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贝莱斯芽孢杆菌FH-1通过调控特定时空的土壤微生物组促进水稻苗生长

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微生物学通报 2024年第7期51卷 2381-2410页

作者：代诗佳王敬敬魏茉庞琰杨杨许世武黄志勇天津科技大学生物工程学院天津300457 中国科学院天津工业生物技术研究所天津工业生物系统与过程重点实验室天津300308 国家合成生物技术创新中心天津300308 农用微生物与药肥创制兵团重点实验室新疆石河子832000

【背景】以植物根际促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)为核心的微生物肥料是实现农业可持续发展的重要途径。【目的】以前期获得的一株可显著促进水稻生长的贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)FH-1为研究对象,运用... 详细信息

【背景】以植物根际促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)为核心的微生物肥料是实现农业可持续发展的重要途径。【目的】以前期获得的一株可显著促进水稻生长的贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)FH-1为研究对象,运用盆栽试验和高通量测序技术,在时空尺度上系统研究了其在复杂土壤系统中的演变规律及其促进水稻生长的微生物生态学机制。【方法】将贝莱斯芽孢杆菌FH-1接种水稻盆栽,在时间和空间尺度分别采取水稻和根际土壤样品,利用直尺和天平测定水稻的株高和植株干重。提取根际土壤DNA后,利用16S rRNA基因扩增子测序解析水稻根际土壤的微生物群落组成,进一步使用Spearman相关统计分析研究水稻-微生物之间的相关性。【结果】接种后第0天,处理组(F)与对照组(CK)间水稻无显著差异。随着时间推移,F组对水稻的促生效果越来越明显。接种后第20天F组中水稻株高和干重分别比CK组高6.02%和12.52%(P生物群落结构和功能促进水稻苗的早期生长。

关键词：植物根际促生菌贝莱斯芽孢杆菌土壤微生物群落时间空间水稻

CRISPR/Cas9编辑系统在微生物天然产物研究中的应用

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合成生物学 2024年第3期5卷 658-671页

作者：惠真唐啸宇香港科技大学理学院化学系清水湾校区中国香港999077 深圳湾实验室化学生物学研究所广东深圳518132

微生物作为天然产物的巨大宝库,一直以来都是研究人员挖掘和开发新的活性化合物的重要来源。目前,利用基因编辑工具发现、生物合成和代谢调控天然产物的研究方法受到该领域研究者的广泛关注。CRISPR/Cas9遗传编辑系统以其独特的灵活靶... 详细信息

微生物作为天然产物的巨大宝库,一直以来都是研究人员挖掘和开发新的活性化合物的重要来源。目前,利用基因编辑工具发现、生物合成和代谢调控天然产物的研究方法受到该领域研究者的广泛关注。CRISPR/Cas9遗传编辑系统以其独特的灵活靶向优势克服了其他遗传编辑方法常见的对序列同源或位点限制,简化了实验步骤,提高了实验效率,促进了天然产物研究领域的发展。本文主要介绍CRISPR/Cas9系统在微生物天然产物发现、生物合成和工程改造方面的应用,分别从CRISPR/Cas9系统的发展、天然产物生物合成基因簇的克隆和遗传编辑、天然产物结构衍生化和代谢调节、沉默天然产物基因簇的激活这几个方面阐述CRISPR/Cas9系统在微生物天然产物研究领域的优势。最后,针对CRISPR/Cas9系统无法克服的重组效率和宿主适应性问题提供了可行的解决思路。相信随着合成生物学和信息技术的发展,越来越多的与CRISPR/Cas9系统相关的遗传操作工具和方法会被开发,将不断推动天然产物领域的发展进步。

关键词： CRISPR/Cas9 天然产物微生物合成生物学异源表达结构衍生化启动子工程代谢工程

转录组学分析月桂酸单甘油酯对HepG2细胞脂代谢的调节作用

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中国食品学报 2024年第8期24卷 101-111页

作者：林萌慧刘畅黄佳敏冯凤琴 Le Thanh Ninh 蔡海莺浙江科技学院生物与化学工程学院杭州3100232 浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州3100583 新加坡国立大学食品科学与技术系新加坡119077

为阐明月桂酸单甘油酯(GML)调节脂代谢的具体靶点和信号通路,本研究通过GML处理油酸诱导的肝脏肿瘤细胞HepG2高脂模型,结合生物信息学预测和细胞转录组测序分析GML对肝细胞脂代谢的调节作用及其潜在靶点和机制。生物信息学分析显示:通过... 详细信息

为阐明月桂酸单甘油酯(GML)调节脂代谢的具体靶点和信号通路,本研究通过GML处理油酸诱导的肝脏肿瘤细胞HepG2高脂模型,结合生物信息学预测和细胞转录组测序分析GML对肝细胞脂代谢的调节作用及其潜在靶点和机制。生物信息学分析显示:通过GML潜在靶点的GO和KEGG富集分析,分别获得信号通路519个和144条(P研究为探索功能性油脂成分改善高脂膳食脂代谢紊乱的作用和机制提供一定的理论参考。

关键词：月桂酸单甘油酯脂肪酸氧化脂代谢分子对接低氧诱导因子1α

细胞外基质微环境在心脏纤维化发生发展中的作用和机制

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医用生物力学 2024年第S1期 352-353页

作者：樊永亮霍云龙深港产学研基地(北京大学香港科技大学深圳研修院)心血管影像与介入医疗器械工程实验室上海交通大学生命科学技术学院力学生物学研究所

目的心脏纤维化与细胞力学微环境关系密切,生物力学刺激通过力学信号转导调控细胞生物功能,促进心脏纤维化的发生发展。本研究的目的是研究巨噬细胞Piezo1在心脏纤维化中的功能。方法对公共数据库心力衰竭数据进行生物信息学分析,该...

目的心脏纤维化与细胞力学微环境关系密切,生物力学刺激通过力学信号转导调控细胞生物功能,促进心脏纤维化的发生发展。本研究的目的是研究巨噬细胞Piezo1在心脏纤维化中的功能。方法对公共数据库心力衰竭数据进行生物信息学分析,该项研究选择8周龄的SPF级雄性C57BL/6J小鼠为研究对象,随机分成对照组和试验组,每组3只。对照组给予普通饲料以及饮水喂养,试验组予以高脂饲料(含60%脂肪)以及含0.5 g/L Nω-硝基-L-精氨酸甲酯盐酸盐(Nω-nitro-Larginine methyl ester hydrochloride,L-NAME)的饮水。持续饲喂4周,成功构建心力衰竭HFp EF模型,采集心脏组织进行单细胞转录组测序,数据下机后使用Cellranger软件进行定量,对捕获的高质量细胞使用经典的细胞Marker进行细胞注释。结果本研究共定义了包括成纤维细胞(Dcn)、内皮细胞(Pecam1)和M1型巨噬细胞(Cd86)在内的10类主要细胞类型;其中HFp EF试验组心脏中的心肌成纤维细胞表现出高代谢和高纤维化表型;Piezo1基因在HFp EF试验组的M1型巨噬细胞特异性高表达。结论本研究对公共数据进行深入分析,明确了分泌促炎性细胞因子和趋化因子的M1巨噬细胞在心脏纤维化发生发展过程中扮演重要角色,靶向Piezo1通道可能是治疗心脏纤维化的潜在策略。

关键词：

基于相干光调控的无透镜光纤成像及其应用(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第6期61卷 25-53页

作者：程圣福仲天庭胡子敏李浩然赖溥祥香港理工大学生物医学工程学系中国香港香港理工大学光子技术研究院中国香港香港理工大学深圳研究院广东深圳518063

基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展,有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控,该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响,在无需光纤末端... 详细信息

基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展,有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控,该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响,在无需光纤末端透镜或扫描器件的情况下实现高分辨率的聚焦、成像及相关应用。此外,在无透镜光纤内窥成像或图像传输等场景下,通过构建物理或深度学习模型,从光纤输出测量中也能实现物体信息重建。对相干光纤无透镜成像技术的发展进行综述,首先说明无透镜光纤成像的基础原理,并从主动波前调控和被动目标重建这两类角度阐述无透镜光纤成像方法,接着介绍一些先进光纤成像模态和技术,列举光纤成像相关应用,最后分析该领域所面临的挑战,总结并展望其进一步发展方向和应用前景。

关键词：多模光纤多芯光纤波前整形内窥成像光学显微成像深度学习

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深层生物组织光学技术发展及其应用(特邀)

中国激光 2024年第1期51卷 330-353页

作者：赖溥祥赵麒周颖颖程圣福胡子敏李焕浩余志鹏黄夏子姚靖庞未然李浩然黄浩梵李文钊郑源东王志远袁楚琪仲天庭香港理工大学生物医学工程系中国香港九龙999077 香港理工大学深圳研究院广东深圳518055 香港理工大学光子技术研究院中国香港九龙999077 香港理工大学体育科技研究院中国香港九龙999077

光学技术在生物医学中扮演着越来越重要的角色,其非电离辐射、高分辨率、高对比度和对生物组织异变高度灵敏等特性使其非常适用于生物组织的研究,包括成像、传感、治疗、刺激以及控制等。然而由于光折射因子在生物组织中的分布是不均匀... 详细信息

光学技术在生物医学中扮演着越来越重要的角色,其非电离辐射、高分辨率、高对比度和对生物组织异变高度灵敏等特性使其非常适用于生物组织的研究,包括成像、传感、治疗、刺激以及控制等。然而由于光折射因子在生物组织中的分布是不均匀的,光在生物组织中的传播会受到很强的散射影响,故纯光学技术的穿透深度和空间分辨率是“鱼和熊掌不可兼得”;高分辨率光学成像应用仅限于样品浅表层,当成像深度增加时分辨率急剧下降。实现光在深层生物组织里的高分辨率成像或应用是人们期盼已久的目标。近年来,为解决这一问题,研究者提出了不同的方法,例如切换到更长的光波长以减小组织散射系数,在信号检测时将漫射光转换为散射不明显的超声信号,逆转或者预先补偿由光的多次散射所带来的相位畸变,或借助光纤等微创光学通道实现深层生物组织的高分辨率光学成像、刺激等。基于团队在深层生物组织光学相关领域多年的耕耘,从光在生物组织中的传播特性出发,梳理和总结了近年来研究人员在光-声结合和光学波前整形技术等方面展开的诸多探索,以及在生物组织操控、成像、光学计算以及人工智能等领域中的应用尝试。虽然尚有诸多不足,但随着硬件设备的更新和计算技术的发展,在不远的将来有望实现活体深层生物组织光学高分辨率应用。在这一求索过程中,新方法和新能力将不断激发新的应用灵感,为光学尤其是生物医学光子学带来全新的理念和机遇。

关键词：生物光学光学成像生物医学光子学深层组织光学波前整形光声成像

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羟丙基-β-环糊精对肉桂乌龙茶香气的保护

食品工业科技 2024年第16期45卷 129-137页

作者：徐艳群黄静吴梓青谭南峰徐嘉忆陈佳叶田王根女龙丹许勇泉罗自生恒枫食品科技有限公司浙江杭州311200 浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310058 中国农业科学院茶叶研究所浙江杭州310008

乌龙茶因香气浓郁而深受消费者喜爱,然而乌龙茶产品等在加工贮藏中香气损耗严重,亟需开发对应的香气分子稳态化技术。本研究采用旋转锥体柱蒸馏技术萃取了肉桂乌龙茶中的挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs),利用气相色... 详细信息

乌龙茶因香气浓郁而深受消费者喜爱,然而乌龙茶产品等在加工贮藏中香气损耗严重,亟需开发对应的香气分子稳态化技术。本研究采用旋转锥体柱蒸馏技术萃取了肉桂乌龙茶中的挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs),利用气相色谱-离子迁移谱检测技术,探究了羟丙基-β-环糊精对肉桂乌龙茶VOCs萃取液贮藏过程中香气损耗的抑制作用。结果表明,乌龙茶VOCs萃取液在常温(25℃)贮藏7、21、42 d后,添加羟丙基-β-环糊精的样品(处理组)中分别有39、37、35种VOC含量显著(P技术对于热加工过程中的乌龙茶的香气分子也具有保护作用。综上,羟丙基-β-环糊精是肉桂乌龙茶水基产品中香气分子的有效保香剂。

关键词：肉桂乌龙茶挥发性香气成分羟丙基-β-环糊精贮藏稳定性热稳定性

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肠芯片在宿主-微生物互作中的研究进展

生物工程学报 2024年第9期40卷 2916-2933页

作者：李向阳史鹏程张乐王慧尤晓颜赵国屏河南科技大学食品与生物工程学院河南洛阳471023 中国科学院天津工业生物技术研究所天津300308 中国科学院上海植物生理生态研究所上海200032 中国科学院上海营养与健康研究所上海200031 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055

人体肠道是一个复杂的生态系统,富含多样的微生物群落,这些微生物群落在营养吸收、药物代谢和机体免疫等方面发挥着关键作用。随着微流控技术和器官芯片技术的不断发展,肠芯片已经成为模拟宿主-微生物互作的有力工具。这些微型化的生物... 详细信息

人体肠道是一个复杂的生态系统,富含多样的微生物群落,这些微生物群落在营养吸收、药物代谢和机体免疫等方面发挥着关键作用。随着微流控技术和器官芯片技术的不断发展,肠芯片已经成为模拟宿主-微生物互作的有力工具。这些微型化的生物系统能够在体外模拟人体肠道的复杂生理环境,为研究肠道微生物与宿主之间的相互作用提供了一个独特的平台。本文首先介绍了人体肠道的生理特点,总结了微流控器官芯片集成多细胞组分、生物流体、氧气梯度、机械力学等微环境因素在体外重塑肠道微生理系统的优势,阐述了衡量体外肠芯片构建成功与否的关键性能指标,并综述了芯片上的肠-微生物互作模型在肠道微生态研究、疾病模拟和药物评价方面的研究进展,最后讨论了其局限性和未来的发展趋势,以期为应用肠芯片深入研究肠道微生物与宿主的相互作用提供参考。

关键词：肠道微流控肠芯片宿主-微生物互作病理生理学

基于相干光调控的无透镜光纤成像及其应用（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第6期 35-63页

作者：程圣福仲天庭胡子敏李浩然赖溥祥香港理工大学生物医学工程学系香港理工大学光子技术研究院香港理工大学深圳研究院

基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展，有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控，该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响，在无需光纤末... 详细信息

基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展，有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控，该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响，在无需光纤末端透镜或扫描器件的情况下实现高分辨率的聚焦、成像及相关应用。此外，在无透镜光纤内窥成像或图像传输等场景下，通过构建物理或深度学习模型，从光纤输出测量中也能实现物体信息重建。对相干光纤无透镜成像技术的发展进行综述，首先说明无透镜光纤成像的基础原理，并从主动波前调控和被动目标重建这两类角度阐述无透镜光纤成像方法，接着介绍一些先进光纤成像模态和技术，列举光纤成像相关应用，最后分析该领域所面临的挑战，总结并展望其进一步发展方向和应用前景。

关键词：多模光纤多芯光纤波前整形内窥成像光学显微成像深度学习