcsB)及多种辅助蛋白共同构成。Rcs系统能整合环境信号、调节基因表达并改变细菌的生理行为。近年来,对细菌Rcs系统环境应答机制的探索成为一个新的研究热点。本文重点综述Rcs系统上游信号的感知与传导、Rcs系统调节的下游靶基因及其生命现象,以期能增进对细菌Rcs系统的认识,同时为细菌的安全控制、感染预防和治疗新方案的开发提供参考。

关键词： Rcs双组分调节系统信号转导环境感知基因调控

休眠期间苣荬菜芽根蛋白质组的双向电泳分析及质谱鉴定

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休眠期间苣荬菜芽根蛋白质组的双向电泳分析及质谱鉴定

作者：陈晶瑜东北农业大学

学位级别：硕士

苣荬菜（Sonchus brachyotus DC.）为菊科苦苣菜属多年生草本植物,是东北地区危害大豆的“三菜”之一,给农业生产造成极大的损失。现有除草剂只对苣荬菜的地上部分有防除效果,对地下部分却无能为力。根本原因是除草剂在苣荬菜的地下芽... 详细信息

苣荬菜（Sonchus brachyotus DC.）为菊科苦苣菜属多年生草本植物,是东北地区危害大豆的“三菜”之一,给农业生产造成极大的损失。现有除草剂只对苣荬菜的地上部分有防除效果,对地下部分却无能为力。根本原因是除草剂在苣荬菜的地下芽根中传导能力差,而且苣荬菜的地下部分能以休眠的方式渡过寒冷的冬季,翌年继续危害。本研究利用双向电泳及质谱技术检测了休眠过程中苣荬菜芽根蛋白质组的动态变化,寻找并鉴定差异蛋白点,旨在找到与休眠相关的蛋白质,以探索其休眠机制,为防除苣荬菜提供新的思路。目前,国内外均未见上述研究报道。本研究以多年生杂草苣荬菜的地下芽根为试验材料,对其进行了两方面的研究。首先对苣荬菜芽根总蛋白质的提取方法进行筛选并建立适合苣荬菜的双向电泳分析体系,其次对休眠过程中不同时间点的苣荬菜取样并进行双向电泳分析,找到差异蛋白点,并对这些蛋白点进行质谱分析。主要研究结果如下: （1）确定Trizol沉淀法作为苣荬菜芽根总蛋白质的提取方法。以蛋白纯度及SDS-PAGE电泳的分离效果为指标,比较了TCA-丙酮沉淀法、酚法、Tris-Hcl法、Tris-丙酮-酚法、Trizol沉淀法、苯酚-TCA-丙酮沉淀法、双乙法七种方法提取的苣荬菜芽根的总蛋白,结果表明,Trizol沉淀法提取的苣荬菜芽根的蛋白纯度最高,且SDS-PAGE电泳条带最多、最清晰,双向电泳图谱清晰,蛋白点最多,基本没有拖尾和横纵条纹,是苣荬菜芽根总蛋白质的最佳提取方法。（2）建立并优化了适合苣荬菜的SDS-PAGE电泳和双向电泳分析体系。SDS-PAGE电泳:采用5%的浓缩胶和12%的分离胶,上样量为15μg,样品在浓缩胶时,电流为10mA;到达分离胶后,电流为40mA,当溴酚蓝至胶底时电泳结束。双向电泳:第一向等电聚焦使用24cm线性IPG胶条（PH=4-7）,取约含1200μg总蛋白质的450μL水化液,采用被动水化上样,水化14 h。等电聚焦在20℃下进行,50 V,30 min;100 V,1 h;300 V,1 h;500 V,1 h;1000 V,1 h;2000 V,1 h;5000 V,1 h;8500 V,80000Vhr;500 V,1 h。电泳结束后将胶条依次用含有DTT和含有碘乙酰胺的平衡液各平衡15 min。第二向电泳采用12.5%的SDS-聚丙烯酰胺凝胶,预电泳45 min,2w/胶;正式电泳5-6 h,15w/胶。凝胶采用热考染法进行染色。（3）通过质谱分析46个差异蛋白点,得到45个具有统计学意义的蛋白质点,其中有16个蛋白与能量代谢相关,9个蛋白与植物逆境生理相关,4个蛋白与植物体抗氧化相关,3个蛋白与细胞壁合成相关,3个蛋白与蛋白质水解相关,2个蛋白与信号转导相关及8个未知蛋白。表明休眠期间苣荬菜芽根中多个生理过程发生了变化。

关键词：苣荬菜芽根休眠蛋白质组双向电泳质谱

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活体生物药:生物技术推动的创新药研发前沿

生物工程学报 2023年第4期39卷 1275-1289页

作者：邹丹阳董雨萌陈晶瑜中国农业大学食品科学与营养工程学院北京100083 苏州优信合生技术有限公司江苏苏州215000

随着微生物组学研究的深入,越来越多的研究证据显示微生物与人体的健康密切相关。20世纪,人们发现了益生菌,并将其作为有健康功效的食品或膳食补充剂使用。21世纪以来,随着人体微生物组学、DNA合成与测序,以及基因编辑等技术的飞速发展... 详细信息

随着微生物组学研究的深入,越来越多的研究证据显示微生物与人体的健康密切相关。20世纪,人们发现了益生菌,并将其作为有健康功效的食品或膳食补充剂使用。21世纪以来,随着人体微生物组学、DNA合成与测序,以及基因编辑等技术的飞速发展,微生物在人体健康方面展示出更为广阔的应用前景。近年来,在新药研发上,提出了“下一代益生菌”的概念,将微生物作为“活体生物药(live biotherapeutic products,LBP)”进行研究和开发。简单地说,LBP是活菌药物,可以用于预防或治疗人类的某些疾病和适应症。LBP因其独特的优势,成为了新药研发领域的前沿方向,具有十分广阔的发展前景。本文着重从生物技术角度介绍LBP的类型和研究进展,并总结了LBP开发所面临的挑战以及对未来的展望,以期为LBP技术的发展与产品开发提供参考。

关键词：活体生物药下一代益生菌新药研发微生物基因编辑

基于酶学特性筛选大曲来源芽孢杆菌用于强化酿酒

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食品科学 2021年第10期42卷 218-224页

作者：黄晓宁刘晶晶韩北忠陈晶瑜食品质量与安全北京实验室中国农业大学食品科学与营养工程学院北京100083 北京电子科技职业学院北京100176

通过分析来源于清香型、浓香型和酱香型大曲的105株芽孢杆菌的产淀粉酶和蛋白酶的能力,优选出1株地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)B.L-1和1株枯草芽孢杆菌(B. subtilis)B.S-1,将其分别应用于清香型白酒酿造中,探究强化接种微生物... 详细信息

通过分析来源于清香型、浓香型和酱香型大曲的105株芽孢杆菌的产淀粉酶和蛋白酶的能力,优选出1株地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)B.L-1和1株枯草芽孢杆菌(B. subtilis)B.S-1,将其分别应用于清香型白酒酿造中,探究强化接种微生物对发酵的影响。发酵结束后,在酒醅中共检测到挥发性代谢产物38种,通过多元统计分析,在强化B.L-1组和B.S-1组中分别筛选出差异代谢物21个和11个(VIP>1;P<0.05),其中4-乙基-2-甲氧基苯酚、辛酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯和四甲基吡嗪在2组强化中均为差异代谢物,含量显著升高。结果表明,用酶学特性进行菌株筛选能够快速有效地获得特定功能菌株,由此获得的菌株进行强化发酵可显著提高酒醅中挥发性风味物质含量。该方法可以有效地为大曲微生物合成群落重塑提供菌种资源。

关键词：大曲芽孢杆菌酶活性强化发酵代谢产物