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重金属污染水环境的微生物修复技术

生物工程学报 2024年第10期 3427-3440页

作者：王梁燕戴商金妙仁洪奇华浙江大学生命科学学院教育部生物系统稳态与保护重点实验室杭州海尔希畜牧科技有限公司浙江大学动物科学学院

水环境的重金属污染已成为全球环境问题,威胁着水生生态系统和人类健康。传统的物理和化学方法虽然可以有效地去除重金属污染物,但成本高、操作复杂、易造成二次污染,限制了其应用。生物修复是消除多种有毒污染物的有效方法。细菌、真... 详细信息

水环境的重金属污染已成为全球环境问题,威胁着水生生态系统和人类健康。传统的物理和化学方法虽然可以有效地去除重金属污染物,但成本高、操作复杂、易造成二次污染,限制了其应用。生物修复是消除多种有毒污染物的有效方法。细菌、真菌、微藻等微生物能将有毒重金属转化为毒性较小的形式,已成为水环境重金属污染修复中有效且环保的解决方案。本文综述了重金属污染的毒性和作用机制、微生物修复机理以及主要的微生物修复策略,为去除或减少水域环境的金属污染物以及进行相关工艺开发提供了参考。

关键词：重金属水污染微生物修复基因工程联合修复

嗜盐菌合成生物学为基础的新型生物制造:生物制造2.0

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科学通报 2024年第30期69卷 4447-4460页

作者：李韶威何宏韬吴琼陈国强清华大学生命科学学院清华大学-北京大学生命科学联合中心清华大学合成与系统生物学中心清华大学化工系教育部工业生物催化重点实验室

生物制造是利用生物体机能进行物质加工与合成的绿色生产方式.目前,传统的生物制造以模式微生物为主,具有发酵技术成熟,分子改造技术成熟,但易染菌、能耗高、产率低、过程控制复杂等特点,其生产化工产品的竞争力不如化学工业.为突破传... 详细信息

生物制造是利用生物体机能进行物质加工与合成的绿色生产方式.目前,传统的生物制造以模式微生物为主,具有发酵技术成熟,分子改造技术成熟,但易染菌、能耗高、产率低、过程控制复杂等特点,其生产化工产品的竞争力不如化学工业.为突破传统生物制造的瓶颈,嗜盐菌等极端微生物近10年快速发展成为底盘细胞,成为开放无灭菌以及可以连续发酵的“下一代工业生物技术”(next generation industrial biotechnology, NGIB).嗜盐微生物是在高渗透压环境中具备正常生长能力的极端微生物,近年来,嗜盐菌的分子生物学工具种类不断增加,使得其改造和工程化发展迅速,已经完成了多种聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates, PHA)和小分子化合物的生物合成,包括形态学工程改造带来的下游产物回收的便利.基于嗜盐菌底盘细胞的“下一代工业生物技术”具有基因可编辑性、节能节水、无需灭菌、可连续发酵、设备和操作简单以及一个底盘,多种产物等优点,合成生物学武装的嗜盐菌打开了新型生物制造的一扇新窗口,必将引起生物制造的一场新的变革,我们将其命名为“生物制造2.0”.

关键词：嗜盐菌下一代工业生物技术合成生物学聚羟基脂肪酸酯聚羟基丁酸酯生物制造2.0

宰后猪肉成熟过程中基因表达变化及其与肉品质的相关性分析

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中国畜牧兽医 2024年第4期51卷 1573-1581页

作者：黄永棚冉雪琴牛熙李升黄世会王嘉福贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院山地植物资源保护与保护种质创新教育部重点实验室贵阳550025 贵州大学动物科学学院高原山地动物遗传育种与繁殖教育部重点实验室贵阳550025

【目的】研究宰后成熟对猪肉品质的影响,以及宰后成熟过程中基因表达规律与猪肉品质变化的相关性,以期更好地阐释鲜肉成熟过程中肉品质变化的机理。【方法】以4℃条件下贮藏的大白猪背最长肌为研究对象,测定贮藏0、1、2、4、6、8和10 d... 详细信息

【目的】研究宰后成熟对猪肉品质的影响,以及宰后成熟过程中基因表达规律与猪肉品质变化的相关性,以期更好地阐释鲜肉成熟过程中肉品质变化的机理。【方法】以4℃条件下贮藏的大白猪背最长肌为研究对象,测定贮藏0、1、2、4、6、8和10 d时肉品质变化状况;利用实时荧光定量PCR测定宰后猪背最长肌中单磷酸腺苷脱氨酶3(AMPD3)、肌球蛋白结合蛋白C2(MYBPC2)、肌球蛋白轻链3(MYL3)、左旋氨基酸转运体(SLC7A8)和原肌球蛋白3(TPM3)等基因的表达变化,并分析其与肉品质指标的相关性。【结果】大白猪宰后背最长肌pH在2 d时达到极限值6.5,显著低于4、10 d(P基因的转录丰度仍然存在,AMPD 3基因在贮藏6 d时表达水平显著高于0、0.5、2和10 d(P基因0~10 d表达量均呈时间依赖性上调,在贮藏10 d时表达水平显著高于0~2 d(P基因在贮藏2 d时表达量达到峰值,显著高于其他时间点(P基因与猪肉品质指标间没有相关性(P>0.05);MYBPC 2基因表达量与TBARS值和贮藏损失呈显著正相关(P基因表达量与TBARS值、剪切力、滴水损失及贮藏损失呈极显著或显著正相关(P基因表达量与pH呈显著负相关(P基因表达量与TBARS值、滴水损失及贮藏损失呈显著或极显著正相关(P基因表达变化与肉品质指标间存在相关性,基因表达的差异影响着动物屠宰后不同的代谢类型和生理功能,进而影响肉品质。

关键词：猪肉宰后成熟肉品质基因表达相关性

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一株秸秆促腐枯草芽孢杆菌的筛选鉴定及全基因组分析

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微生物学通报 2024年

作者：安妮徐瑞阳吴锡李娟李冠华张德建内蒙古大学生命科学学院牧草与特色作物生物学教育部重点实验室内蒙古大学生命科学学院内蒙古自治区高校生物种质资源保护与利用工程研究中心葫芦岛市生态环境保障服务中心

【背景】提高秸秆腐解效率是改善土壤质量、阻止土壤退化的重要途径。【目的】拟筛选抗逆性强秸秆腐解效率高的微生物，优化其培养条件，并分析功能基因。【方法】本研究首先从北方低温干旱区获得土样，利用水解圈法、相对细胞密度法和... 详细信息

【背景】提高秸秆腐解效率是改善土壤质量、阻止土壤退化的重要途径。【目的】拟筛选抗逆性强秸秆腐解效率高的微生物，优化其培养条件，并分析功能基因。【方法】本研究首先从北方低温干旱区获得土样，利用水解圈法、相对细胞密度法和酶活测定法等筛选秸秆促腐菌，表征其生物学特性，开展田间腐解实验，基因组测序分析功能基因。【结果】筛选分离出抗逆性好的Bacillus subtilis subsp. stercoris HS6-2，大田腐解实验表明该菌对秸秆30 d、180 d腐解率达55.74%、84.77%，较对照组提高了25.2%和11.99%；最优条件下该菌内切纤维素酶、外切纤维素酶和滤纸酶活分别可达到3.63、12.27和3.48 U/mL；全基因组测序分析表明，CAZy家族基因由189个基因编码，包括71个糖苷水解酶，涉及多种木质纤维素降解的酶基因。【结论】菌株HS6-2具有轻度嗜盐、嗜碱、耐干旱、耐低温特性，在腐解秸秆方面具有很好的应用潜力，为秸秆还田菌剂研发提供了重要的技术支持。

关键词：秸秆促腐菌枯草芽孢杆菌抗逆性发酵优化全基因组

利用杜仲漆酶基因(EuLAC1)创制抗灰霉病番茄新种质

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农业生物技术学报 2024年

作者：杨金玉王作日赵德刚赵懿琛贵州大学生命科学学院/山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室喀斯特山区植物资源利用与育种国家地方联合工程研究中心贵州省农业科学院农业生物技术重点实验室/植物保育技术应用工程研究中心贵州大学茶学院

漆酶(laccase, LAC)是一种糖蛋白氧化酶，影响木质素的合成，调节植物体内酚类物质含量，并参与植物对病虫害的防御机制。为获得抗灰霉病能力强且符合转基因安全的番茄(Solanum lycopersicum)新种质，本研究基于实验室前期构建的载体pGM... 详细信息

漆酶(laccase, LAC)是一种糖蛋白氧化酶，影响木质素的合成，调节植物体内酚类物质含量，并参与植物对病虫害的防御机制。为获得抗灰霉病能力强且符合转基因安全的番茄(Solanum lycopersicum)新种质，本研究基于实验室前期构建的载体pGM626-Act1，设计并成功构建了1个由果实特异性E8启动子调控FLP基因的基因删除系统，同时采用Act1启动子驱动杜仲漆酶1 (Eucommia ulmoides laccase 1,EuLAC1)基因的植物表达载体。采用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的转化技术，对番茄品种'Micro-Tom'进行遗传转化，最终成功获得了5株过表达EuLAC1的阳性番茄转基因植株。抗性分析结果表明，接种灰霉菌(Botrytis cinerea)后，过表达EuLAC1基因的番茄植株在发病时间方面呈现出明显延迟，与野生型及转空载体的番茄植株形成鲜明对比。此外，过表达EuLAC1基因的番茄植株病斑直径显著小于对照组(野生型和转空载体的番茄植株)(P基因的过表达能够明显增强番茄植株对灰霉病的抗性。过表达EuLAC1基因还可提高番茄植株中保护性酶的活性以及病程相关蛋白(pathogenesis related protein, PRs)基因的表达水平。对转基因番茄果实中外源基因的删除分析发现，在40个番茄果实中有22个未检测到外源基因，外源基因删除效率为55%。本研究为开发满足转基因安全要求的抗病番茄新种质提供了一种新的技术手段。

关键词：杜仲漆酶(EuLAC1) 番茄遗传转化灰霉病抗病性分析

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原核Argonaute的应用研究进展

华中农业大学学报 2024年第4期43卷 82-93页

作者：王飞李文强刘洋王珑瑜陈晚苹崔佳凯马立新省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室/工业生物技术湖北省重点实验室/湖北大学生命科学学院武汉430062

原核生物Argonautes(pAgos)是参与细胞防御外来DNA入侵的可编程核酸酶。在体外,pAgos可以结合小的单链核酸(ssDNA/ssRNA)向导来识别和切割互补DNA/RNA。在体内,pAgos优先靶向多拷贝遗传元件、噬菌体和质粒,从而抑制入侵核酸的扩增和噬... 详细信息

原核生物Argonautes(pAgos)是参与细胞防御外来DNA入侵的可编程核酸酶。在体外,pAgos可以结合小的单链核酸(ssDNA/ssRNA)向导来识别和切割互补DNA/RNA。在体内,pAgos优先靶向多拷贝遗传元件、噬菌体和质粒,从而抑制入侵核酸的扩增和噬菌体感染。pAgos作为一类新兴的可编程核酸酶,比目前应用最为广泛的CRISPR-Cas系统更具灵活性,在生物技术方面展现出巨大的潜力。早期的研究聚焦于嗜热的pAgo,目前基于嗜热pAgos的主要应用包括分子诊断和体外DNA组装。为了推进基于Ago的体内生物技术,如基因编辑的应用,研究人员的焦点逐渐转移到中温生物来源的pAgos,虽然目前pAgos还未实现基因组编辑,但是随着越来越多的pAgo被发掘以及研究人员对pAgos催化机制的深入研究,有望开发基于pAgos的下一代基因编辑技术。本文总结了已知代表性pAgos和基于pAgos发展的生物技术,并简要分析了pAgos在原核生物和真核生物体内应用面临的挑战和可能的应对策略。

关键词：可编程核酸酶原核Argonaute 基因编辑分子诊断 DNA组装

DL-丙氨酸不对称降解菌Penicillium levitum Slu-B的筛选及D-丙氨酸制备条件的优化

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南京农业大学学报 2024年

作者：黄文英吴冬杰顾向阳南京农业大学农业农村部农业环境微生物工程重点实验室/生命科学学院

[目的]对一株新分离的青霉属菌株Slu-B进行菌种鉴定，研究其不对称降解DL-丙氨酸的特性及制备D-丙氨酸的可行性。[方法]从环境样中分离筛选高效不对称降解DL-丙氨酸的真菌菌株，通过显微形态观察及rDNA ITS基因序列同源性比对将分离菌... 详细信息

[目的]对一株新分离的青霉属菌株Slu-B进行菌种鉴定，研究其不对称降解DL-丙氨酸的特性及制备D-丙氨酸的可行性。[方法]从环境样中分离筛选高效不对称降解DL-丙氨酸的真菌菌株，通过显微形态观察及rDNA ITS基因序列同源性比对将分离菌株鉴定至相应的种；以DL-丙氨酸为唯一碳氮源，通过摇瓶试验研究培养温度、培养基pH、酵母粉添加量、摇床转速、装液量、接种量等对该菌株不对称降解活性的影响；探究分批补料发酵制备D-丙氨酸的可行性。[结果]分离到一株ADI值为1的不对称降解DL-丙氨酸的真菌菌株Slu-B，依据其显微形态特征及其ITS序列同源性将该菌株鉴定为Penicillium levitum（平滑青霉）。摇瓶试验得出菌株Slu-B不对称降解的DL-丙氨酸的最适发酵条件为：培养温度25～35 ℃、培养基pH 4～6、摇床转速140～200 r·min-1，装液量50～100 mL/500 mL，接种量2.32%（m/V），在此条件下进行分批补料发酵，当L-丙氨酸被完全降解时发酵液中积累的D-丙氨酸质量浓度达9.68 g/L，D-丙氨酸的理论回收率达96.75%。[结论]分离菌株Penicillium levitum Slu-B具有完全不对称降解DL-丙氨酸的特性，在分批补料发酵中D-丙氨酸的理论回收率高达96.75%，为生物法制备D-丙氨酸积累了新的菌种资源。

关键词：不对称降解指数 DL-丙氨酸 D-丙氨酸平滑青霉分批补料发酵

野生稻CBF/DREB1转录因子的鉴定与生物信息学分析

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草业学报 2024年第6期33卷 126-144页

作者：霍晨敏袁敏张宝文王瑞菊河北经贸大学生物科学与工程学院河北石家庄050061 分子细胞生物学教育部重点实验室河北省细胞生物学基础学科研究中心河北省细胞信号与环境适应协同创新中心河北省分子细胞生物学重点实验室河北师范大学生命科学学院河北石家庄050024 华北理工大学生命科学学院河北唐山063210

低温冷害是限制栽培稻地域分布和产量的重要因素之一,严重影响我国的粮食安全。以CBF/DREB1为核心的C-重复结合因子-冷调节基因(CBF-COR)途径是水稻适应低温的重要信号传导途径。基于稻属9种植物的全基因测序结果和隐马尔可夫模型(HMM)... 详细信息

低温冷害是限制栽培稻地域分布和产量的重要因素之一,严重影响我国的粮食安全。以CBF/DREB1为核心的C-重复结合因子-冷调节基因(CBF-COR)途径是水稻适应低温的重要信号传导途径。基于稻属9种植物的全基因测序结果和隐马尔可夫模型(HMM)搜索,共鉴定出71个CBF/DREB1基因序列。所有基因均无内含子,由单个外显子组成。大部分DREB1s呈弱酸性,所有DREB1s亲水性平均值基因对,发现OsDREB1A/ObDREB1A、OsDREB1D/OnDREB1D、OsDREB1I/OsIDREB1I和OsDREB1J/OsIDREB1J四对基因非同义替换/同义替换(Ka/Ks)值均>1,受到正选择压力。旁系同源基因之间启动子顺式元件种类和数量差异较大,直系同源基因的启动子顺式元件种类和数量很相似。对日本晴、93-11和东乡野生稻7 d幼苗4℃冷处理2 h的实时荧光定量PCR分析发现早期冷响应基因可分为激活型(DREB1A/1B/1C/1E/1F/1G/1H)和抑制型(DREB1D/1I/1J)。在日本晴、93-11和东乡野生稻冷激活型基因中,DREB1B/1G/1H均是冷处理后响应最快的一级冷响应因子,且启动子均含有至少一个拷贝的CAMTA转录因子结合元件CM2(CCGCGT)。OrDREB1B/1C/1E/1F/1G/1H在东乡野生稻4℃冷处理4 h后的表达量均高于栽培稻同源基因的表达量。9种稻属植物的CBF/DREB1基因亚家族的分子进化分析结果为低温抗性基因的挖掘和利用提供了前期基础。

关键词：野生稻 CBF/DREB1 保守基序选择压力启动子分析

鳜Shh基因分子特征和时空表达规律及其对肌肉生长的调控

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水生生物学报 2024年第1期48卷 157-165页

作者：孟杨杨朱鑫成嘉陈琳褚武英宾石玉张建社广西师范大学生命科学学院珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室桂林541006 长沙学院生物与化学工程学院水生动物营养与品质调控湖南省重点实验室长沙410022

研究从鳜(Siniperca chuatsi)基因组中获得Shh(Sonic hedgehog)基因序列,对该基因编码的蛋白质和同源进化特征进行了分析。鳜Shh基因的开放阅读框(ORF)为1242 bp,编码413个氨基酸,分子量为46.01 kD,等电点(pI)为6.57,脂溶系数为82.83,... 详细信息

研究从鳜(Siniperca chuatsi)基因组中获得Shh(Sonic hedgehog)基因序列,对该基因编码的蛋白质和同源进化特征进行了分析。鳜Shh基因的开放阅读框(ORF)为1242 bp,编码413个氨基酸,分子量为46.01 kD,等电点(pI)为6.57,脂溶系数为82.83,亲水性平均系数为−0.292,拥有一个跨膜区,被推定为亲水性膜结合蛋白。Shh蛋白具有两个结构域,即Hh-N和Hh-C结构域。鳜Shh蛋白与自身所属的鲈形目鱼类Shh蛋白同源性较高。通过实时荧光定量PCR技术检测了鳜Shh基因的时空表达水平。结果显示:Shh的表达量在神经胚期表达显著上调,并在胚胎发育中后阶段保持较高水平。Shh在鳜不同组织中存在一定的表达差异,在脑、肠道中表达量较高,而在红肌、白肌等组织中表达量相对较低。通过环巴胺(Cyclopamine)处理鳜胚胎来抑制Shh信号通路的实验表明,Shh信号通路被抑制后,Pax3、Pax7、Myomaker、生肌调节因子及肌球蛋白重、轻链等基因的表达均显著降低,推测Shh参与调控鳜肌细胞的早期分化和发育过程。研究将有助于从分子水平了解Shh信号调控鱼类发育的分子机理,为鱼类发育生物学以及健康养殖提供参考依据。

关键词： Shh 胚胎发育骨骼肌表达特征鳜

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