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一种基于培养技术的豆瓣酱合成微生物群落结构检测方法的建立及应用

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食品与发酵工业 2024年

作者：易峰刘春凤李宛格钮成拓李崎郑飞云王金晶工业生物技术教育部重点实验室(江南大学) 江南大学生物工程学院

该研究旨在通过药敏试验筛选出具有选择性的抗生素组合，以建立能够量化豆瓣酱合成微生物群落中任一菌株绝对丰度的选择性培养基。采用微量稀释法分析了42种抗生素对肉葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、嗜盐四联球菌和融合魏斯... 详细信息

该研究旨在通过药敏试验筛选出具有选择性的抗生素组合，以建立能够量化豆瓣酱合成微生物群落中任一菌株绝对丰度的选择性培养基。采用微量稀释法分析了42种抗生素对肉葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、嗜盐四联球菌和融合魏斯氏菌的抑菌活性，并筛选出能通过培养将这些特定细菌有效区分开的抗生素。通过组合搭配能抑制细菌的氨苄西林钠、萘夫西林钠、盐酸金霉素、恶喹酸和林可霉素，以及能抑制真菌的制霉菌素，设计了一系列选择性培养基。在仅接种目标菌株与接种混合菌悬液的选择性平板上，目标菌株的CFU数无显著差异（P>0.05）。这一系列选择性培养基能够精确量化由鲁氏接合酵母、肉葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、嗜盐四联球菌和融合魏斯氏菌组成的合成微生物群落中任一菌株的绝对丰度。通过应用该方法，成功分析了豆瓣酱合成微生物群落的结构以及群落成员间的相互作用。该研究为成员数量较少的合成微生物群落菌群结构检测方法的建立提供了一种简便、准确、低成本的解决方案。

关键词：豆瓣酱合成微生物群落抗生素抑菌率微生物群落结构检测方法

利用代谢工程技术强化肉桂地链霉菌莫能菌素的生物合成

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微生物学报 2024年第9期64卷 3521-3532页

作者：刘旻炜张善飞黄子瑄邢浩博孙付保江南大学生物工程学院江苏无锡214122 江南大学工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

【目的】莫能菌素(monensin)是由肉桂地链霉菌(Streptomyces cinnamonensis)产生的聚醚类抗生素。本研究以肉桂地链霉菌2110为研究材料,利用代谢工程技术开展其重要前体甲基丙二酰CoA合成途径强化的研究,以此提高莫能菌素产量。【方法... 详细信息

【目的】莫能菌素(monensin)是由肉桂地链霉菌(Streptomyces cinnamonensis)产生的聚醚类抗生素。本研究以肉桂地链霉菌2110为研究材料,利用代谢工程技术开展其重要前体甲基丙二酰CoA合成途径强化的研究,以此提高莫能菌素产量。【方法】首先过表达巴豆酰CoA还原酶(crotonyl-CoA reductase,CCR)强化乙酰乙酰CoA途径,接着过表达甲基丙二酰CoA变位酶(methylmalonyl-CoA mutase,MCM)强化琥珀酰CoA途径,最后串联过表达CCR和MCM并评估工程菌株的发酵性能。【结果】过表达CCR能促进菌体生长,同时提高莫能菌素产量,摇瓶发酵10 d后过表达菌株的生物量和发酵效价分别提高10.4%和19.0%;过表达MCM未能促进菌体生长,但提高了莫能菌素产量,过表达菌株摇瓶发酵10 d时效价提升9.9%;串联过表达CCR和MCM也使菌株的生物量和发酵效价提高,工程菌株2110-CCR-MCM在摇瓶发酵10d时生物量和发酵效价分别提升9.4%和26.8%,在5L罐上发酵6 d时达到最高的生物量和发酵效价分别为54.6 g/L和11.3 kU/mL,比原始菌株分别增加12.7%和36.2%。【结论】CCR和MCM的确介导了莫能菌素生物合成的关键代谢途径,串联过表达CCR和MCM更有效地促进了莫能菌素的合成。本研究为其他聚酮类化合物高产工程菌株的构建提供技术借鉴。

关键词：肉桂地链霉菌莫能菌素巴豆酰CoA还原酶甲基丙二酰CoA变位酶前体供应串联过表达

甲醇芽孢杆菌:下一代工业生物技术的新型底盘

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中国科学：生命科学 2024年第7期54卷 1159-1172页

作者：刘盼毕亚宁王钰中国科学院天津工业生物技术研究所低碳合成工程生物学重点实验室天津300308 天津科技大学生物工程学院天津300457

甲醇是绿色生物制造的新一代非粮可再生原料,具有来源丰富、价格低廉、能量密度高等优势.甲醇芽孢杆菌(Bacillus methanolicus)是一种革兰氏阳性、嗜热的兼性甲基营养细菌,通过烟酰胺腺嘌呤双核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,... 详细信息

甲醇是绿色生物制造的新一代非粮可再生原料,具有来源丰富、价格低廉、能量密度高等优势.甲醇芽孢杆菌(Bacillus methanolicus)是一种革兰氏阳性、嗜热的兼性甲基营养细菌,通过烟酰胺腺嘌呤双核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)依赖型甲醇脱氢酶(methanol dehydrogenase,Mdh)和核酮糖单磷酸循环(ribulose monophosphate,RuMP)同化甲醇,能够在50℃~55℃条件下利用甲醇快速生长并合成包括L-谷氨酸和L-赖氨酸在内的多种高附加值产品,是下一代工业生物技术的新型底盘.***模式菌株MGA3的基因组、转录组、蛋白组和代谢组等组学信息已被解析,为了解其遗传代谢特征,进行代谢工程改造奠定基础.但是,相比于大肠杆菌等模式微生物底盘,***的基因编辑和调控使能技术较为落后.本文总结了***的遗传和生理特征、可用的基因表达元件和工具,以及生物合成应用进展,讨论亟需突破的研究方向,展望了***在工业生物技术中的应用前景.

关键词：甲醇芽孢杆菌甲醇下一代工业生物技术生物制造基因编辑

参数生物分析仪器研发中的集成化技术与应用研究

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中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 2024年第10期 0033-0036页

作者：黄开君杭州宝诚生物技术有限公司浙江杭州310000

集成化技术可以把不同的分析步骤集成在同一个平台上,极大地简化了分析过程,提高了数据的精度与可靠性。多参数生物分析仪器的开发及集成技术的应用,将极大地提高生物科学研究的水平与效率,为临床诊疗提供更可靠、更准确的技术支撑,对... 详细信息

集成化技术可以把不同的分析步骤集成在同一个平台上,极大地简化了分析过程,提高了数据的精度与可靠性。多参数生物分析仪器的开发及集成技术的应用,将极大地提高生物科学研究的水平与效率,为临床诊疗提供更可靠、更准确的技术支撑,对促进生物医学的发展具有重要意义。本文旨在分析集成化技术在多参数生物分析仪器中的应用及多参数生物分析仪器研发中的关键技术,以期为相关领域的研究工作提供些许参考。

关键词：参数生物分析仪器研发集成化技术

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抗体药物残留蛋白质A定量检测试剂盒的开发

国际生物制品学杂志 2024年第4期47卷 223-229页

作者：毕华张旋旋范文红杨延瑞毛春明李茂华中国药品生物制品检定所重组药物室北京100006 京天成生物技术(天津)有限公司天津300457 京天成生物技术(北京)有限公司北京101111

目的制备能特异识别蛋白质A的多克隆抗体(多抗), 以构建快速、高效、准确的抗体药物中残留蛋白质A定量检测试剂盒。方法使用标准蛋白质A样品进行动物免疫, 获得特异性识别蛋白质A的兔多抗;标记兔多抗并进行抗体配对测试, 构建夹心ELISA... 详细信息

目的制备能特异识别蛋白质A的多克隆抗体(多抗), 以构建快速、高效、准确的抗体药物中残留蛋白质A定量检测试剂盒。方法使用标准蛋白质A样品进行动物免疫, 获得特异性识别蛋白质A的兔多抗;标记兔多抗并进行抗体配对测试, 构建夹心ELISA试剂盒, 优化试剂盒检测样品的处理方法, 并对试剂盒的稳定性、耐用性、钩状效应、适用性等进行验证。结果多抗制备前对蛋白质A进行热处理11 min时释放率最高, 1#多抗作为包被抗体和2#-Bio作为检测抗体组合构建的试剂盒能够准确检测出蛋白质A, 灵敏度达0.03 ng/ml, 在4 ℃条件下可保存1年。不同反应时间、不同反应温度下的标准曲线的决定系数均大于0.99。检测7款产品的回收率均在80%~120%之间, 对应标准曲线的决定系数均大于0.99。高浓度测试试剂盒时所得光密度值高于标准曲线最高浓度10 ng/ml的值, 待申报样品检测值与回算值一致。结论成功构建了残留蛋白质A的定量检测试剂盒, 该试剂盒的稳定性、耐用性、适用性良好, 且无钩状效应。

关键词：抗体药物抗体Fc片段融合蛋白蛋白质A 残留量多克隆抗体双抗夹心法酶联免疫吸附试验试剂盒

表观遗传调控在植物病原真菌发育和致病过程中的作用与分子机制

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第3期50卷 469-480页

作者：孙子越陶增浙江大学农业与生物技术学院生物技术研究所浙江杭州310058

经过长期进化,植物病原真菌发展出多种复杂而精妙的侵染宿主策略。在植物与病原菌互作过程中,病原菌致病基因的精准表达与调控起至关重要的作用。表观遗传调控是指通过化学修饰改变染色体上的DNA和蛋白质,从而调控基因表达的过程,包括DN... 详细信息

经过长期进化,植物病原真菌发展出多种复杂而精妙的侵染宿主策略。在植物与病原菌互作过程中,病原菌致病基因的精准表达与调控起至关重要的作用。表观遗传调控是指通过化学修饰改变染色体上的DNA和蛋白质,从而调控基因表达的过程,包括DNA甲基化、组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化以及染色质重塑等。越来越多的证据表明,表观遗传调控在植物病原真菌基因的转录重编程中发挥重要作用,进而影响其发育、环境应激反应、次生代谢物的生物合成和致病性等方面。本文综述了近年来表观遗传调控因子方面的研究进展,包括组蛋白修饰、染色质重塑等在植物病原真菌发育和致病性中的作用,并对当前的研究进行了展望,以期为未来的病害防治研究奠定坚实的理论基础。

关键词：植物病原真菌组蛋白修饰染色质重塑 DNA/RNA甲基化真菌致病性

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生物类专业课程融入课程思政的教学改革和创新——以微生物肥料生产技术课程为例

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中南农业科技 2024年第2期45卷 229-232页

作者：黄芳一张玮王海波姚莉娟涂绍勇周念波郭云贵武汉生物工程学院应用生物技术研究中心武汉430415

专业课程是思政建设的基本载体。结合生物类专业课程的理论性、工程性和实践性等特点,阐明了课程思政建设与专业人才培养目标、课程目标之间的关系,并以微生物肥料生产技术课程为例,论述了生物类专业课程思政的实施应从强化顶层设计建... 详细信息

专业课程是思政建设的基本载体。结合生物类专业课程的理论性、工程性和实践性等特点,阐明了课程思政建设与专业人才培养目标、课程目标之间的关系,并以微生物肥料生产技术课程为例,论述了生物类专业课程思政的实施应从强化顶层设计建立制度保障机制,利用“四结合、一根据”原则深度挖掘专业课程思政资源,有机融入课程思政元素等途径入手,为同类高校的专业课程和理工科专业的课程思政建设提供参考和借鉴。

关键词：生物类专业课程思政教学改革创新微生物肥料生产技术

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合成微生物的环境风险防控与检测技术研究进展

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环境科学研究 2024年第10期37卷 2247-2259页

作者：孙韬宋洁董姗姗张振华王钰章嫡妮陈磊张卫文天津大学生物安全战略研究中心天津300072 天津大学化工学院天津300072 生态环境部南京环境科学研究所生态环境部生物多样性与生物安全重点实验室江苏南京210042 中国科学院天津工业生物技术研究所中国科学院低碳合成工程生物学重点实验室国家合成生物技术创新中心天津300308

合成微生物(基因改造、修饰和重建的微生物)在生物制造、疾病诊疗、环境修复等领域展现出巨大应用潜力。与此同时,合成微生物的规模化应用可能存在环境生物安全风险问题,造成物种入侵、多样性丧失和生态系统破坏等不可预计的后果。为此... 详细信息

合成微生物(基因改造、修饰和重建的微生物)在生物制造、疾病诊疗、环境修复等领域展现出巨大应用潜力。与此同时,合成微生物的规模化应用可能存在环境生物安全风险问题,造成物种入侵、多样性丧失和生态系统破坏等不可预计的后果。为此,本文总结了合成微生物环境释放后潜在的生物安全风险,围绕合成生物学建立的环境防御与检测技术展开讨论,并对未来如何更好地避免工程微生物的环境风险问题提出展望。经梳理发现:①合成微生物释放引发的环境风险主要包括危害环境生物安全、水平基因转移及生态位占据和破坏等,这主要与合成微生物改造后的特性及携带的外源片段有关。②通过营养缺陷型或环境敏感型微生物、基因线路、使用非天然元件、限制质粒异源复制等技术可避免合成微生物在环境中的存活或核酸扩散,针对不同微生物的特性可采取相应策略。③分子标记、生物传感、快速核酸检测等针对合成微生物的特异性检测方法,以及微生物条形码与高通量测序等通用性检测技术可用于合成微生物的环境追踪。鉴于此,提出今后重点研究方向:一是升级高效、稳定型生物封存策略以应对微生物的快速进化;二是分析合成微生物的环境生存能力及分级预估其潜在风险;三是研究合成微生物与环境生物的互作机制及其对环境生物的影响;四是开发环境消减技术建立以确保合成微生物失控释放后的高效清除。

关键词：合成微生物生物安全环境风险生物技术生物封存

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机器学习算法在食品气味表征中的应用

中国食品学报 2024年第8期24卷 486-501页

作者：李帅柴春祥刘建福天津商业大学生物技术与食品科学学院、天津市食品生物技术重点实验室天津300134

食品气味的客观表征对于食品生产工艺优化及品质评价具有重要意义。然而,食品气味形成机理复杂、成分繁杂,加之气味的评价过程易受环境、心理及感知方式等多种因素的影响,使得在表征食品气味时需要处理大量高维复杂的信息,这要求借助具... 详细信息

食品气味的客观表征对于食品生产工艺优化及品质评价具有重要意义。然而,食品气味形成机理复杂、成分繁杂,加之气味的评价过程易受环境、心理及感知方式等多种因素的影响,使得在表征食品气味时需要处理大量高维复杂的信息,这要求借助具有强大数据处理能力的工具。伴随人工智能、计算机科学以及大数据技术的快速发展,机器学习具备了强大数据处理能力。因此,使用机器学习表征食品气味已成为可能,此过程的实现主要依赖机器学习算法。本文概述各类机器学习算法在食品气味客观表征中的应用情况,总结使用机器学习算法对食品气味进行表征的优势和待解决的问题,并展望机器学习算法应用于食品气味表征的未来发展方向。

关键词：食品气味表征机器学习算法