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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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    西瓜ClPP2C3克隆及表达分析

    朱毅柳唐镜宫国义张洁...
    243-249页
    查看更多>>摘要:[目的]蛋白磷酸酶 2C(protein phosphatase 2C,PP2C)是动植物中均存在的一类蛋白磷酸酶,拟探究其在西瓜果实成熟过程中发挥的重要作用.[方法]通过逆转录PCR(reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR)从栽培类型西瓜'97103'中克隆ClPP2C3,并对其进行生物信息学、表达模式和亚细胞定位分析.[结果]西瓜ClPP2C3 的cDNA序列长度为 1 317 bp,编码 438 个氨基酸,其分子量大小为 47.81 kD,蛋白质等电点为 5.12.ClPP2C3 包含 1 个PP2C保守结构域,与负调控果实成熟的番茄SlPP2C3、草莓FaABI1 具有较高的同源性.西瓜ClPP2C3在细胞核表达.ClPP2C3在含糖量高的栽培品种中表达量显著高于含糖量低的野生品种.栽培品种ClPP2C3的 2 kb片段长度启动子活性显著高于野生品种,而 1 kb片段长度启动子活性之间无显著差异.[结论]由 1-2 kb区间SNP导致的启动子活性差异对不同含糖量品种ClPP2C3表达量存在影响.

    西瓜ClPP2C3基因克隆亚细胞定位启动子活性差异分析

    掌叶大黄(Rheum palmatum L.)WRKY基因家族鉴定与分析

    吴圳张明英闫锋李依民...
    250-261页
    查看更多>>摘要:[目的]本研究为开展WRKY基因功能验证提供基础,进而为大黄药材品质形成的转录调控机制研究提供科学依据.[方法]基于掌叶大黄(R.palmatum L.)的全长转录组数据,通过生物信息学方法鉴定掌叶大黄WRKY基因家族成员,分析其蛋白理化性质、结构域、系统发育关系、蛋白互作,结合转录组数据进行不同组织和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理的表达谱分析.[结果]掌叶大黄WRKY基因家族包含 53 个成员,编码蛋白氨基酸数量为 192-748,均为亲水性蛋白,预测定位均在细胞核.掌叶大黄WRKY基因家族与拟南芥WRKY基因家族成员进化树可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 3 个亚族,其中Ⅱ亚族WRKY占比最高(58.49%).转录组数据分析显示掌叶大黄WRKY基因家族成员在掌叶大黄根、根茎和叶中差异表达,其中 7 个基因在根和根茎中表达量较高,12 个基因响应MeJA处理呈差异表达,其中 10 个被MeJA显著诱导,4 个候选基因RpWRKY5/6/9/33 的qPCR分析与其转录组结果基本一致.蛋白互作网络显示RpWRKY2/16/20/22/23 与查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)发生相互作用.[结论]获得 53 个掌叶大黄WRKY基因、生物信息、组织及响应MeJA的表达特征,其中 5 个可能与大黄蒽醌类物质的合成有关.

    掌叶大黄WRKY转录因子基因表达茉莉酸甲酯

    蒺藜苜蓿MtCIM基因结构和功能分析

    谢宏周丽莹李舒文王梦迪...
    262-269页
    查看更多>>摘要:[目的]CIM(cytokinin induce messager)属于Expansin蛋白家族,该蛋白是一类在植物生长和发育过程中起关键作用的蛋白质.为分析蒺藜苜蓿MtCIM基因结构、表达、亚细胞定位及在植物生长和发育过程中的功能.[方法]利用生物信息学工具对其进行深入分子量、理论等电点、不稳定系数及蛋白质结构预测和分析;同时,利用RT-qPCR方法,对不同激素处理(IAA、ABA、GA3)下的基因表达进行了检测;并通过融合蛋白瞬时表达及酵母表达方法鉴定其亚细胞定位及转录自激活情况;对MtCIM转基因植株进行低磷环境的适应分析.[结果]生物信息学分析显示,CIM蛋白的相对分子量为 29.563 kD,理论等电点为 5.54,不稳定系数为 41.62,其蛋白质性质不稳定.二级及三级结构预测表明,该蛋白主要由无规则卷曲构成.外施IAA能够显著提高MtCIM的表达,外施ABA和GA3 后,MtCIM表达呈现先升高后降低的趋势.亚细胞定位结果显示,其定位于细胞质中.对MtCIM进行转录自激活活性分析显示,蒺藜苜蓿MtCIM不存在自激活活性.对获得的 20 株转基因株系进行分析表明,转基因株系叶片细胞壁更厚;转基因植株对低磷环境具有更好的适应能力.[结论]对蒺藜苜蓿MtCIM的全面分析,揭示了其作为Expansin蛋白家族成员在植物生长和发育中的关键作用,并提高了植物在低磷环境中适应能力.

    蒺藜苜蓿MtCIM基因自激活检测表达分析亚细胞定位低磷响应

    薄荷茉莉酸受体McCOI1a基因的克隆与表达模式分析

    唐伟林康琴汪霞谌明洋...
    270-280页
    查看更多>>摘要:[目的]茉莉酸(jasmonic acid,JA)受体COI1 在调节植物生长发育、逆境响应方面具有重要作用.克隆薄荷McCOI1a基因,并分析其蛋白特征与表达模式,为薄荷分子育种提供基因资源.[方法]基于转录组数据从薄荷叶片中克隆McCOI1a,并通过生物信息学分析、烟草叶片瞬时表达、实时荧光定量PCR技术对McCOI1a的蛋白特性、亚细胞定位、基因表达模式进行分析.[结果]McCOI1a基因全长 1 842 bp,编码 613 个氨基酸;McCOI1a蛋白具有保守的F-box和LRR结构域,与丹参SmCOI1 蛋白同源性最高;亚细胞定位结果显示McCOI1a蛋白定位于细胞核;McCOI1a在不同组织中均有表达,在根中表达量最高,在叶序中表达呈逐渐上升的趋势;在叶片中,McCOI1a在MeJA、干旱、NaCl、AlCl3、CdCl2、CuCl2 处理下的表达呈不同程度的上调,并且AlCl3 处理下其上调最明显,表达量最高可达 1 206 倍;在根中,McCOI1a的表达在CuCl2 处理下呈先下调而后上调的模式,在其余处理下,McCOI1a的表达都呈现出不同程度的下调.[结论]McCOI1a响应MeJA和非生物逆境胁迫,可能在调控薄荷生长发育、逆境响应方面发挥重要作用.

    薄荷McCOI1a基因蛋白特征胁迫响应表达分析

    bHLH96的克隆及其在薄荷萜烯生物合成调控中的功能

    王斌袁晓蒋园园王玉昆...
    281-293页
    查看更多>>摘要:[目的]薄荷精油是日化、医药和食品工业中的重要原料,bHLH转录因子在调控植物挥发性次生代谢产物合成中具有重要作用.探究bHLH蛋白在薄荷挥发性物质合成调控中的作用,为通过代谢或基因工程改良薄荷种质提供重要基因资源,拓展有关植物挥发性次生代谢产物合成途径与调控机制的认识.[方法]利用转录组测序和RT-qPCR技术分析bHLH96 在薄荷根、茎、叶中的表达,并通过RT-PCR法克隆其全长序列,再利用DNA重组技术构建植物表达载体pBI121-bHLH96,利用农杆菌介导法在薄荷叶片中过表达,检测过表达bHLH96 对薄荷叶片萜烯化合物含量和合成相关基因表达的影响.[结果]薄荷bHLH96 的编码区全长 861 bp,编码 286 个氨基酸残基.薄荷bHLH96 是一个细胞核定位蛋白,植物bHLH96 蛋白间的序列相似性为 45.45%-73.68%,薄荷bHLH96 与薰衣草LaMYC4 和丹参SmbHLH94 等唇形科植物bHLH蛋白的亲缘关系较近.在薄荷叶片中瞬时过表达bHLH96,显著影响 15 种萜烯化合物的相对含量.过表达bHLH96显著上调萜烯合成相关基因OC2、SM1、KS1、ND和EAO1的表达,显著下调NLS1、LS1 和iPR的表达.[结论]薄荷bHLH96 可能通过调控萜烯合成相关基因的表达,影响相关萜合成酶的活性,从而调控薄荷萜烯物质的合成.

    薄荷精油挥发性化合物合成调控bHLH转录因子

    森林根际土壤细菌的分离、鉴定及生物活性筛选

    冯路遥赵江源施竹凤莫艳芳...
    294-307页
    查看更多>>摘要:[目的]从无量山国家级自然保护区森林根际土壤发掘具有多种生物活性的功能菌株,探究其开发应用潜力.[方法]采集无量山地区 25 个区域植物的根际土壤,采用选择培养基,分离鉴定磷酸盐溶解、固氮、溶锌和拮抗等活性菌株,进一步测定菌株分泌铁载体、ACC脱氨酶和吲哚乙酸等生物活性,并验证促番茄种子发芽和生长效果.[结果]分离鉴定得到解磷菌 70 株,固氮菌 27 株,解钾菌 8 株,拮抗镰刀菌的菌株 51 株.其中,YIM B08401 和YIM B08402 形态学结合生理生化特性和 16S rDNA序列测序,鉴定为白色伯克霍尔德氏菌(Burkholderia alba)和青岛假单胞菌(Pseudomonas qingdaonensis),两个菌株均具有磷酸盐溶解、固氮、溶锌和分泌铁载体的活性,最大可溶性磷含量为(455.63±59.65)mg/L和(878.95±64.78)mg/L;两株菌的促种子发芽试验结果接近,施加稀释 10 倍、102 倍和 103 倍的发酵上清液后,发芽率都维持在 82%-93%,明显高于对照组的 56%和 49%,施加菌株发酵液的处理组相较于空白对照组的长度都有显著增加.盆栽实验证明,两株菌株促生效果最明显的处理组在地上部长度、鲜重、干重、茎粗、根长、根鲜重、根干重方面的数据都显著优于对照组,YIM B08401 的上述指标相对于对照组分别显著增加了 89%、495%、268%、62%、53%、385%和 469%,YIM B08402 的上述指标相对于对照组分别显著增加了 118%、528%、477%、55%、37%、413%和 747%.此外,菌株YIM B08401 还具有拮抗病原菌和分泌ACC脱氨酶活性,YIM B08402 则还具有分泌吲哚乙酸的活性.[结论]无量山森林根际土壤蕴含具有多种生物活性的功能菌株,白色伯克霍尔德氏菌(B.alba,YIM B08401)和青岛假单胞菌(P.qingdaonensis,YIM B08402)具备开发为新型微生物肥料的应用潜力.

    无量山森林根际土壤可培养微生物白色伯克霍尔德氏菌青岛假单胞菌养分转化拮抗活性生物肥料

    元蘑多糖的结构特征及其调节巨噬细胞免疫活性机制

    王子璇隋玉尚学钰马思嘉...
    308-321页
    查看更多>>摘要:[目的]为明确元蘑多糖的结构特征,并探究其调节巨噬细胞免疫活性机制.[方法]采用水提醇沉法获得元蘑多糖粗提物,并通过DEAE-52 离子交换层析及Sephacryl S-400 葡聚糖凝胶过滤层析对该多糖粗提物进行分离纯化,获得多糖组分SEP-0a.分别采用高效凝胶渗透色谱法、离子交换色谱法、傅立叶红外光谱法检测了SEP-0a的理化性质.进一步采用CCK-8 法、ELISA法、qPCR法、Western blot等方法考察了元蘑多糖SEP-0a对巨噬细胞RAW264.7 的免疫调节作用及机制.[结果]元蘑多糖SEP-0a由半乳糖、甘露糖、葡萄糖和岩藻糖组成,相对分子量为 4.23×104 Da,并且具有α构型与β构型.体外免疫活性结果表明,元蘑多糖SEP-0a可显著增强RAW264.7 细胞增殖和吞噬能力,促进该细胞活性氧(reactive oxygen species,ROS)、一氧化氮(nitric oxide,NO)的分泌,提高肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-6 的表达,Western blot检测发现,该多糖可显著提高核转录因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信号通路p65 蛋白磷酸化表达.[结论]元蘑多糖SEP-0a可通过NF-κB信号通路调控巨噬细胞的免疫活性.

    元蘑多糖结构特征RAW264.7细胞NF-κB信号通路

    定点饱和突变提高赭曲霉11α羟化酶的催化性能

    史京辉陈文慧陆坤郑婷婷...
    322-331页
    查看更多>>摘要:[目的]11α,17α-双羟基黄体酮是重要的甾体激素类药物中间体,应用价值大.赭曲霉(Aspergillus ochraceus)CICC 41473 的 11α羟化酶CYP68J5 是转化 17α-羟基黄体酮生成 11α,17α-双羟基黄体酮的关键酶,但其催化性能有待于提升.[方法]在课题组前期确定的关键氨基酸位点D118、F216 和M488 基础上,通过定点饱和突变和底物转化实验进行优良突变体的筛选;使用AutoDock进行酶与底物的分子对接,并通过Discovery Studio和Gromacs分别研究分子间相互作用力和分子动力学模拟.[结果]突变体D118V、F216W、M488L和M488W具有催化性能,其中,优良突变体D118V的活性最高,其在底物浓度 0.5 g/L时,生产强度为 431.66 mg/(L·d),较野生型提高了 2.12 倍,这可能是因为当 118 位的天冬氨酸突变为缬氨酸后,该位点与底物之间产生了新的疏水相互作用,增强了酶的底物结合口袋的疏水性.分子动力学模拟结果表明酶的整体构象更稳定,酶与底物的结合更紧密.[结论]通过定点饱和突变获得了催化性能显著提升的优良突变体D118V,研究结果为甾体 11α羟化酶的改造提供了应用案例和理论指导.

    11α,17α-双羟基黄体酮11α羟化酶定点饱和突变分子对接分子动力学模拟

    共生微生物对仔猪肠道发育、代谢和线粒体功能的影响

    张进威吴元霞孙静李晓开...
    332-343页
    查看更多>>摘要:[目的]以猪为动物模型研究共生微生物对宿主肠道发育代谢的调控作用.[方法]经无菌剖腹产、无菌饲养等技术培育无菌(germ-free,GF)仔猪和无特定病原(specific pathogen-free,SPF)仔猪,通过形态学观察、液相色谱分析、RNA-seq等方法研究共生微生物对仔猪肠道形态、代谢、基因表达及线粒体功能的影响.[结果]共生微生物对仔猪肠道的形态结构、短链脂肪酸含量、氨基酸代谢和肠道细胞线粒体含量等方面产生不同程度的影响;共生微生物影响仔猪肝脏、回肠和结肠组织的整体基因表达,调控线粒体氧化磷酸化、氨基酸代谢、脂质代谢等生物学过程相关基因表达,导致线粒体功能发生改变,从而影响仔猪肠道营养物质的吸收与代谢.[结论]共生微生物通过调控肠道细胞线粒体从而影响仔猪肠道发育和代谢,为"微生物-宿主互作"调控仔猪肠道健康相关研究奠定理论基础.

    无菌猪无特定病原猪共生微生物能量代谢线粒体功能

    短小芽孢杆菌对羔羊肠道炎症和屏障功能的影响

    焦帅付域泽崔凯张吉贤...
    344-352页
    查看更多>>摘要:[目的]本试验旨在研究短小芽孢杆菌对羔羊生长性能及腹泻、血清指标、结肠组织形态、炎性细胞因子和紧密连接蛋白含量的影响.[方法]选取 36 只初生重 3 kg左右的 1 日龄萨能奶山羊公羔,随机分为 4 组(每组 9 个重复,每重复 1 只羔羊);每天分别饲喂 0(CON组)、1 mL(BP1 组)、5 mL(BP5 组)、10 mL(BP10 组)短小芽孢杆菌菌液,其活菌数为 1×108 CFU/mL,试验期 14 d.[结果]饲喂短小芽孢杆菌对羔羊末重、平均日增重、平均日采食和料重比均无显著影响(P>0.05),但均降低了羔羊的粪便评分和腹泻频率(P<0.05);BP1 组血清中谷草转氨酶含量低于对照组(P<0.05),二胺氧化酶含量低于对照组和BP5组(P<0.05),与对照组相比,其它三组均降低了D-乳酸含量(P<0.05);BP1 组增加了结肠肌层厚度(P<0.05);与对照组相比,BP1 组、BP5 组和BP10 组均降低了IL-1β、IL-6、TNF-α含量(P<0.05),增加了IL-10、TGF-β、IFN-γ、PPAR-γ的含量以及MUC2、Claudin-1、Claudin-4、Occludin和ZO-1 的含量(P<0.05),而且减少了结肠组织中性粒细胞细胞浸润.[结论]在初生羔羊代乳粉中添加短小芽孢杆菌可以降低羔羊腹泻频率,改善结肠组织形态,缓解炎症反应,增强黏膜屏障功能,但对生长性能无显著影响.

    短小芽孢杆菌羔羊生长性能结肠炎症紧密连接蛋白