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CRISPR/Cas13a系统在大肠杆菌RNA编辑过程中的逃逸现象

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微生物学报 2024年第8期64卷 2998-3013页

作者：张悦许杰王珩瑜盛勇欧一新王斌张蓓康前进张丽青岛大学青岛医学院基础医学院山东青岛266071 上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240 上海交通大学代谢与发育国际联合合作实验室上海200240

【目的】在大肠杆菌(Escherichia coli)MG1655-ΔrecA和Escherichia coli DH10B中构建CRISPR/LshCas13a质粒干扰系统,通过靶向非必需基因lacZ和必需基因polA,分别分析RNA编辑实验中的逃逸现象。【方法】选取来自沙氏纤毛菌(Leptotrichia shahii)中的Cas13a蛋白编码基因LshCas13a,构建可诱导的CRISPR/LshCas13a的RNA编辑系统相关质粒,选取MG1655-ΔrecA和DH10B为研究对象。通过Crisporo算法,设计靶向lacZ和polA的CRISPR RNA(crRNA)序列,考察利用LshCas13a质粒干扰实验靶向lacZ和polA的逃逸现象。再通过对逃逸菌落的数量和序列分析评估LshCas13a系统的逃逸现象,结合PCR和Sanger测序技术探究LshCas13a系统的逃逸事件。选取通过插入序列(insertion sequence,IS)转座破坏LshCas13a系统的LshCas13a基因的逃逸菌落,通过监测OD_(600)进一步考察菌株的生长情况。【结果】利用LshCas13a系统靶向MG1655-ΔrecA和DH10B中的lacZ和polA,发现靶向lacZ时,MG1655-ΔrecA通过LshCas13a基因点突变和IS转座突变方式逃逸;靶向polA时,MG1655-ΔrecA和DH10B通过点突变LshCas13a基因、IS转座和突变crRNA的直接重复(direct repeat,DR)序列等方式逃逸。LshCas13a编码基因的突变促进了菌株生长的恢复。【结论】本研究利用LshCas13a质粒干扰系统研究了***宿主RNA编辑中的多样化逃逸现象,包括了染色体编码的IS介导的LshCas13a转座突变、LshCas13a点突变、crRNA的DR序列突变或重组等情况。本研究为进一步优化CRISPR/LshCas13a基因编辑系统奠定了基础。

关键词：大肠杆菌 CRISPR/LshCas13a 质粒干扰系统逃逸现象插入序列

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细菌分裂调控Min系统的功能、机制及应用研究进展

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微生物前沿 2024年第1期13卷 35-48页

作者：张明磊何亚文上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室教育部代谢与发育科学国际合作联合实验室上海

细菌分裂过程及其调控机制是生物学研究中的根本问题。大多数细菌采用“二分裂”方式分裂,分裂过程主要包括染色体复制和分离、FtsZ组装成Z环、细胞内隔膜形成与子细胞形成等关键步骤。Min系统是Z环组装的主要调控系统之一,由FtsZ抑制蛋... 详细信息

细菌分裂过程及其调控机制是生物学研究中的根本问题。大多数细菌采用“二分裂”方式分裂,分裂过程主要包括染色体复制和分离、FtsZ组装成Z环、细胞内隔膜形成与子细胞形成等关键步骤。Min系统是Z环组装的主要调控系统之一,由FtsZ抑制蛋白MinC、膜结合的ATP酶MinD和结构拓扑因子MinE组成。早期研究大多聚焦在Min系统的细胞分裂调控功能,然而Min系统还作为细胞内部重要的自组装调控系统参与多种细胞代谢生理过程与细胞表型,具有应用开发潜力。本文首先简要概述Min系统的主要类型、结构特征和摆动模型,随后从细胞分裂、细胞运动性、细菌粘附性与致病性、细胞代谢生理过程等方面总结Min系统的生物学功能,最后介绍Min系统在细胞形态工程、抗菌制剂开发和合成生物学应用等方面的应用潜力。

关键词：细菌细胞分裂调控 Min系统生物学功能应用潜力

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天然溴化:酶、底物和溴化机制

微生物前沿 2024年第2期13卷 100-118页

作者：胡文达郑哲麟何亚文上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室教育部代谢与发育科学国际合作联合实验室上海

溴在自然界主要以可溶或不可溶的溴化物形式存在,溴化物在农业、化工、医药等领域具有广泛的应用潜力。动植物和微生物也可以利用溴化酶合成天然有机溴化物。随着越来越多的溴化酶被发现,溴化现象被认为是生物合成与代谢途径中的修饰策... 详细信息

溴在自然界主要以可溶或不可溶的溴化物形式存在,溴化物在农业、化工、医药等领域具有广泛的应用潜力。动植物和微生物也可以利用溴化酶合成天然有机溴化物。随着越来越多的溴化酶被发现,溴化现象被认为是生物合成与代谢途径中的修饰策略之一。本文从以下五个方面综述了天然溴化研究领域的最新进展,包括:(1) 溴化物的分布;(2) 天然溴化物的生物学功能及其对生态环境的影响;(3) 天然溴化物的临床应用潜力;(4) 溴化酶的分类与作用机理;(5) 近期报道的溴化酶。最后,讨论了溴化酶研究领域未来急需解决的科学问题。

关键词：溴天然有机溴化物溴化酶溴过氧化酶黄素依赖型溴化酶

病原微生物–植物宿主互作中茉莉酸的多重功能

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微生物前沿 2024年第3期13卷 192-206页

作者：张明磊何亚文上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室教育部代谢与发育科学国际合作联合实验室上海

茉莉酸是一种重要的植物激素,在植物生长发育和防御响应过程中发挥重要的调节作用。最新研究表明,在病原微生物–植物宿主互作过程中,病原微生物的侵染可以激活植物宿主体内由茉莉酸介导的防御响应。同时病原微生物可以感应茉莉酸信号,... 详细信息

茉莉酸是一种重要的植物激素,在植物生长发育和防御响应过程中发挥重要的调节作用。最新研究表明,在病原微生物–植物宿主互作过程中,病原微生物的侵染可以激活植物宿主体内由茉莉酸介导的防御响应。同时病原微生物可以感应茉莉酸信号,通过多种机制操纵植物宿主茉莉酸信号传导途径,增强自身侵染能力,提高致病性。本文首先简述茉莉酸的生物合成途径与信号传导机制,随后介绍茉莉酸在病原细菌、真菌及病毒与植物宿主相互作用过程中的多重作用。这些研究结果有助于系统深入理解病原微生物与植物宿主互作中茉莉酸的多重功能。Jasmonic acid is an important plant hormone that plays a crucial regulatory role in plant growth, development, and defence responses. Latest results indicate that the invasion of pathogenic microorganisms can activate the jasmonic acid defense mechanism of plant hosts. At the same time, pathogenic microorganisms can sense jasmonic acid and manipulate the jasmonic acid signal transduction pathways of plant hosts, thus enhancing their own pathogenicity. In this review, we first briefly describe the biosynthesis and signalling pathways of jasmonic acid, followed by an overview of the research progress on the multiple functions of jasmonic acid in the interaction of various pathogenic bacteria, fungi, and viruses with plant hosts. These findings will provide insights in understanding the roles of jasmonic acid in the interaction between pathogenic microorganisms and plant hosts.

关键词：茉莉酸病原微生物相互作用防御响应

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植物激素水杨酸在微生物中的功能与作用机制

微生物前沿 2024年第1期13卷 14-27页

作者：李林宋凯何亚文上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室教育部代谢与发育科学国际合作联合实验室上海

水杨酸是一种重要的植物激素,参与植物的生长、发育和防御反应。最近研究表明,水杨酸及其衍生物阿司匹林对环境微生物、肠道微生物和病原微生物也具有生物学功能。本文系统综述了水杨酸对多种微生物的影响,包括抑制某些微生物的生长和... 详细信息

水杨酸是一种重要的植物激素,参与植物的生长、发育和防御反应。最近研究表明,水杨酸及其衍生物阿司匹林对环境微生物、肠道微生物和病原微生物也具有生物学功能。本文系统综述了水杨酸对多种微生物的影响,包括抑制某些微生物的生长和复制、影响微生物的代谢及毒力因子的表达、提高微生物对部分抗生素的敏感性、诱导某些微生物内在的多重抗生素耐药表型;同时对水杨酸的这些生物学功能背后的分子机制进行了探讨。这些研究结果有助于我们全面认识水杨酸的生物学功能,为更深入的研究提供理论指导。

关键词：水杨酸微生物生物学功能分子机制

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微生物中邻氨基苯甲酸代谢与功能研究进展

微生物前沿 2024年第3期13卷 175-186页

作者：陈博宋凯何亚文上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室教育部代谢与发育科学国际合作联合实验室上海

邻氨基苯甲酸(Anthranilic acid, ATA)是微生物产生的一种小分子化合物,是色氨酸合成途径的中间产物。近年来一些研究发现ATA是一类信号分子,影响微生物生理功能。本文首先概述了大肠杆菌和酿酒酵母中ATA与色氨酸合成的关系,随后详细介... 详细信息

邻氨基苯甲酸(Anthranilic acid, ATA)是微生物产生的一种小分子化合物,是色氨酸合成途径的中间产物。近年来一些研究发现ATA是一类信号分子,影响微生物生理功能。本文首先概述了大肠杆菌和酿酒酵母中ATA与色氨酸合成的关系,随后详细介绍了ATA在铜绿假单胞菌中的代谢与功能,以及ATA调控青枯雷尔氏菌的生理活动。最后结合其他微生物中ATA的最新研究结果,我们提出ATA可能参与微生物跨界交流。Anthranilic acid (ATA) is a small molecule produced by microorganisms and is an intermediate product of the tryptophan synthesis pathway. In recent years, it has been revealed that ATA is a new signaling molecule and has effects on microbial physiology. In this review, we first briefly outlined the relationship between ATA and tryptophan synthesis in Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae. We then summarized the metabolic network and biological functions of ATA in Pseudomonas aeruginosa, as well as the progress of ATA in regulating the physiology of Ralstonia solanacearum. Finally, we summarized the latest results describing the roles of ATA in other microorganisms and proposed that ATA may play a role in interkingdom communication.

关键词：邻氨基苯甲酸色氨酸合成信号分子跨界交流

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微生物实验室实验操作现状调查和安全性分析

实验室研究与探索 2024年第5期43卷 235-239,262页

作者：李蓓付文诚李晓林张灿上海交通大学系统生物医学研究院上海200240 上海交通大学生命科学技术学院上海200240

随着微生物科学研究国际合作的不断深入,境外微生物的引进变得日益频繁而重要。但在具体操作过程中,微生物的引进、管理和销毁存在诸多问题。从境外微生物的引进尤其是从安全管理的角度出发,进行微生物实验室的安全调查,以期为相关的科... 详细信息

随着微生物科学研究国际合作的不断深入,境外微生物的引进变得日益频繁而重要。但在具体操作过程中,微生物的引进、管理和销毁存在诸多问题。从境外微生物的引进尤其是从安全管理的角度出发,进行微生物实验室的安全调查,以期为相关的科学研究提供参考。调查以上海交通大学为对象,通过设计调查问卷,对得到的结果加以分析。存在的问题主要有微生物实验室现代化管理水平偏低、微生物实验室安全教育培训单一、微生物废弃物处置缺乏标准和一站式流程。建议强化对引进微生物的安全意识,建立安全监管机制;完善微生物实验室准入制度;彻底解决微生物尤其是引进微生物的销毁问题。

关键词：微生物引进微生物实验室安全现状安全建议

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植物根际促生菌:作用机制与未来

激光生物学报 2024年第3期33卷 193-200页

作者：李笑淳宋凯陈博江连何亚文上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室代谢与发育科学国际联合合作实验室上海200240 江苏好收成韦恩农化股份有限公司启东226200

能够促进植物生长的植物根际细菌统称为植物根际促生菌(PGPR)。PGPR的应用可以减少农药化肥的使用,有助于农业可持续性发展。过去二十多年中,围绕PGPR功能与作用机理相关的理论与应用研究取得了显著进展。本文旨在总结PGPR的促生与生防... 详细信息

能够促进植物生长的植物根际细菌统称为植物根际促生菌(PGPR)。PGPR的应用可以减少农药化肥的使用,有助于农业可持续性发展。过去二十多年中,围绕PGPR功能与作用机理相关的理论与应用研究取得了显著进展。本文旨在总结PGPR的促生与生防机制,重点探讨PGPR在参与植物营养元素的改善与摄取、产生植物激素、分泌信号小分子、合成挥发性有机化合物促进植物生长以及合成抗生素类物质拮抗植物病原菌五个方面的生物学功能,并探讨了PGPR在基础与应用两方面的后续研究方向,以期为未来PGPR相关研究提供理论参考。

关键词：植物根际促生菌植物激素信号小分子微生物挥发性有机化合物

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中国农业生态学与生态农业研究早期阶段的“燎原星火”——以1975年至2000年公开的部分资料为依据

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农业环境科学学报 2024年第3期43卷 476-487页

作者：唐建军陈欣胡亮亮章家恩吴文良林文雄曹林奎曹凑贵李萍萍李凤民王克林骆世明浙江大学生命科学学院杭州310058 华南农业大学资源环境学院广州510642 中国农业大学资源与环境学院北京100193 福建农林大学生命科学学院福州350002 上海交通大学农业与生物学院上海200240 华中农业大学植物科学技术学院武汉430070 南京林业大学生态与环境学院南京210037 兰州大学生态学院兰州730000 中国科学院亚热带农业生态研究所长沙410125 华南农业大学热带亚热带生态研究所广州510642

20世纪的最后25年是中国内地的农业生态与生态农业理念推广、科研探索及人才队伍成长的早期阶段。本文基于中国知网系统、国家自然科学基金委员会大数据知识管理服务门户、中国生态学学会官网、中国科学院野外台站网,《中国生态农业学... 详细信息

20世纪的最后25年是中国内地的农业生态与生态农业理念推广、科研探索及人才队伍成长的早期阶段。本文基于中国知网系统、国家自然科学基金委员会大数据知识管理服务门户、中国生态学学会官网、中国科学院野外台站网,《中国生态农业学报》《农业环境科学学报》《农业资源与环境学报》《生态与农村环境学报》《农业现代化研究》《生态学杂志》等多种农业生态学与生态农业有关学术期刊网站及孔夫子旧书网,对1975—2000年期间,中国内地从事农业生态学与生态农业研究比较有影响力的学术平台(单位)和学者、公开出版的部分著作名录、国家自然科学基金生态学领域(C03)与农业生态相关的立项项目、中国知网系统内中文学术期刊发表的相关论文要素分析(发表年份、作者、所在单位、刊载期刊等)、被引次数及相关期刊创刊号特邀专论为依据的重要学术论文和学术论著题录进行了粗略的统计和分析,分析描述了早期阶段农业生态学及生态农业研究的热点及其变化过程。此外,本文还陈列和介绍了中国生态学学会农业生态专业委员会自成立至2000年期间组织和主办的十届全国农业生态学学术研讨会情况以及专业委员会的工作发展。本文为关心和支持中国农业生态学与生态农业建设的各界人士了解20世纪最后25年里中国农业生态学领域的大致概貌提供了一个粗略小结,也是对既往时代的认同、肯定和对现世同人的鼓励鞭策。

关键词：农业生态学与生态农业中国知网系统科学事件资料挖掘数据比较

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