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利用中华蜜蜂工蜂幼虫肠道转录组纳米孔长读段数据完善东方蜜蜂参考基因组序列和功能注释

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昆虫学报 2024年第3期67卷 346-357页

作者：李坤泽宋宇轩臧贺荆欣范小雪陈颖那志豪陈大福付中民郭睿福建农林大学蜂学与生物医药学院福州350002 天然生物毒素国家地方联合工程实验室福州350002 福建省蜂疗研究所福州350002

【目的】将已获得的中华蜜蜂Apis cerana cerana转录组纳米孔长读段数据比对到东方蜜蜂***参考基因组,进行注释基因的结构优化,鉴定未注释的新基因和新转录本并进行功能注释以及预测其SSR位点、完整ORF和转录因子(transcription factor,... 详细信息

【目的】将已获得的中华蜜蜂Apis cerana cerana转录组纳米孔长读段数据比对到东方蜜蜂***参考基因组,进行注释基因的结构优化,鉴定未注释的新基因和新转录本并进行功能注释以及预测其SSR位点、完整ORF和转录因子(transcription factor,TF)家族及成员的分析验证,完善现有的东方蜜蜂参考基因组序列和功能注释。【方法】基于已获得的高质量的接种蜜蜂球囊菌Ascosphaera apis的中华蜜蜂工蜂4,5和6日龄幼虫肠道转录组纳米孔测序数据,使用gffcompare软件将已鉴定到的全长转录本比对到东方蜜蜂参考基因组以优化已注释基因的结构;采用gffcompare软件鉴定参考基因组上未注释的新基因和新转录本,再通过比对Nr,KOG,eggNOG,GO和KEGG数据库进行功能注释;使用MISA,TransDecoder v3.0.0和animalTFDB 2.0软件分别预测SSR位点、完整ORF和TF家族及成员。【结果】共对东方蜜蜂参考基因组上已注释的4648个基因结构进行了优化,对1336个基因同时延长了5′UTR和3′UTR,分别延长了1688个基因的5′UTR和1624个基因的3′UTR;共鉴定到2148个新基因,其中分别有818,298,587,359和333个新基因可注释到Nr,KOG,eggNOG,GO和KEGG数据库;共鉴定到35432条新转录本,其中分别有30974,21222,29025,19852和9214条新转录本可注释到上述5个数据库;共发掘出22541个SSR位点,其中单、双、三和六碱基重复的SSR数量分别为12078,7140,2825和43个,混合SSR的数量为2964个,分布频率最高的类型是单碱基重复(153.37个/Mb);共预测到58个TF家族及1611个成员;共预测出28775个完整ORF,其中编码长度分布在100~200个氨基酸的ORF(38.99%)最多。【结论】研究结果优化了东方蜜蜂参考基因组上已注释基因的结构,并补充了参考基因组上未注释的新基因、新转录本、SSR、完整ORF及TF。

关键词：东方蜜蜂中华蜜蜂第三代测序技术纳米孔测序全长转录本转录组基因组

塔吉克斯坦受威胁维管植物物种多样性及保护空缺研究

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干旱区地理 2024年

作者：李雨凡李文军马苏力娅苏宇琦王洪峰内蒙古工业大学中国-塔吉克斯坦生物资源保育与利用联合实验室中国科学院新疆生态与地理研究所东北林业大学新疆抗逆植物基因资源保育与利用重点实验室中国科学院新疆生态与地理研究所

受威胁物种是生物多样性保护的优先对象。为了解塔吉克斯坦受威胁物种多样性及其保护现状，基于自然保护联盟（IUCN）和塔吉克斯坦国家红色名录评估数据，梳理塔吉克斯坦受威胁维管植物物种多样性，比较世界IUCN和国家级红色名录评估的... 详细信息

受威胁物种是生物多样性保护的优先对象。为了解塔吉克斯坦受威胁物种多样性及其保护现状，基于自然保护联盟（IUCN）和塔吉克斯坦国家红色名录评估数据，梳理塔吉克斯坦受威胁维管植物物种多样性，比较世界IUCN和国家级红色名录评估的差异，并结合塔吉克斯坦受威胁植物丰富度分布格局图和塔吉克斯坦保护区图层，采用地理信息系统（GIS）图层叠加法与差距分析（GAP分析）对塔吉克斯坦受威胁植物进行保护空缺分析。结果表明：（1）塔吉克斯坦受威胁植物占野生维管植物总数的5.30％，其中，受威胁植物物种数最高的属依次为：葱属（Allium）、郁金香属（Tulipa）、阿魏属（Ferula），主要受到放牧、采集和采矿工程等因素的显著不利影响。（2）2015年版的《塔吉克斯坦红色名录》[NRL（2015年）]与2022年IUCN红色名录第三版数据[IUCN-RL（2022年）]中共有受威胁物种228个，11种被2份名录共同收录，其中，IUCN-RL（2022年）中受威胁等级比NRL（2015年）中高的有6种、低的有4种、相同的仅1种。评估尺度、分类观点不一致和物种情况发生实质变化及评估资料不全面是导致这一差异的主要原因。（3）塔吉克斯坦各地理区受威胁物种分布较分散。受威胁物种丰富度最高的地区是吉萨尔-达尔瓦査A（Hissar-Darvasian A）。（4）塔吉克斯坦保护区仅覆盖了该区域约22%的领土，且保护区范围并未完全与受威胁物种丰富度较高地区重合，重点地区保护程度不足，需要加强保护。

关键词：塔吉克斯坦植物多样性受威胁植物分布格局保护空缺

意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道发育过程中lncRNA的表达谱和调控作用

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昆虫学报 2024年第8期67卷 1050-1062页

作者：赵浩东臧贺叶道有陈颖王宁吴鹰蒋海宾冯睿蓉陈大福熊翠玲郭睿福建农林大学蜂学与生物医药学院福州350002 天然生物毒素国家地方联合工程实验室福州350002 福建省蜂疗研究所福州350002 吉林省养蜂科学研究所吉林132000 福建农业职业技术学院福州350000

【目的】解析意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂幼虫肠道发育过程中的长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)差异表达谱,并揭示差异表达lncRNA(differentially expressed lncRNA,DElncRNA)在幼虫肠道发育中的调控作用。【方法】基于前期获得的意大利蜜蜂工蜂4,5和6日龄幼虫肠道转录组数据(分别为Am4,Am5和Am6),利用相关软件筛选Am4 vs Am5比较组和Am5 vs Am6比较组中的DElncRNA,分析DElncRNA和两个比较组中共同上调和下调lncRNA的顺式调控作用及竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)的调控作用。通过RT-qPCR验证转录组数据的可靠性。【结果】在Am4 vs Am5比较组中筛选出214条上调和251条下调lncRNA,在Am5 vs Am6比较组中筛选出141条上调和332条下调lncRNA;两个比较组共有的上调和下调lncRNA分别为7和16条。Am4 vs Am5比较组中的DElncRNA潜在调控250个邻近基因,涉及细胞进程等28个GO条目及Wnt信号通路等58条KEGG通路;Am5 vs Am6比较组中的DElncRNA潜在调控295个邻近基因,涉及细胞部分等35个GO条目及FoxO信号通路等73条KEGG通路;上述两个比较组中共有的7个上调lncRNA潜在调控10个邻近基因,涉及1个GO条目及代谢通路、谷胱甘肽代谢和核质转运等7条KEGG通路。共有的16个下调lncRNA潜在调控27个邻近基因,涉及8个GO条目及精氨酸生物合成、谷胱甘肽代谢和代谢通路等13条KEGG通路。此外,Am4 vs Am5比较组中的49条DElncRNA可靶向16个差异表达miRNA(differentially expressed miRNA,DEmiRNA)进而靶向122条差异表达mRNA(differentially expressed mRNA,DEmRNA),可注释到代谢进程等24个GO条目和Wnt信号通路等21条KEGG通路。Am5 vs Am6比较组中的38条DElncRNA可靶向8条DEmiRNA进而靶向67条DEmRNA,可注释到催化活性等21个GO条目和FoxO信号通路等10条KEGG通路;上述两个比较组共有的1条下调lncRNA MSTRG.10589.2可靶向ame-miR-6052和miR-511-y,进而靶向29条DEmRNA。RT-qPCR结果显示随机选取的7条DElncRNA的相对表达量与测序数据一致,证实了所用转录组数据的可靠性。【结论】意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道发育过程伴随着lncRNA的动态差异表达,DElncRNA可通过顺式作用和ceRNA网络潜在参与对幼虫肠道发育的调控,在幼虫肠道发育中潜在发挥重要的调控作用。

关键词：意大利蜜蜂工蜂幼虫长链非编码RNA 肠道发育

小白链霉菌全细胞转化L-赖氨酸合成ε-聚赖氨酸的体系构建与优化

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食品与发酵工业 2024年第1期50卷 29-36页

作者：朱道君刁文娇张佳微王靓张宏建张建华陈旭升江南大学生物工程学院江苏无锡214122 工业生物技术教育部重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122

小白链霉菌(Streptomyces albulus)是天然抗菌肽ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)的主要生产菌株。为了提高小白链霉菌生产ε-PL效率,该文构建并优化了全细胞转化L-赖氨酸合成ε-PL体系:葡萄糖质量浓度80 g/L,菌龄12 h,反应温度30℃... 详细信息

小白链霉菌(Streptomyces albulus)是天然抗菌肽ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)的主要生产菌株。为了提高小白链霉菌生产ε-PL效率,该文构建并优化了全细胞转化L-赖氨酸合成ε-PL体系:葡萄糖质量浓度80 g/L,菌龄12 h,反应温度30℃,L-赖氨酸质量浓度15 g/L,柠檬酸浓度15 g/L,初始反应p H 4.0,硫酸铵质量浓度6 g/L,湿菌体量为1900 g/L。基于该转化体系,实现小白链霉菌在96 h合成ε-PL产量和底物转化率达到13.80 g/L和38.9%,分别是常规摇瓶发酵的4.1、3.2倍。最后,在小白链霉菌中异源表达来自大肠杆菌的L-赖氨酸特异性通透蛋白基因lysp,获得的重组菌*** OE-lysp实现L-赖氨酸利用能力和底物转化率较出发菌株分别提升26%和33%,ε-PL产量增加至17.21 g/L,约为常规摇瓶发酵ε-PL产量的6.4倍,这是文献报道的最高摇瓶规模ε-PL产量。该研究结果一方面说明了通过全细胞转化L-赖氨酸生产ε-PL的可行性,另一方面为***转化大宗氨基酸L-赖氨酸生产高值ε-PL奠定了坚实的技术基础,具有重要的理论意义和经济价值。

关键词：小白链霉菌 ε-聚赖氨酸全细胞转化异源表达 L-赖氨酸通透蛋白

大肠杆菌Nissle 1917的多组学分析及其产微菌素的功能验证

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微生物学报 2024年第9期64卷 3238-3252页

作者：汤佳冰张颖叶佳微张显饶志明徐美娟江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

【目的】探究益生大肠杆菌Nissle 1917(Escherichia coli Nissle 1917,EcN)与模式菌株的代谢及转录差异,为构建工程菌株EcN提供参考,进一步推动食品安全菌株EcN的应用。【方法】软件分析比较EcN和模式菌株BL21(DE3)、W3110的基因组、转... 详细信息

【目的】探究益生大肠杆菌Nissle 1917(Escherichia coli Nissle 1917,EcN)与模式菌株的代谢及转录差异,为构建工程菌株EcN提供参考,进一步推动食品安全菌株EcN的应用。【方法】软件分析比较EcN和模式菌株BL21(DE3)、W3110的基因组、转录组差异,并通过质粒构建表达验证;在BL21(DE3)中质粒表达EcN来源的微菌素(microcin)并进行抑菌效果验证。【结果】共挖掘出904个差异编码基因。同时以不同碳源为底物分析验证了不同菌株在碳源吸收利用方面的差异,以启动子Pflic在不同菌株中的表达情况验证了转录调控上的差异;最终构建的微菌素重组菌株在培养12 h时,抑菌率提高了30.3%。【结论】研究一定程度上阐明了EcN的代谢特性及其与模式菌株的转录差异,并为微菌素作为窄谱治疗药物来抑制肠道病原体和减少肠细菌水华的研究提供了思路。

关键词：大肠杆菌 Nissle 1917 多组学分析微菌素

东南极达尔克冰川−183 m深处冰层融水细菌多样性研究

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微生物学报 2024年第6期64卷 1864-1875页

作者：刘梦泽崔鸿鹏李冰宫达范晓鹏徐健荆晓艳王琛蒋宏忱中国地质大学(北京)海洋学院北京100083 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 吉林大学极地研究中心吉林长春130061 中国科学院青岛生物能源与过程研究所山东青岛266101

【目的】目前对于南极冰层微生物研究较少,而且研究手段多为纯培养和高通量测序,对于其中的微生物群落多样性仍知之甚少。本研究拟研究东南极达尔克冰川冰层中微生物群落组成。【方法】采用纯培养法、单细胞分选和高通量测序3种方法对... 详细信息

【目的】目前对于南极冰层微生物研究较少,而且研究手段多为纯培养和高通量测序,对于其中的微生物群落多样性仍知之甚少。本研究拟研究东南极达尔克冰川冰层中微生物群落组成。【方法】采用纯培养法、单细胞分选和高通量测序3种方法对东南极达尔克冰川冰层微生物进行研究,探究该生境中微生物的群落组成。【结果】从达尔克冰川中分离出10门19纲94属。其中,变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)为优势纲,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)为优势属,结果显示冰层中存在较为丰富的微生物多样性。其中,纯培养法分离出25株细菌。单细胞分选方法分离得到24株细菌。高通量测序共得到55183条序列,聚类出116个操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)。3种研究方法得出的优势种群不尽相同。通过单细胞分选和纯培养法共获得7株细菌,它们与数据库最近源16S rRNA基因序列的相似度小于98.65%,其中有2株菌株与最近源16S rRNA基因序列的相似度小于95.00%,推测可能有2个潜在新属,5个潜在新种。【结论】本研究通过纯培养法、单细胞分选以及高通量测序3种方法对东南极达尔克冰川冰层微生物多样性进行研究发现,该生境中细菌多样性复杂。对比3种方法,其各有优势和局限性。这意味着结合使用多种研究方法研究微生物多样性,可获得更加全面的微生物群落组成。研究结果可为挖掘南极微生物资源提供数据基础。

关键词：达尔克冰川细菌多样性培养单细胞分选高通量测序

热带假丝酵母β-紫罗兰酮工程菌的构建及其发酵优化

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食品与发酵工业 2024年第13期50卷 9-15页

作者：徐洁夏媛媛沈微杨海泉陈献忠江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

β-紫罗兰酮是一种来源于植物的不规则单萜化合物,具有良好的驱虫、抗菌、抗癌和抗氧化等生物活性,广泛应用于农业、食品、医药和香精香料等行业。热带假丝酵母是潜在的萜类高效合成底盘细胞。为了提高β-紫罗兰酮产量,该研究在课题组... 详细信息

β-紫罗兰酮是一种来源于植物的不规则单萜化合物,具有良好的驱虫、抗菌、抗癌和抗氧化等生物活性,广泛应用于农业、食品、医药和香精香料等行业。热带假丝酵母是潜在的萜类高效合成底盘细胞。为了提高β-紫罗兰酮产量,该研究在课题组前期构建的β-紫罗兰酮工程菌的基础上,通过酶的亚细胞区室组合,构建了一株β-紫罗兰酮合成关键基因PhCCD1,同时在其胞质、过氧化物酶体和脂滴表达的β-紫罗兰酮工程菌PCL-01;然后,对其摇瓶发酵培养基装液量、培养基碳氮比、发酵温度和辅因子Fe^(2+)浓度等条件进行优化;最后进行5 L发酵罐小试。工程菌PCL-01的β-紫罗兰酮摇瓶产量为152.4 mg/L,较出发菌株增加50%;经过摇瓶发酵优化,β-紫罗兰酮产量为185.8 mg/L,提升22%;最后,在5 L发酵罐上可达403.9 mg/L。该研究对于其他萜类物质合成的菌株代谢改造具有借鉴意义,亦可为其他菌种发酵性能的研究提供参考价值。

关键词：热带假丝酵母 β-紫罗兰酮亚细胞器工程过氧化物酶体脂滴发酵优化补料分批发酵

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一株李维斯链霉菌的鉴定及其抗病促生性能

微生物学报 2024年

作者：黄军唐滢黄彬彬李晔张翠央郭照辉刘清术湖南省微生物研究院湖南省农用微生物应用工程技术研究中心国家植保微生物种质资源库(湖南)

【目的】探究一株李维斯链霉菌的抗病促生性能，鉴定其抑菌活性成分。【方法】从耐旱稗草根际分离到一株能抑制多种病原真菌及细菌的链霉菌，通过形态及16S rRNA基因序列分析对菌株进行鉴定；液相色谱及高分辨质谱鉴定活性物质成分；二... 详细信息

【目的】探究一株李维斯链霉菌的抗病促生性能，鉴定其抑菌活性成分。【方法】从耐旱稗草根际分离到一株能抑制多种病原真菌及细菌的链霉菌，通过形态及16S rRNA基因序列分析对菌株进行鉴定；液相色谱及高分辨质谱鉴定活性物质成分；二代Illumina与三代Nanopore测序技术进行全基因组测序；antiSMASH分析活性成分生物合成基因簇。【结果】李维斯链霉菌L2的菌体及发酵液能高效抑制革兰氏阳性菌及多种植物病原真菌的生长，能在铬天青平板（chrome azurol sulphonate， CAS）上产生较大的噬铁圈，还具有较好的产吲哚乙酸（indole-3-acetic acid， IAA）的能力。其抑菌活性成分的m/z为537.102 0 [M+H]+(calcd for C27H20O12， 537.103 5， 2.2×10-6)，523.086 3 [M+H]+(calcd for C26H18O12， 523.087 8， 2.9×10-6)，分别与鲁霉素α、β、γ的精确分子量相符，误差小于五百万分之一，其高效液相色谱保留时间与鲁霉素标准品一致。该菌基因组总长8.8 Mb，预测编码有鲁霉素等32个次级代谢产物生物合成基因簇。【结论】李维斯链霉菌L2具有较好的抗病促生性能，适宜进一步开发为生防菌剂，其抑菌活性成分为鲁霉素。

关键词：李维斯链霉菌植物根际促生菌鲁霉素抗病促生

表达元件优化促进重组胶原蛋白在谷氨酸棒杆菌中的表达

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食品与发酵工业 2024年第14期50卷 1-9页

作者：程逸凡张萌许菲江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

重组胶原蛋白是一种具有广泛应用潜力的生物材料,近年来引起了生物医学、组织工程等众多领域的关注。胶原蛋白的3股螺旋结构赋予其独特的生物学功能和生物相容性,但也增加了其在微生物系统中表达的复杂性。该研究以细菌胶原蛋白V-B作为... 详细信息

重组胶原蛋白是一种具有广泛应用潜力的生物材料,近年来引起了生物医学、组织工程等众多领域的关注。胶原蛋白的3股螺旋结构赋予其独特的生物学功能和生物相容性,但也增加了其在微生物系统中表达的复杂性。该研究以细菌胶原蛋白V-B作为模式蛋白,通过对表达元件的优化,促进重组胶原蛋白在谷氨酸棒杆菌中的表达。首先通过启动子筛选和发酵时长优化,获得介导V-B表达的最优启动子tac-R0。接着利用RBS calculator设计核糖体结合位点(ribosomal binding site,RBS)和间隔序列(aligned spacing,AS)的突变文库,得到与tac-R0启动子搭配组合的最优RBS和AS,使V-B的产量提高至514 mg/L。此外,通过多基因表达盒的串联组合策略,将多个目的基因串联,最终V-B的产量较初始水平提高了8.4倍,达697 mg/L,该研究为重组胶原蛋白的工业化生产提供了基础。

关键词：重组胶原蛋白谷氨酸棒杆菌启动子核糖体结合位点串联表达