期刊,生物工程学报 2023年卷3期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

生物工程学报

主　　编：杨胜利

出版周期：月刊

国际刊号：1000-3061

电子邮箱：cjb@im.ac.cn

电　　话：010-64807509

邮政编码：100101

地　　址：北京朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所B401

生物工程学报/Journal Chinese Journal of BiotechnologyCSCD北大核心CSTPCD

查看更多>>《生物工程学报》是国内外公开发行的全国性学术期刊, 由中国科学院微生物研究所和中国微生物学会共同主办。主要报道生物工程研究的新发展、新成果、新技术。刊登的内容包括：基因工程、细胞工程、酶工程、生化工程、组织工程、生物信息、生物制药、生物芯片等。栏目设有：综述、研究报告、研究简报、技术与方法等。《生物工程学报》创刊于1985年。20多年来，本刊始终以推动生命技术发展和促进国家经济建设为宗旨，及时报道我国生物工程方面的重要研究成果, 有力地促进了国内在这一领域的学术交流，为科研教学和经济建设发挥了积极的作用。本刊已被美国<CA>,<BA>，<MEDLINE>,及<俄罗斯文摘>、中国生物学文摘、中国科学引文数据库、万方数据库、中国科技期刊光盘版等检索系统收录，是中国自然科学核心期刊。

正式出版

收录年代

解淀粉芽胞杆菌hemX基因缺失对血红素合成的影响

刘佳萌刘业学赵晨旭王稳航...

1119-1130页

查看更多>>摘要：血红素是一种广泛存在于生物体中的卟啉类化合物,具有多种生理功能.解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)具有易于培养、分泌表达能力较强等特点,是一种重要的工业菌株.为了筛选血红素合成的最优出发菌株,以不添加和添加5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid,ALA)的方式,对实验室保藏菌株进行筛选,发现不添加ALA时,菌株BA、BA△6、BA△6△sigF的血红素产量无明显差别;然而添加ALA后,BA△6△sigF的血红素产量和比生产能力均为最高,分别达到200.77 μmol/L和615.70 μmol/(L-g DCW).因此,以BA△6△sigF为出发菌株,敲除编码细胞色素组装蛋白HemX的hemX基因,探究其在血红素合成途径中的作用,发现敲除菌株发酵液明显变红,且生长未受到明显影响;摇瓶发酵12 h时ALA浓度最高,为82.13mg/L,略高于对照的75.11 mg/L;不添加ALA时,血红素产量和比生产能力分别为对照的1.99倍和1.45倍;添加ALA后,血红素产量和比生产能力分别为对照的2.08倍和1.72倍;实时定量荧光PCR(real-time quantitative fluorescent PCR,RT-qPCR)表明,hemA、hemL、hemB、hemC、hemD、hemQ基因的转录水平上调.说明hemX基因的缺失可提高血红素产量,这为高产血红素菌株的开发奠定了基础.

关键词：

解淀粉芽胞杆菌血红素5-氨基乙酰丙酸hemX基因

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基于金属有机沸石咪唑骨架的固定化细胞的制备及其在丙谷二肽制备中的应用

张营康程婷赵飞扬易炎琴...

1131-1141页

查看更多>>摘要：来源于鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium siyangensis)中的α-氨基酸酯酰基转移酶(α-amino acid ester acyltransferase,SAET),是目前发现的丙谷二肽催化合成能力最高的酶之一,能够以非保护的L-丙氨酸甲酯盐酸盐、L-谷氨酰胺合成L-丙氨酰-L-谷氨酰胺[即丙谷二肽(L-alanyl-L-glutamine,Ala-Gln)].为了解决其在催化过程中的稳定问题,本研究在水相体系中采用"一步法"快速制备固定化细胞(SAET@ZIF-8),在构筑金属有机沸石咪唑骨架结构(ZIF-8)的同时,将表达有SAET的大肠杆菌(Escherichia coli)包裹在其内部空间中.在此基础上,对其结构、催化活性和重复使用性及储存稳定性等催化性能进行探究.结果表明,通过该方法制备的SAET@ZIF-8纳米颗粒与文献报道的ZIF-8材料的形貌基本相同,细胞的引入没有明显改变ZIF-8的形貌.重复使用7次后,SAET@ZIF-8仍能保持67％左右的初始酶活;室温下放置4 d时,固定化酶还保留有50％左右的初始酶活,表明SAET@ZIF-8具有较好的重复使用及储存稳定性.将SAET@ZIF-8用于丙谷二肽的催化实验中,当反应30 min后丙谷二肽的浓度达到62.83 mmol/L(13.65 g/L),时空产率达到0.455g/(L-min),相对于谷氨酰胺的转化率为62.83％.以上结果表明,基于金属有机沸石咪唑骨架的固定化细胞是一种高效制备丙谷二肽的方法策略.

关键词：

α-氨基酸酯酰基转移酶金属有机框架沸石咪唑酸酯骨架-8丙谷二肽固定化

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若干裂解基因盒子的表征及应用

付生伟金帆

1142-1162页

查看更多>>摘要：裂解作为合成生物学中的常见功能模块单元,在基因线路设计方面具有广泛的运用.裂解主要通过诱导表达噬菌体的裂解基因盒子实现,不过,尚未有关于裂解基因的详细表征.本研究首先利用阿拉伯糖和鼠李糖诱导系统在大肠杆菌(Escherichia coli)Top10表达了 5种裂解基因盒子(S10,,A52G,C51SS76C,LKD,LUZ),通过OD600值的测量,表征了在不同生长阶段、诱导剂浓度、质粒拷贝数等条件下,含有不同裂解基因盒子的大肠杆菌菌株Top10的裂解行为.结果表明,虽然5种裂解基因盒子在大肠杆菌内都可以有效引起宿主的裂解,但是裂解行为在不同条件下有较大差异.进一步地,由于诱导系统在不同宿主之间背景表达水平的差异,导致在铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)PAO1中难以构建可诱导的裂解系统.经过筛选,通过基因组插入的方式,利用鼠李糖诱导系统对裂解基因盒子在铜绿假单胞菌中引起的裂解行为进行表征.结果显示,LUZ和LKD具有较强的使铜绿假单胞菌裂解的能力,而S105、A52G、C51SS76C对铜绿假单胞菌的裂解能力较差.最后,利用LUZ和光遗传学工具BphS,通过调整核糖体结合位点(ribosome binding site,RBS)的强度,构建了可在指定表面黏附并裂解的工程菌Q16,该菌株具有应用于表面修饰的巨大潜力.

关键词：

裂解基因盒子诱导系统合成生物学光遗传学表面修饰

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基于双工程菌的"锁扣"生物活材料构建及其体内肠道滞留应用

张明慧张英英赵鹏程王汉杰...

1163-1174页

查看更多>>摘要：生物活材料的研究主要集中在利用单一细菌生产生物膜、水塑料等体外应用.由于菌株尺寸较小,当其应用于体内时,容易发生逃逸,导致滞留效果较差.为解决这一难题,本研究借助大肠杆菌(Escherichiacoli)表面展示系统(Neae),在两个菌株表面分别展示SpyTag和SpyCatcher,构建一种双菌"锁扣"型生物活材料生产系统.两菌株之间通过SpyTag和SpyCatcher的结合,发生原位交联,从而长时间滞留在肠道部位.体外实验表明两菌株混合几分钟后,会发生明显的沉降.此外,利用共聚焦成像和微流控平台进一步证明了该系统在流动状态下的粘附效果.最后,为了验证该系统在体内应用的可行性,小鼠连续3 d 口服A菌(p15A-Neae-SpyTag/sfGFP)和B菌(p 15A-Neae-SpyCatcher/mCherry),收集肠道组织进行冷冻切片染色.结果表明,相较于未结合菌株,该双菌系统能更多滞留在小鼠肠道,为生物活材料进一步的体内应用奠定了基础.

关键词：

生物活材料表面展示SpyTag与SpyCatcher双菌

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鸡粪好氧堆肥过程中细菌群落结构和功能分析

赵阳阳刘银双牛宏进贾振华...

1175-1187页

查看更多>>摘要：为了明确鸡粪好氧堆肥过程中细菌群落结构和功能的变化,采用高通量测序技术测定了好氧堆肥前、中、后3个时期样品的16S rRNA基因序列,并进行了生物信息学分析.结果表明,3个堆肥阶段中仅有10％左右的分类操作单元(operational taxonomic units,OTUs)具有阶段特异性;不同发酵阶段细菌α多样性指数ACE、Chao1和Simpson均呈现先升高后降低的趋势,但各阶段间差异不显著(P＜0.05).3个发酵阶段优势菌门类相同,但丰度存在差异.线性判别分析[line discriminant analysis(LDA)effect size,LEfSe]法对细菌生物标志分析表明,从门到属水平共有49个物种,堆肥前期样品组中显著富集的物种最多,后期最少.原核分类群功能注释(functional annotation of prokaryotic taxa,FAPROTAX)对细菌功能多样性分析表明,堆肥前期细菌功能多样性最高,而随着发酵进行细菌功能富集程度增加、多样性降低.该研究为畜禽粪污好氧堆肥过程调控提供理论支撑和技术指导.

关键词：

鸡粪好氧堆肥细菌群落微生物功能高通量测序

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聚苯乙烯纳米塑料-植物蛋白冠的形成与特征

孟凡松喻燕妮张秋歌赵常悦...

1188-1201页

查看更多>>摘要：为探究聚苯乙烯纳米塑料-植物蛋白冠的形成过程以及蛋白冠的形成对植物可能造成的影响,本研究选用3种平均粒径为200 nm不同表面修饰的聚苯乙烯纳米塑料微球和新几内亚凤仙(Impatiens hawkeri)为对象,将3种聚苯乙烯纳米塑料分别与新几内亚凤仙的叶蛋白提取物进行反应,反应时间分别为2、4、8、16、24、36 h.利用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)观察其形貌变化,原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)进行表面粗糙度测定,使用纳米粒度和zeta电位分析仪测定水合粒径及zeta电位,液相色谱-申联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)鉴定蛋白冠的蛋白成分.从生物学过程、细胞组分以及分子功能3个方面对蛋白进行分类,研究不同表面修饰的纳米塑料对蛋白的吸附选择,探究聚苯乙烯纳米塑料-植物蛋白冠的形成与特征,预测蛋白冠对植物造成的可能影响.结果表明:随着反应时间增加,纳米塑料的形貌变化越发明显,表现为尺寸和粗糙度的增加和稳定性的增强,由此证明了蛋白冠的形成;在相同蛋白浓度条件下,3种聚苯乙烯纳米塑料与叶蛋白形成蛋白冠的过程中,由软蛋白冠到硬蛋白冠的转化速度基本一致;在与叶蛋白进行反应时,3种纳米塑料对不同等电点和分子量蛋白的吸附选择存在差异,最终形成的蛋白冠的粒径和稳定性也存在差异,氨基修饰纳米塑料对蛋白质的吸附能力更强,形成的硬蛋白冠的稳定性强于羧基修饰纳米塑料和无修饰纳米塑料;由于蛋白冠的蛋白组分中很大一部分参与植物的光合作用,由此推测,蛋白冠的形成可能对新几内亚凤仙的光合作用产生影响.

关键词：

聚苯乙烯纳米塑料新几内亚凤仙叶蛋白蛋白冠液相色谱-串联质谱

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一株红球菌属细菌LV4在高盐条件下的吡啶降解特性

王莹陈虎徐梦迪吕永康...

1202-1216页

查看更多>>摘要：由微生物介导的吡啶降解技术是解决高盐吡啶环境污染的经济有效方法之一,开发具有吡啶降解性能且能够耐受高盐分的微生物是该类研究的重要前提.本研究从山西太原钢铁公司焦化废水处理厂活性污泥中分离培养了一株耐盐吡啶降解菌,通过菌落形态和16S rDNA基因系统发育分析,鉴定其为红球菌属(Rhodococcus sp.)的细菌.耐盐性实验结果表明,菌株LV4能够在0％-6％盐度范围内生长,并完全降解初始浓度为500mg/L的吡啶;但当盐度高于4％时,菌株LV4因其生长变缓而导致吡啶完全降解时间明显延长.扫描电镜结果显示,高盐环境会使菌株LV4的菌体细胞分裂变慢,诱导细胞表面分泌更多的颗粒状胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS).当盐度不高于4％时菌株LV4主要依靠EPS中蛋白含量的增加来响应高盐环境的冲击.单因素实验优化发现,菌株LV4在盐度为4％的高盐环境中降解吡啶的最佳条件为温度30℃、pH 7.0、转速为120 r/min(DO 10.30 mg/L).最优条件下菌株LV4对于初始浓度为500 mg/L的吡啶,在经过12 h的适应期后,能以(29.10±0.18)mg/(L·h)的最大速率将吡啶完全降解,总有机碳(total organic carbon,TOC)去除率最高可达88.36％,表明菌株LV4对吡啶的矿化效果较好.利用液质联用仪检测到11种吡啶代谢中间产物,推测菌株LV4主要通过环羟基化和环加氢还原2种代谢路径将吡啶完全降解.菌株LV4在高盐环境对吡啶的快速降解,意味着其在高盐吡啶环境污染治理上具有实际应用的潜力.

关键词：

红球菌属高盐废水吡啶生物降解

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副干酪乳酪杆菌ZY-1内源性质粒分析及其表达系统的构建与应用

肖路遥石婷婷王苏滢赵庆尧...

1217-1231页

查看更多>>摘要：高效稳定的乳杆菌表达载体的构建是实现其菌种改良和个性化菌株开发的关键.本研究从副干酪乳酪杆菌(Lacticaseibacillus paracasei)ZY-1中分离出4个内源性质粒并进行功能分析.通过将pLPZ3与pLPZ4的复制子rep,与pNZ5319质粒的氯霉素乙酰转移酶报告基因cat、pUC19的复制子ori构建大肠杆菌.乳酸菌穿梭载体pLPZ3N与pLPZ4N,进一步加上启动子Pldh3和mCherry红色荧光蛋白,获得表达载体pLPZ3E与pLPZ4E.pLPZ3与pLPZ4质粒大小分别为6 289 bp和5 087 bp,GC含量分别为40.94％和39.51％.2个穿梭载体可成功转化至乳酪杆菌属中,pLPZ4N的转化效率(5.23×102-8.93×102 CFU/μg)略高于pLPZ3N.乳酸菌表达载体pLPZ3E与pLPZ4E转化至副干酪乳酪杆菌S-NB后,成功获得了 mCherry红色荧光蛋白的表达.以Pldh3为启动子构建的重组表达载体pLPZ4E-lacG转化得到的重组菌,其β-半乳糖苷酶酶活性高于野生型菌株.本研究成功构建了大肠杆菌-乳酪杆菌穿梭载体和表达载体,为乳酪杆菌基因工程菌株的研发提供了新的工具.

关键词：

副干酪乳酪杆菌内源性质粒穿梭载体表达载体

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黑曲霉β-葡萄糖苷酶An-bgl3的重组表达及东莨菪苷的转化

于坤朋彭程林燕玲李利君...

1232-1246页

查看更多>>摘要：东莨菪素是一种香豆素类化合物,有消肿抗炎、镇痛、抗菌、杀螨等生物活性.从植物中提取东莨菪素由于东莨菪苷及其他成分的干扰常导致提取率低、纯化困难.本研究对黑曲霉(Aspergillus niger)来源的β-葡萄糖苷酶基因An-bgl3进行异源表达、纯化及表征,分析了该酶与东莨菪苷的构效关系,并研究其对植物粗提物中东莨菪苷的转化作用.结果表明,纯化后β-葡萄糖苷酶An-bgl3的比活力为15.22 IU/mg;表观分子量约为120kDa;最适反应温度和pH分别为55℃和4.0.10 mmol/L的金属离子Fe2+和Mn2+可使该酶活力活分别提高1.74倍和1.20倍;10 mmol/L的Tween-20、Tween-80和Triton X-100对于该酶的抑制效果均为30％;能够耐受10％浓度的甲醇和乙醇溶剂.东莨菪苷与An-bgl3具有较好的亲和作用.该酶处理丁公藤(Erycibe obtusifolia Benth)粗提物,能够专一性地将东莨菪苷水解为东莨菪素,使东莨菪素含量增加47.8％.本研究表明黑曲霉β-葡萄糖苷酶An-bgl3对东莨菪苷具有专一性,且酶学性质良好.该研究为使用β-葡萄糖苷酶资源从植物材料中提取东莨菪素提供了参考.

关键词：

东莨菪素东莨菪苷β-葡萄糖苷酶黑曲霉丁公藤粗提物

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叶绿素合成缺陷型小球藻突变株的选育及其蛋白产能和品质评价

陈霄王百龙魏东

1247-1259页

查看更多>>摘要：本研究旨在利用常压室温等离子体(atmospheric pressure room temperature plasma,ARTP)诱变技术构建叶绿素合成缺陷型凯式小球藻突变株,筛选出极低叶绿素、适用于发酵生产蛋白质的新藻种.首先经优化诱变处理时间后建立了野生型兼养细胞的致死率曲线,在高于95％致死率条件下处理对数早期兼养细胞,基于可视化藻落颜色变化初筛获得4株突变株.随后在摇瓶中异养培养突变株,系统评价了蛋白生产性能,发现在含有30 g/L葡萄糖和5 g/LNaNO3的Basal培养基中,突变株P.ks 4表现最优,蛋白含量及产率分别为39.25％干重及1.15 g/(L·d),氨基酸评分达101.34,叶绿素a含量下降98.78％且不含叶绿素b,含有叶黄素0.62 mg/g而使藻体呈金黄色.本研究为微藻替代蛋白的发酵生产提供了高性能、高品质的新种质P.ks4.

关键词：

凯氏小球藻常压室温等离子体叶绿素蛋白质氨基酸

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