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Loop B3对GH7内切纤维素酶功能的影响机制

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生物技术通报 2023年第10期39卷 281-291页

作者：杨俊钊张新蕊孙清扬郑菲北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

糖苷水解酶第七家族(GH7)包含内切和外切两类纤维素酶,其中对外切纤维素酶的研究较为成熟,但对内切纤维素酶的研究相对较少。本研究从嗜热真菌Myceliophthora thermophila的基因组中鉴定出一个新型GH7内切纤维素酶Mt Cel7b,其在60℃,pH ... 详细信息

糖苷水解酶第七家族(GH7)包含内切和外切两类纤维素酶,其中对外切纤维素酶的研究较为成熟,但对内切纤维素酶的研究相对较少。本研究从嗜热真菌Myceliophthora thermophila的基因组中鉴定出一个新型GH7内切纤维素酶Mt Cel7b,其在60℃,pH 5.0时表现出最佳酶活力。在90℃孵育1 h后,Mt Cel7b仍能保留40%以上的活性。经过序列统计分析发现,Mt Cel7b loop B3存在长链型和短链型的进化差异,为了探究loop B3对内切纤维素酶结构和功能的影响,将MtCel7b的长链型loop B3进行截短,构建了B3^(cut)突变体。结果显示,B3^(cut)突变体在高温下的稳定性较野生型提高了约9%-44%,而其对3种纤维素底物的比活性降低了34%-74%。借助分子动力学模拟进一步分析显示,在突变体B3^(cut)中,其loop B3的截短导致催化裂隙两端的loop A3和loop B1发生了显著位移,缩小了催化口袋的空间结构,加强了催化位点周围的氢键作用网络,从而导致酶在高温下更加稳定。本研究阐明了loop B3在GH7内切纤维素酶中的重要作用,为酶分子的改良工作提供了新的参考。

关键词： GH7 内切纤维素酶 loop B3 嗜热分子动力学模拟

新型GH5家族多结构域纤维素酶的结构与功能研究

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生物技术通报 2023年第4期39卷 71-80页

作者：杨俊钊张新蕊赵国柱郑菲北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

纤维素酶能够将纤维素转化为可发酵的糖类,为丰富纤维素酶的序列与结构资源、揭示纤维素酶结构与功能之间的关系,本研究对两个新型GH5家族多结构域内切纤维素酶TlCel5和ReCel5进行了克隆表达和酶学性质测定,并对其结构域开展了突变研究... 详细信息

纤维素酶能够将纤维素转化为可发酵的糖类,为丰富纤维素酶的序列与结构资源、揭示纤维素酶结构与功能之间的关系,本研究对两个新型GH5家族多结构域内切纤维素酶TlCel5和ReCel5进行了克隆表达和酶学性质测定,并对其结构域开展了突变研究。序列和结构分析显示,Tlcel5和Recel5分别编码了655个和632个氨基酸,理论分子量分别为68.3 kD和65.9 kD,均包含了CBM1区、CD区、CBMX2区和一个未知结构域,这与以往报道的多数单一结构域或双结构域纤维素酶显著不同。为了解附加结构域对酶功能的影响效果,以ReCel5为研究对象,分别构建了N端CBM1结构域的截断突变体TM1,和C端未知结构域的截断突变体TM2。酶学性质分析显示,TlCel5和ReCel5的最适作用pH和最适作用温度分别为pH 3.0、50℃和pH 4.0、70℃,在50℃和70℃下能够保持良好的稳定性,并且对多种类型的纤维素类底物、半纤维素类底物表现出水解能力。虽然突变体TM1和TM2的酶学性质较野生型没有发生显著变化,但其对羧甲基纤维素钠、大麦葡聚糖、地衣多糖的水解比活值降低了23%-68%,由此说明,在多结构域酶中,附加结构域与酶的水解能力之间存在密切关系。

关键词：多结构域内切纤维素酶克隆表达酶学性质结构与功能

全基因组关联分析研究植物与微生物组的互作遗传机制

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生物技术通报 2023年第2期39卷 24-34页

作者：李凯航王浩臣程可心杨艳金一何晓青北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

所有栖息在植物宿主上的微生物被称为植物微生物组。随着高通量测序的发展,植物微生物组作为一个复杂的生态系统已经被广泛关注。植物微生物组群落的结构和功能等方面已得到了深入细致的研究,而植物与微生物组的互作机制仍有待探索。全... 详细信息

所有栖息在植物宿主上的微生物被称为植物微生物组。随着高通量测序的发展,植物微生物组作为一个复杂的生态系统已经被广泛关注。植物微生物组群落的结构和功能等方面已得到了深入细致的研究,而植物与微生物组的互作机制仍有待探索。全基因组关联分析(Genome-Wide Association Analysis Study, GWAS)作为一种有效的手段已经被用来研究宿主和微生物组之间的关系。本文基于国内外最新研究进展,从以下方面进行综述,包括植物对微生物组的调控,以及如何应用GWAS研究植物与微生物组互作遗传机制,重点阐述了植物与微生物组关联分析中微生物组作为“拓展表型”数据的选择,并且总结了植物宿主影响微生物组的遗传机制,旨在阐明宿主遗传因素对微生物组的调控,增进对植物与微生物组互作的理解。

关键词：植物微生物组互作遗传机制 GWAS 网络作图遗传力

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虫草素的抑菌活性及机理研究

生物技术通报 2021年第4期37卷 137-144页

作者：高苏马婕馨刘警鞠赵国柱北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

虫草素为蛹虫草等食药保健品的主要活性成分。为进一步评价分析虫草素的抑菌活性及机理,通过最低抑菌浓度及抑菌圈实验测定、扫描电镜观察虫草素对6种常见细菌的抑菌谱及效果,测定供试菌的生长曲线、胞内紫外吸收物质泄露和菌体形态变化... 详细信息

虫草素为蛹虫草等食药保健品的主要活性成分。为进一步评价分析虫草素的抑菌活性及机理,通过最低抑菌浓度及抑菌圈实验测定、扫描电镜观察虫草素对6种常见细菌的抑菌谱及效果,测定供试菌的生长曲线、胞内紫外吸收物质泄露和菌体形态变化,分析虫草素抑制菌体生长及破坏细胞结构机理。结果表明,在溶解度范围内虫草素对3种G~+菌有明显抑菌效果,而对3种G~-菌无明显抑菌效果。生长测定及电镜观察发现经虫草素处理后供试G~+菌菌体形态严重受损,胞内紫外吸收物质外泄,细菌生长进程受阻;而部分供试G~-菌菌体表面有轻微破损并伴随少量内容物泄露,但细菌生长进程不受影响。虫草素具有一定的抑菌选择性,更易破坏G~+菌的壁膜系统起到抑菌作用,对G~-菌整体生长进程无明显影响。

关键词：虫草素最低抑菌浓度抑菌圈生长曲线菌体形态抑菌机理

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植物细胞壁结构及成像技术研究进展

生物技术通报 2023年第7期39卷 113-122页

作者：张曼张叶卓何其邹洪鄂一岚李晔北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院林木、花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室北京100083

植物细胞壁作为细胞外复杂交联网络,为植物细胞生长、发育以及适应环境变化提供机械支撑,具有调节植物形态、抵抗胁迫、运输水分等功能。除此之外,植物光合作用积累的生物质大部分贮藏在细胞壁中,因此,研究细胞壁的成分和纳微结构对更... 详细信息

植物细胞壁作为细胞外复杂交联网络,为植物细胞生长、发育以及适应环境变化提供机械支撑,具有调节植物形态、抵抗胁迫、运输水分等功能。除此之外,植物光合作用积累的生物质大部分贮藏在细胞壁中,因此,研究细胞壁的成分和纳微结构对更好的利用植物能源具有重要意义。植物细胞壁的结构研究是当今植物界研究的前沿热点之一。随着新型成像技术的发展,近年来关于细胞壁成分和纳微结构的研究取得了阶段性的进展。本文就植物细胞壁的成分、结构、成像技术和力学性质进行了总结与展望,以期为植物细胞壁的相关研究提供新思路。

关键词：植物细胞壁成分与结构成像技术力学性质

小肽激素调控植物生长发育及逆境生理研究进展

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生物技术通报 2023年第7期39卷 13-25页

作者：胡海琳徐黎李晓旭王晨璨梅曼丁文静赵媛媛北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 北京林业大学树木与基因编辑研究院北京100083 北京林业大学林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083

小肽激素通常是指含5-100个氨基酸长度的肽段。在植物体内小肽激素含量很低、分子量小、数量多、来源及加工成熟机制复杂,这赋予了小肽多种多样的生物学功能,能够在极低浓度下与受体结合,调节植物的细胞分裂与生长、组织与器官分化、开... 详细信息

小肽激素通常是指含5-100个氨基酸长度的肽段。在植物体内小肽激素含量很低、分子量小、数量多、来源及加工成熟机制复杂,这赋予了小肽多种多样的生物学功能,能够在极低浓度下与受体结合,调节植物的细胞分裂与生长、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老等生理过程,协调植物响应多种胁迫环境。小肽激素作为细胞间信号转导的重要介质,参与调控生长发育的分子机制是近年来植物学科研究的热点和前沿。本文系统综述了小肽激素的结构、分类及其功能研究进展,重点讨论了CLE、RALFs、PSK、CIF、SYS等家族调控植物生长发育及逆境生理的研究进展,并展望了植物小肽激素的应用前景,为植物小肽激素的深层次研究和开发应用提供了重要的理论基础。

关键词：小肽激素受体生长发育逆境生理 CLE RALFs PSK CIF

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铅锌矿区耐砷细菌的分离、鉴定及性质研究

生物技术通报 2017年第5期33卷 210-218页

作者：吴丹张志鹏马玉超北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

旨在从湖南康家湾铅锌矿区的重金属污染土壤样品中筛选出耐高浓度砷的细菌菌株。用稀释涂布法分离耐砷细菌;根据16S r RNA基因系统发育分析鉴定分离得到的砷高耐受性菌株并检测菌株内含有的砷耐受性相关基因;用砷钼蓝法测定耐砷细菌的... 详细信息

旨在从湖南康家湾铅锌矿区的重金属污染土壤样品中筛选出耐高浓度砷的细菌菌株。用稀释涂布法分离耐砷细菌;根据16S r RNA基因系统发育分析鉴定分离得到的砷高耐受性菌株并检测菌株内含有的砷耐受性相关基因;用砷钼蓝法测定耐砷细菌的砷氧化还原能力;并通过吲哚乙酸(IAA)定量实验检测优势菌株产IAA的能力。结果显示,从土壤样品中共分离出152株耐砷细菌,其中6株细菌对As5+和As3+的耐受性值分别高达800 mmol/L和20 mmol/L;并且这6株耐砷细菌分属于5个不同的属:假单胞菌属、苍白杆菌属、芽孢杆菌属、威廉氏菌属和节细菌属;菌株Tw31、Tw133、Sw149和Tw222中存在砷还原酶基因ars C,Bw218和Tw222中存在砷离子外排基因ars B/ACR3(2);在72 h之内,菌株Tw133和Tw222的As3+氧化率(约17%)和As5+还原率(约35%)均高于其他菌株;尤其是菌株Tw133在144 h具有48.66%的As5+还原率;且这两株菌分别能产生42.86μg/m L和24.36μg/m L的IAA。筛选出的Tw133和Tw222菌株在砷耐受性、砷氧还能力和产IAA能力等方面展现出了较明显的优势,为深入研究细菌的砷耐受性机制提供了实验材料。

关键词：耐砷细菌耐砷基因砷氧化还原 IAA

动物基因工程技术在动物遗传育种上的应用现状与发展前景

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工业微生物 2023年第6期53卷 78-80页

作者：宋语涵北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

动物基因工程技术利用先进的生物技术手段对动物基因进行编辑和改造,以达到改良动物品种、提高生产性能、增强适应力等目的。随着科学技术的不断进步,动物基因工程技术在动物遗传育种领域的应用现状和发展前景备受关注。因此,文章对动... 详细信息

动物基因工程技术利用先进的生物技术手段对动物基因进行编辑和改造,以达到改良动物品种、提高生产性能、增强适应力等目的。随着科学技术的不断进步,动物基因工程技术在动物遗传育种领域的应用现状和发展前景备受关注。因此,文章对动物基因工程技术在动物遗传育种领域的应用现状与发展前景进行研究,以期能为未来的动物遗传育种研究和实践提供一些指导。

关键词：动物基因工程技术动物遗传育种应用现状发展前景

利用CRISPR/Cas9系统建立内生链霉菌SAT1的基因簇敲除体系

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生物技术通报 2019年第6期35卷 1-8页

作者：田文佳窦桂铭王莎孙靖雅马玉超北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 北京林业大学林学院北京100083

hyBl(hygB-like)基因簇是内生链霉菌SAT1 中的次级代谢基因簇,经分析它与潮霉素B 基因簇具有52%的相似性,可能在SAT1 抑制栗疫菌(Cryphonectria parasitica)的过程中发挥主要作用。为了深入研究该菌的抑菌机制和hyBl 基因簇的功能,以hy... 详细信息

hyBl(hygB-like)基因簇是内生链霉菌SAT1 中的次级代谢基因簇,经分析它与潮霉素B 基因簇具有52%的相似性,可能在SAT1 抑制栗疫菌(Cryphonectria parasitica)的过程中发挥主要作用。为了深入研究该菌的抑菌机制和hyBl 基因簇的功能,以hyBl 为目标,利用CRISPR/Cas9 技术建立SAT1 的基因簇敲除体系。在实验过程中,通过protospacer 的筛选、敲除载体的构建、接合转移供体菌、Ca2+和Mg2+的选择以及接合时间等多个条件的探索,建立了SAT1 的基因簇敲除体系。最终以E. coli ET12567(pUZ8002/pCRISPomyces2-CB)为供体菌,在MS 培养基(含10 mmol Mg2+)上接合16-18 h,成功获得突变株SAT1△ hyBl(缺失14 kb 的hyBl 基因簇)。突变株对栗疫菌的抑制带宽较野生株降低了77%,这说明该基因簇指导合成的次级代谢产物在抑制栗疫菌方面具有重要的功能。本研究证明了利用CRISPR/Cas9 系统可以对内生链霉菌SAT1 进行基因簇编辑,也为深入研究该菌的抑菌机制、基因工程法验证未知基因簇功能提供了良好的技术支撑。

关键词： CRISPR/Cas9 系统 pCRISPomyces-2 内生链霉菌SAT1 接合基因簇敲除