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生物技术通报
生物技术通报

路铁刚

月刊

1002-5464

biotech@caas.cn

010-82109925，82109903

100081

北京海淀区中关村南大街12号

生物技术通报/Journal Biotechnology BulletinCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊客观报道国内外生物技术领域基础研究成果及其在农、林、牧、渔及医药、食品、轻工、环保领域中的应用和产业化趋势。内容包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程、蛋白质工程以及生物工程的应用、研究现状和新的实验技术与方法等。
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    DNA碱基编辑技术的研究进展及在猪基因修饰中的应用

    杨帅朋屈子啸朱向星唐冬生...
    127-144页
    查看更多>>摘要：碱基编辑技术起源于CRISPR/Cas系统,是目前最新的基因定点修饰技术.根据碱基编辑器的功能特点,可将碱基编辑器分为胞嘧啶碱基编辑器(cytosine base editor,CBE)、腺嘌呤碱基编辑器(adenine base editor,ABE)、糖基化酶碱基编辑器(glycosylase base editor,GBE)、腺嘌呤碱基颠换编辑器(adenine transversion base editor,AYBE)、双碱基编辑器(dual base editor,DBE)和引导编辑器(prime editor,PE).自碱基编辑系统诞生以来,已经广泛运用于动植物的研究中,并且已经证明了它在动植物遗传改良和疾病治疗中具有巨大应用价值.猪作为一种重要的农业经济动物和优良的动物疾病模型,对其进行遗传改良则变得十分重要.碱基编辑技术因其操作便利、高效、副产物少以及性价比高等特点,被迅速应用于动植物的遗传改良,并为人类的基因治疗提供技术支持.本文着重介绍了碱基编辑技术的开发、优化、应用特点、存在的问题以及对未来的展望,并总结了其在猪中的应用.以期为相关科研工作者了解碱基编辑技术提供参考.

    基因编辑单碱基编辑猪遗传改良疾病模型

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    空间分辨代谢组学在疾病诊断研究中的应用进展

    何诗瑜曾仲大李博岩
    145-159页
    查看更多>>摘要：基于质谱成像技术发展而来的空间分辨代谢组学,能够直接对动植物组织或细胞中的代谢产物进行原位定性、定量,以及借力图像整体或局部特征对代谢物进行结构、含量、时空动态变化及其空间分布定位分析,识别潜在可靠的生物标志物.该技术具有高灵敏度、高分辨率、高可视化性以及无需标记等优点,已被越来越广泛地运用在临床疾病诊断与研究中.本文主要总结了近年来空间分辨代谢组学的技术发展,阐述其在肿瘤、神经精神疾病、糖尿病等疾病中的应用进展,旨在为空间分辨代谢组学在疾病诊断中的应用提供借鉴和参考.

    空间分辨代谢组学质谱成像疾病诊断代谢物生物标志物

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    一种鉴别栽培柿品种SNP标记的新方法

    梁晋军朱溯远张宇琴张鹏飞...
    160-167页
    查看更多>>摘要：[目的]为了鉴别栽培柿品种间的遗传差异,开发一种基于核糖体DNA内转录间隔区(nrDNA internally transcribed spacer)序列简单、高效的SNP分子标记新方法,为种质的收集、利用及推广应用提供参考.[方法]以 18 种六倍体栽培柿品种叶片为试材,对其ITS区进行扩增测序,并分析序列差异,最后用Sau96 I限制性内切酶对 151 处杂合位点进行酶切验证.[结果]18 份柿品种ITS长度均为 730 bp,共存在 6 个杂合位点,分别在 151、168、205、278、279 和 622 bp处.六倍体柿杂合位点处碱基峰图面积比例存在一定的规律,即C∶T=2∶1、C∶T=1∶1、C∶T=1∶2 和A∶G=1∶1,利用出现的杂合位点及其峰图面积比例规律差异将 18 份栽培柿品种分成 11 类.[结论]151 处位点的酶切结果验证了酶切产物浓度与峰图面积比例一致.这种基于nrDNA ITS序列SNP分子标记的新方法能将 18 份栽培柿品种分成 11 类.

    栽培柿nrDNAITSSNP杂合位点遗传差异

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    pDNA质粒在一次性生物反应器中的放大生产研究

    杨红艳韩筱杨建军
    168-175页
    查看更多>>摘要：[目的]探索大肠杆菌(E.coli)菌种复苏后跳过三角摇瓶直接接种一次性WAVE生物反应器进行菌种扩增,并放大至一次性XDR生物反应器进行质粒放大生产的可行性,建立GMP级质粒在全一次性上游平台进行工业化放大生产的工艺.[方法]通过碳氮比优化,筛选并获得不含任何动物源成分的基础培养基和补料培养基;菌种冻存管室温融化后以低密度接种三角摇瓶和WAVE反应器,考查菌种低密度接种的可行性,比较三角摇瓶和WAVE反应器进行菌种扩增的差异,建立菌种在WAVE反应器中的扩增工艺;随后将菌种扩增至 50 L XDR生物反应器进行质粒的放大生产.[结果]与LB培养基相比,优化的不含任何动物源成分的基础培养基使菌体最高密度和质粒产量分别提高 43%和 77%;以 1∶1 000-1∶8 000 低密度接种WAVE反应器,菌种比生长速率达到(0.65±0.065)/h,WAVE反应器展现了更好的过程参数控制,通过一级WAVE种子罐可直接为 50-200 L生产罐提供种子细胞;质粒在一次性50 L XDR反应器中的放大生产,最高菌体密度和质粒产量分别达到53 OD和340 mg/L,质粒比生产速率达到6.42 mg/L/OD600,比常规质粒比生产速率提高 2 倍以上,超螺旋质粒比例达到 90%,较高的上游收获超螺旋比例为下游质粒两步层析纯化提供了可能.[结论]建立了大肠杆菌通过WAVE反应器进行菌种扩增,通过一级种子罐直接接种生产罐进行质粒放大生产的工艺,为GMP级别质粒在 50-200 L一次性生产平台中的放大生产建立了生产工艺.

    大肠杆菌一次性反应器工艺放大pDNA质粒生产

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    半乳糖氧化酶的生物学改造研究进展

    夏光丽曹娜孙慧慧赵玲...
    176-185页
    查看更多>>摘要：半乳糖氧化酶是一种重要的生物催化剂,具有催化效率高和绿色环保的特点,在生物传感器、食品、医疗和化工等领域得到广泛应用.然而,天然的半乳糖氧化酶存在稳定性差、催化效率低、回收成本高等缺陷,限制了其在食品安全和生物医学等领域的应用.随着基因工程和蛋白质工程的发展,人们可以对半乳糖氧化酶进行有目的的改造,以提高酶的性能或者获得新功能的重组酶.因此,追求具有重要催化能力和强大功能的半乳糖氧化酶成为该领域的研究热点.本文综述了半乳糖氧化酶的分子结构、催化机理等基本信息,并分析总结了半乳糖氧化酶进行生物学改造的相关案例,旨在为半乳糖氧化酶相关研究者提供新的思路和方法.

    半乳糖氧化酶生物学改造理性设计定向进化固定化

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    铜绿假单胞菌适配体的获得及应用

    刘星雨李洁朱龙佼李相阳...
    186-193页
    查看更多>>摘要：铜绿假单胞菌是一种专性需氧的革兰氏阴性菌,是引起人类机会性感染的最主要的微生物,对人类造成多种健康威胁.因此,快速、灵敏、特异的检测对预防及治疗铜绿假单胞菌感染十分关键.目前常规的检测方法仍存在耗时久、成本高、操作难度大等问题,因此需要更加高效经济的检测方法.适配体是一种从随机文库中筛选出来的寡核苷酸,能够形成多种复杂的二级结构,近年来,由于其易于合成和修饰,并且具有高亲和力和强特异性而受到了广泛的关注,也涌现出了大量基于适配体的铜绿假单胞菌检测和防治的研究.本文总结了目前铜绿假单胞菌适配体的筛选和裁剪方面的研究进展,并从铜绿假单胞菌的检测和防治两个方面对其适配体的应用进行了介绍,以期为铜绿假单胞菌适配体的开发和应用提供参考.

    铜绿假单胞菌适配体筛选裁剪检测抑菌治疗

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    小麦镉胁迫响应基因TaMYB1的功能分析

    张怡张心如张金珂胡利宗...
    194-206页
    查看更多>>摘要：[目的]MYB家族成员在植物生长发育、生物胁迫和非生物胁迫等方面发挥重要调控作用,然而,小麦MYB转录因子在重金属镉(Cd)胁迫中的生物学功能研究较少.挖掘小麦Cd胁迫应答相关基因,阐明其在Cd胁迫中的生物学功能,为耐/低Cd小麦品种的选育奠定基础.[方法]构建Cd胁迫小麦根系酵母cDNA文库,筛选获得Cd胁迫应答基因,利用荧光定量PCR技术检测Cd胁迫条件下小麦不同组织中Cd胁迫应答基因的相对表达量;利用病毒诱导的基因沉默对该基因进行功能验证,检测对照和沉默植株的Cd含量、叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活力等生理生化指标.此外,对Cd胁迫应答基因及其在小麦和其他物种中的同源基因进行生物信息学分析(系统进化关系、序列特征和表达谱).[结果]Cd胁迫主要抑制小麦根系发育,在添加 0.002 mol/L Cd的酵母培养基上筛选Cd胁迫小麦根系酵母cDNA文库获得 18 个耐Cd转化子,其中 5 个转化子编码TaMYB1 蛋白,转化TaMYB1酵母菌株在高Cd培养基中生长良好,而对照则明显受到抑制.RT-qPCR结果表明,TaMYB1在小麦幼苗中响应Cd胁迫.与对照相比,TaMYB1沉默植株中TaMYB1表达量明显下降,且根系和叶片Cd含量显著低于对照植株,叶绿素含量、SOD、POD活性高于对照植株,MDA含量则低于对照植株.同时,生物信息学分析发现,TaMYB1 属于 1R-MYB家族成员,具有高度保守的MYB和CC结构域,其包含 7 个外显子和 6 个内含子,在拔节期中期的花序和成熟期的花序表达最高,在灌浆前期种子和灌浆中后期种子中表达量最低.[结论]TaMYB1 在小麦响应Cd胁迫应答中发挥重要作用.

    小麦非生物胁迫镉酵母病毒诱导的基因沉默

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    外源钙缓解小麦幼苗盐胁迫的作用机制

    焦进兰王文文介欣芮王华忠...
    207-221页
    查看更多>>摘要：[目的]探究自噬参与调控外源钙维持盐胁迫下小麦幼苗稳态的机制,为进一步揭示植物盐胁迫应答机制提供分子证据.[方法]以小麦品种河农 6425 为材料,通过水培培养小麦幼苗,利用叶绿素荧光、组织原位染色、荧光定量PCR、激光共聚焦显微镜等生理及分子生物学技术开展研究.[结果]150 mmol/L NaCl胁迫显著抑制小麦幼苗生长,导致光系统II(photosystem II,PSII)受损,抗氧化能力减弱,细胞活力降低,自噬活性升高.随着NaCl处理时间的延长,小麦幼苗根和叶片中的自噬小体显著增多,细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)水平升高.正常条件下,外源施加Ca2+对小麦幼苗根和叶片中自噬小体数量没有明显影响.而在NaCl胁迫下,外源Ca2+处理能够在一定时间内维持NaCl胁迫诱导的自噬维持在促存活的水平,减少PCD.[结论]Ca2+通过调控小麦幼苗根和叶片的自噬水平限制PCD的规模,缓解NaCl胁迫对小麦幼苗的损伤.

    小麦盐胁迫外源Ca2+细胞自噬细胞程序性死亡

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    甘蓝型油菜种子硫苷含量全基因组关联分析

    周会汶吴兰花韩德鹏郑伟...
    222-230页
    查看更多>>摘要：[目的]挖掘与种子硫苷含量显著关联的SNP位点及候选基因,有助于油菜品质改良和培育高品质油菜品种.[方法]以 300 份甘蓝型油菜自交系为材料,考察了江西农业大学试验地和江西省红壤及种质资源研究所试验地2 种环境下种子硫苷含量,采用前期开发的 201 817 个SNP(single nucleotide polymorphism,SNP)标记对油菜种子硫苷含量进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),搜寻显著位点两侧 100 kb范围内的候选基因并进行功能注释.[结果]300 份甘蓝型油菜种子硫苷含量在两地均表现出表型差异;基于一般线性模型和混合线性模型检测到 209 个硫苷含量显著关联SNP位点,其中两地两种方法重复检测到 41 个SNP位点,分别在A05(1 个)、A09(36 个)、C09(4 个)3 条染色体上.候选基因功能注释结果显示,有 8 个候选基因参与硫苷生物合成途径(GO:0019761),包含调控硫苷合成相关基因MYB28(BnaC09g05290D、BnaC09g05300D)、MYB34(BnaA09g05480D)和编码硫苷转运蛋白 2 相关基因(BnaA09g06180D、BnaA09g06190D).[结论]通过两种方法在两地检测到多个与硫苷显著关联的SNP位点,并在显著性位点附近挖掘到相关候选基因,研究结果有助于解析甘蓝型油菜硫苷含量的遗传变异,为低硫苷含量油菜新品种的遗传改良提供基础.

    甘蓝型油菜硫苷全基因组关联分析MYB转录因子硫苷转运蛋白2

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    玉米根际多功能促生菌的筛选及其对冬小麦-夏玉米轮作体系产量提升效果

    常泸尹王中华李凤敏高梓源...
    231-242页
    查看更多>>摘要：[目的]黄淮海平原小麦玉米生产区主要实行冬小麦-夏玉米轮作种植模式.砂质潮土是广泛分布于黄淮海地区的土壤,属性和衍生障碍较多,包括结构性较差、蓄水保肥能力较弱等.为了提高肥料利用率、改善土壤肥力,综合实现作物产量提升和品质优化,筛选了一株多功能促生菌,并在该轮作体系验证其广谱促生效应.[方法]从玉米根际砂质潮土中筛选多功能促生菌,测定其产吲哚乙酸(IAA)、溶有机磷、解钾能力.通过形态学、生理生化及 16S rDNA序列分析方法对其种属进行鉴定.摇瓶条件下探究其产IAA的最适条件,通过玉米盆栽验证其促生能力,通过冬小麦-夏玉米大田试验验证其在轮作体系中的广谱性增产效果.[结果](1)试验筛选得到一株命名为YM3 的多功能根际促生菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),其产IAA能力达到59.21 mg/L、解有机磷能力达到 0.72 mg/L、解钾能力达到 18.56 mg/L.当装液量为 25 mL/250 mL,pH 6-8 范围内,分别以麦芽糖、蛋白胨为碳、氮源时,YM3 产IAA能力最佳.(2)玉米盆栽试验结果可见,与接种灭活菌相比,接种YM3 菌水剂的土壤IAA、速效磷、速效钾含量分别显著提高 75.00%、48.66%、20.00%.玉米幼苗的根长、根表面积、根体积、根尖数、根分枝数分别显著增加 67.95%、59.21%、51.13%、71.34%、92.06%.玉米植株的鲜重、株高、相对叶绿素含量、全氮、全磷、全钾分别显著提高了39.86%、23.51%、18.27%、17.68%、52.26%和 36.53%.(3)小麦玉米轮作大田试验结果表明,接种YM3 菌剂的小麦大田土壤有效氮、速效磷、速效钾分别显著增加了 9.08%、13.78%、16.66%,增产率达到 42.18%.玉米大田土壤速效磷和速效钾含量分别显著增加了 19.18%和 15.95%,增产率达到 13.22%.[结论]筛选得到的枯草芽孢杆菌YM3 菌株兼具产IAA、溶有机磷、解钾功能,在黄淮海平原小麦玉米轮作体系土壤中适应性强,广谱性强,能够提升砂质潮土土壤肥力,提高冬小麦-夏玉米轮作体系的产量.

    根际促生菌IAA溶磷解钾小麦玉米轮作产量

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