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水稻细菌性条斑病的研究进展

南京农业大学学报 2024年

作者：陈贤汤宝赵延存刘凤权江苏省农业科学院植物保护研究所江苏省食品质量安全重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地根特大学生物科学工程学院植物和作物系

水稻细菌性条斑病（以下简称水稻细条病）是我国重要的植物检疫性病害之一，对我国南方及东南亚国家的水稻生产形成严重威胁。近年来，水稻细条病在华东、华中等稻区的发生流行呈上升趋势，有些稻区的水稻细条病危害程度甚至已超过水稻... 详细信息

水稻细菌性条斑病（以下简称水稻细条病）是我国重要的植物检疫性病害之一，对我国南方及东南亚国家的水稻生产形成严重威胁。近年来，水稻细条病在华东、华中等稻区的发生流行呈上升趋势，有些稻区的水稻细条病危害程度甚至已超过水稻白叶枯病。种植抗病品种被认为是防控水稻细条病最为经济、环保且高效的策略之一。然而，有关水稻细条病抗病品种的应用尚未见报道。目前，化学防治仍是生产上水稻细条病主要的应急防控措施之一。水稻细条病的绿色防控水平取决于水稻细条病菌致病性、及时精准用药和水稻抗病性的遗传基础研究水平。本文简要概述了水稻细条病的历史、发生和流行现状，归纳了致病基因和抗病基因的类型及二者互作机制，总结了主要防治措施，旨在为水稻细条病的绿色防控提供理论指导。

关键词：水稻细菌性条斑病抗病基因致病基因绿色防控

威克汉姆西弗酵母遗传操作系统的建立及其合成四乙酰基植物鞘氨醇的应用

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生物工程学报 2024年

作者：刘浏尹正安潘力华南理工大学生物科学与工程学院

威克汉姆西弗酵母(Wickerhamomyces ciferrii)是一种异宗生殖的非常规酵母，能够大量生产并分泌四乙酰基植物鞘氨醇（tetraacetyl phytosphingosine， TAPS）。本研究通过选取2个自主复制元件(CEN、2μ)并挖掘11个内源启动子元件以建立... 详细信息

威克汉姆西弗酵母(Wickerhamomyces ciferrii)是一种异宗生殖的非常规酵母，能够大量生产并分泌四乙酰基植物鞘氨醇（tetraacetyl phytosphingosine， TAPS）。本研究通过选取2个自主复制元件(CEN、2μ)并挖掘11个内源启动子元件以建立威克汉姆西弗酵母中的遗传操作系统，发现过量表达鞘脂代谢内部途径的Syr2和Lcb2能显著提高TAPS的产量。同时使用逆转录聚合酶链式反应(reverse transcription-polymerase chain reaction， RT-PCR)和流式细胞术建立了威克汉姆西弗酵母单倍体交配型鉴定方法，从双倍体ATCC14091出发，筛选到5株单倍体菌株。其中a-型单倍体W.c 140生产TAPS水平最高，产量达到4.74 mg/g，滴度达到32.61 mg/L。使用常压室温等离子体诱变(atmospheric and room temperature plasma， ARTP)技术和本研究构建的遗传操作技术获得诱变菌株W.c 140-A9和W.c 140-A11及过表达重组菌株W.c 140 OELcb2和W.c 140 OESyr2。与出发株W.c 140相比，诱变株TAPS产量分别提高了61.39%和67.09%。过表达重组菌株产量提高至原来的2.24和2.56倍，达到10.60 mg/g和12.14 mg/g，超过了双倍体ATCC14091的产量。本研究所构建的遗传操作系统和获得的出发菌株为后续在威克汉姆西弗酵母中建立更多遗传工程技术奠定了基础。

关键词：威克汉姆西弗酵母四乙酰基植物鞘氨醇鞘脂代谢启动子筛选单倍体筛选

利用光驱动的生物杂合系统实现CO_(2)转化生产化学品

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 294-303页

作者：干雅梅柴甜甜张健高聪宋伟吴静刘立明陈修来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 江南大学生命科学与健康工程学院江苏无锡214122

太阳能作为清洁能源之一,为缓解化石燃料枯竭和温室气体排放等问题提供了一种高效、经济、可持续的解决方案.自然界中的植物和光合微生物通过自身的光合系统收集并转化太阳能,从而生产生物燃料和生物化学品.然而,由于自然光合系统存在... 详细信息

太阳能作为清洁能源之一,为缓解化石燃料枯竭和温室气体排放等问题提供了一种高效、经济、可持续的解决方案.自然界中的植物和光合微生物通过自身的光合系统收集并转化太阳能,从而生产生物燃料和生物化学品.然而,由于自然光合系统存在光吸收范围相对较窄、光生电子在传输过程中易损耗等问题,限制了太阳能到化学品的转化效率.为了解决上述难题,科研人员模仿自然光合作用中的关键部分,探索构建人工光合系统,相关研究引起了广泛关注.本文通过将碲化镉量子点(CdTe QDs)与大肠杆菌(***)相耦合,构建了一种光驱动无机-生物杂合系统(IBPHS),用于捕获太阳能并驱动CO_(2)转化合成高价值化学品.该系统主要由光催化模块和生物催化模块组成.在光催化模块中,通过生物合成CdTe QDs进行光能捕获,并将其转化为电子.通过敲除***的Cd2+外排蛋白(ZNTA)编码基因,实现了***胞内Cd2+过量积累.通过“时空耦合”方式,并借助共聚焦显微镜、高分辨率透射电镜和X射线能谱分析,确认了CdTe QDs在***胞内的组装合成.利用紫外-可见分光光度计研究了光催化模块对光子的吸收能力.结果表明,光催化模块的吸收峰位于400-420 nm.利用瞬时光电流,评估了光催化模块的光生电子能力.实验发现,该模块可以产生0.07μA光电流,表明完成了光催化模块的构建.在生物催化模块中,将光催化模块产生的电子用于还原NAD+再生NADH.采用NADH生物传感器,分析了***胞内NADH含量,结果表明,在蓝光照射下***胞内NADH含量比黑暗条件下提高了5.1倍.在此基础上,通过表达NADH依赖型乳酸脱氢酶(LDH)将丙酮酸还原为乳酸,在蓝光光照下乳酸积累量达到了0.44 g/L,而黑暗条件下无乳酸积累,从而验证了生物催化模块的有效性.基于光催化模块和生物催化模块,进一步组装构建了IBPSH,用于驱动CO_(2)还原合成甲酸和丙酮酸.在蓝光照射下,IBPHS能够合成0.65 g/L甲酸和0.18 g/L丙酮酸,其CO_(2)利用速率分别达到51.98 mg/gDCW/h和21.92 mg/gDCW/h,超过了光合细菌.综上所述,本文利用光催化模块与生物催化模块相耦合的方式,组装构建了一种新型的人工光合系统,实现了光驱动CO_(2)还原合成高附加值化学品,为理性设计材料-生物杂合系统提供了借鉴,同时也为挖掘绿色生物制造潜力、开发太阳能化学制造平台提供参考.

关键词：人工光合系统 CO_(2)利用光能转换 CdTe生物合成 NADH再生

植物乳杆菌及模仿葡萄球菌对发酵鱼肉糜质构及持水力的影响

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食品与发酵工业 2024年

作者：纪锡伟卢涵张香美范鑫洋刘程鹏车淇河北经贸大学生物科学与工程学院河北科技大学食品与生物学院

为进一步了解发酵鱼肉糜蛋白理化特性与质构、持水力之间的相关性，提高发酵鱼肉糜质量提供理论依据，该文测定了接种植物乳杆菌及模仿葡萄球菌后鲤鱼鱼肉糜在发酵及干燥后熟期间pH、挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-... 详细信息

为进一步了解发酵鱼肉糜蛋白理化特性与质构、持水力之间的相关性，提高发酵鱼肉糜质量提供理论依据，该文测定了接种植物乳杆菌及模仿葡萄球菌后鲤鱼鱼肉糜在发酵及干燥后熟期间pH、挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）、SDS-PAGE、肌原纤维蛋白的总巯基及二硫键含量、硫代巴比妥酸反应物值（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）、表面疏水性、质构（硬度、弹性、胶着性、咀嚼性）及持水力（离心损失）随时间的变化，并与自然发酵进行比较。结果发现在发酵及干燥后熟期间，接种发酵组鱼肉糜的pH、TBARS、TVB-N值显著低于自然发酵组，SDS-PAGE结果显示接种发酵组的肌球蛋白重链降解程度低于自然发酵组，而肌原纤维蛋白的总巯基、二硫键含量以及表面疏水性显著高于自然发酵组，同时接种发酵组鱼肉糜具有较高的硬度、咀嚼性和胶着性以及较低的离心损失。这说明接种发酵能够抑制鱼肉糜的蛋白氧化、降解及脂肪酸败，提高其蛋白的表面疏水性和二硫键含量，从而提升发酵鱼肉糜的质构及持水力。

关键词：鲤鱼鱼肉糜接种发酵蛋白质构持水力

根瘤菌中甲硫氨酸亚砜还原酶底物蛋白的筛选与相互作用验证

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微生物学报 2024年第3期64卷 780-794页

作者：韦曼丽姚演兰闭寒思郭荣兴何宝源李岚易弋黄翠姬佀再勇广西科技大学生物与化学工程学院广西柳州545006

根瘤菌在侵染豆科植物过程中会受到活性氧的氧化胁迫,含甲硫氨酸的蛋白质易被氧化成甲硫氨酸亚砜导致蛋白结构和功能改变,甲硫氨酸亚砜还原酶(methionine sulfoxide reductases,Msrs)能将甲硫氨酸亚砜还原成甲硫氨酸,恢复蛋白的结构和... 详细信息

根瘤菌在侵染豆科植物过程中会受到活性氧的氧化胁迫,含甲硫氨酸的蛋白质易被氧化成甲硫氨酸亚砜导致蛋白结构和功能改变,甲硫氨酸亚砜还原酶(methionine sulfoxide reductases,Msrs)能将甲硫氨酸亚砜还原成甲硫氨酸,恢复蛋白的结构和功能。前期在华癸中慢生根瘤菌(Mesorhizobium huakuii)7653R基因组中发现有4个Msrs和抗氧化压力密切相关,但其作用机制仍不清楚。【目的】通过筛选4个Msrs的相互作用底物,为阐明4个Msrs在*** 7653R中的作用机制提供证据。【方法】按照甲硫氨酸含量由高到低统计*** 7653R中所有蛋白的分布情况;利用蛋白互作网站预测获得4个Msrs的候选互作底物,将预测互作底物进行功能注释基因本体(gene ontology,GO)分析和京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)代谢通路分析;通过细菌双杂交初步验证它们之间的相互作用。【结果】甲硫氨酸含量百分数分布基本呈正态分布形式,位于中间百分数的蛋白最多,位于两边的蛋白较少;筛选获得有6个抗氧化酶和6个转录调控因子是4个Msrs的候选互作底物;细菌双杂交显示,有2个抗氧化酶和5个转录调控因子确实和4个Msrs存在不同程度的相互作用。【结论】为阐明Msrs在根瘤菌*** 7653R中抵抗氧化压力的作用机制提供了证据,为揭示根瘤菌抵抗活性氧提供了新的思路和方向。

关键词：活性氧甲硫氨酸亚砜还原酶根瘤菌氧化胁迫细菌双杂交互作底物

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蜗牛酶对酸枣叶醇提物生物活性的影响

武汉大学学报(理学版) 2024年

作者：张菊周春伶余梦媛张冉冉田溪贾东升河北经贸大学生物科学与工程学院河北省农林科学院经济作物研究所

采用蜗牛酶对酸枣叶醇提物进行酶解，比较了酶解前后样品的体内外活性差异，并结合超高效液相色谱-质谱联用技术（UPLC-MS）进行成分分析，以揭示蜗牛酶对酸枣叶醇提物生物活性的影响。结果显示，酶解后的酸枣叶醇提物在体内外均具有更... 详细信息

采用蜗牛酶对酸枣叶醇提物进行酶解，比较了酶解前后样品的体内外活性差异，并结合超高效液相色谱-质谱联用技术（UPLC-MS）进行成分分析，以揭示蜗牛酶对酸枣叶醇提物生物活性的影响。结果显示，酶解后的酸枣叶醇提物在体内外均具有更好的抗氧化活性，且神经保护作用显著。蜗牛酶主要影响了酸枣叶中黄酮、有机酸、苯丙素、糖类等化合物的含量；酸枣叶醇提物的生物活性与黄酮苷元、二羟基苯甲酸、简单苯丙素、糖酸等化合物的含量呈正相关。据此推测，蜗牛酶通过断裂酸枣叶中化合物的糖苷键增加有效活性成分含量，从而提高其生物活性。

关键词：酸枣叶酶解抗氧化活性神经保护

山兰米醋发酵过程中理化指标及挥发性风味物质的变化规律

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食品与发酵工业 2024年第5期50卷 108-115,I0002-I0004页

作者：吴晓茜钟秋平张云竹海南大学食品科学与工程学院海南海口570228 海南大学生物医学工程学院海南海口570228

以山兰黄酒为原料,添加醋酸菌发酵制备山兰米醋,分析测定其理化指标,并采用HPLC法和顶空固相微萃取气质联用法测定山兰米醋发酵过程中的游离氨基酸、有机酸和风味代谢物,分析其发酵过程中的变化规律。结果表明,山兰米醋发酵期间理化性... 详细信息

以山兰黄酒为原料,添加醋酸菌发酵制备山兰米醋,分析测定其理化指标,并采用HPLC法和顶空固相微萃取气质联用法测定山兰米醋发酵过程中的游离氨基酸、有机酸和风味代谢物,分析其发酵过程中的变化规律。结果表明,山兰米醋发酵期间理化性质变化较大,发酵过程中总酸含量逐渐增加,而pH值呈现缓慢下降趋势。在山兰米醋发酵过程中,共检测到27种有机酸,其中乳酸和乙酸的含量较高,是米醋中主要的有机酸成分。游离氨基酸总含量在发酵的中期较高,成品米醋中呈味分布为甜味氨基酸>苦味氨基酸>鲜味氨基酸,甜味最为明显。基于主成分分析和正交偏最小二乘法判别分析发现,发酵不同阶段的代谢物差异较大,共检测到41种差异代谢物。通过对差异代谢物的代谢途径进行分析,筛选出17条关键代谢通路,且不同环境下的微生物代谢通路的富集程度最为显著,次生代谢产物的生物合成通路、植物次生代谢产物的生物合成通路和不饱和脂肪酸的生物合成通路的富集程度最高。

关键词：山兰米醋理化性质游离氨基酸有机酸风味物质

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重组大肠杆菌催化橙皮素合成新橙皮苷

生物工程学报 2024年第9期 3011-3024页

作者：张萱刘世柯曾伟主周景文侯颖天津科技大学生物工程学院江南大学生物工程学院

新橙皮苷是一种黄酮糖苷,广泛应用于食品和药品行业。目前新橙皮苷生产主要通过植物提取法,需要大量的有机溶剂,而生物转化法绿色环保、转化率高,具有较高的经济效益。本研究在大肠杆菌中引入拟南芥来源的糖基转移酶UGT73B2、葡萄来源... 详细信息

新橙皮苷是一种黄酮糖苷,广泛应用于食品和药品行业。目前新橙皮苷生产主要通过植物提取法,需要大量的有机溶剂,而生物转化法绿色环保、转化率高,具有较高的经济效益。本研究在大肠杆菌中引入拟南芥来源的糖基转移酶UGT73B2、葡萄来源的鼠李糖合酶VvRHM-NRS和柚子来源的鼠李糖转移酶Cm1,2RhaT,构建了新橙皮苷的生物合成路径。通过模块优化和糖基供体强化后,重组菌株在5 L发酵罐中合成新橙皮苷的产量达到4.64 g/L,底物橙皮素的摩尔转化率为45.8%,这是目前报道的微生物中异源合成新橙皮苷的最高产量。本研究为新橙皮苷高产菌株的构建与应用奠定了基础,也为代谢工程改造微生物生产其他黄酮糖苷提供了借鉴。

关键词：新橙皮苷黄酮糖苷二磷酸尿苷-葡萄糖大肠杆菌

基于深度学习和高斯过程回归的玉米冠下视觉导航路径提取方法

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农业机械学报 2024年第7期55卷 15-26页

作者：张伟荣陈学庚齐江涛周俊博李宁王硕吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130022 吉林大学生物与农业工程学院长春130022 石河子大学机械电气工程学院石河子832003

面对田间作业过程中大型机器机动性差及复杂场景下导航路径拟合精度差的问题,提出一种基于深度学习和高斯过程回归的玉米冠层下导航路径提取方法。首先,基于四足机器人采集玉米冠下作物行图像,对Mask R-CNN实例分割方法进行改进,在特征... 详细信息

面对田间作业过程中大型机器机动性差及复杂场景下导航路径拟合精度差的问题,提出一种基于深度学习和高斯过程回归的玉米冠层下导航路径提取方法。首先,基于四足机器人采集玉米冠下作物行图像,对Mask R-CNN实例分割方法进行改进,在特征融合网络引入简化路径增强特征金字塔网络(Simple path aggregation network,Simple-PAN),通过增加自底向上的路径增强模块和特征融合操作模块,提高图像上下文特征的融合能力。其次,以模型识别的冠下作物行目标为基础构建两侧区域分界线,计算可通行区域两侧下垂叶片的分布情况,优化基于加权平均的导航路径算法。对高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)算法进行改进,添加DotProduct线性核对曲线拟合进行优化,优化GPR方法的直线拟合效果。最后,在验证集上进行导航路径识别,计算不同方法拟合导航路径的平均偏差。试验结果表明,该算法能够适应玉米田中叶片遮挡根茎的情况,优化的Mask R-CNN模型具备更高的冠下目标分割精度,基于改进GPR算法拟合的导航线平均偏差为0.7像素,处理一帧分辨率为1280像素×720像素的图像平均耗时为227 ms,该算法能提供在玉米冠层下具备一定避障能力的导航路径,满足导航实时性和准确性的要求。结果可为田间智能农业装备的导航算法研究提供技术与理论支撑。

关键词：玉米冠下作物行深度学习视觉导航路径识别避障高斯过程回归

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