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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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    水稻MADS-box家族研究进展

    侯鹰翔费思恬宋松泉罗勇...
    103-112页
    查看更多>>摘要：植物MADS-box转录因子是一类含有MADS-box结构域的蛋白,在调控植物生长发育和逆境响应中发挥重要作用.水稻MADS-box转录因子的生物学功能广受关注,取得了诸多研究进展,在已知的 75 个水稻MADS-box家族成员中至少有 33 个成员的功能已被研究报道,它们在花器官发育、穗发育、开花习性、种子发育、株高形态建成、根系发育,以及干旱、盐分、高温、低温、稻瘟病等生物与非生物胁迫响应等方面扮演了重要角色.研究表明,MADS-box成员通过相互间的作用或与其他转录因子互作形成了一个复杂的调控网络,主要涉及植物激素信号转导、活性氧平衡、渗透调节、泛素化、DNA甲基化等途径及其之间的协同作用.研究发现,绝大多数MADS-box家族成员参与生长发育调控,尤其是花器官发育,部分成员生物学功能存在冗余性,但其可能在不同的发育阶段、组织类型或环境条件下发挥作用,未来需要更深入地解析这些基因的功能特异性和冗余性,以揭示它们在水稻生长发育中的独特作用.然而,水稻MADS-box家族仍然有众多成员的功能尚不清楚,需要更多研究去揭示它们的作用.值得注意的是,部分水稻MADS-box成员展示了潜在的应用价值,通过引导编辑技术和重离子辐射诱变等方法,高效利用这些基因资源去改良水稻的产量、品质和抗逆性等性状,是未来研究的重要方向.本文综述水稻MADS-box转录因子生物学功能,以期为水稻分子育种提供策略.

    水稻MADS-box家族生长发育逆境胁迫基因功能

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    昆虫相关放线菌资源挖掘利用研究进展

    赵正阳谢丙炎成新跃李惠霞...
    113-124页
    查看更多>>摘要：昆虫是自然界物种多样性最丰富的生物类群之一,它们在漫长的进化过程中与各种功能独特的共生菌建立了紧密的共生关系.这些共生关系早期被认为是互惠互利的关系,近年来的研究还发现了偏利共生和寄生关系等.在这些共生菌中,放线菌是一类特殊的微生物,它们可存在于昆虫肠道、粪便、触角、外骨骼以及培菌昆虫的菌圃中,帮助宿主昆虫抵御病原菌、寄生虫和捕食者,在维持宿主昆虫生存和繁衍方面起到了重要作用.近年来,人们从昆虫共生放线菌产生的代谢产物中分离到多种新型化合物,这些化合物可以抑制多种动植物病原菌、肿瘤细胞以及癌细胞的增殖.因此,研究昆虫相关放线菌不仅可以解析宿主与微生物的共生机制,还可以为生物农药与生物医药的开发提供新的选择.本文对昆虫相关放线菌资源挖掘与利用进行综述,总结了不同种类昆虫相关放线菌资源和功能多样性,同时对有重要活性的昆虫相关放线菌的次级代谢产物按照结构差异进行分类研究,主要包括多肽、醌酮、内酯、生物碱及其他化合物等,探讨了这些次级代谢产物的功能多样性,为深入理解生态系统的运作,发现新的生物活性物质,以及开发新型生物农药和医药奠定基础.

    昆虫放线菌次级代谢产物

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    基于质谱的单细胞蛋白质组学技术的发展及应用

    顾蕾张誉露唐尚睿于浩月...
    125-141页
    查看更多>>摘要：单细胞多组学技术为生命科学和医学注入新的活力,能够从更微观的细胞尺度、更高维的时空角度、更交叉的组学视野来探索生命的未知、拓展医学的边界.单细胞蛋白质组学是从时间和空间上研究单个或单一类型细胞的蛋白质表达异质性.尽管存在通量、灵敏度、分辨率等技术难点,基于质谱的细胞尺度的时空蛋白质组学技术凭借无偏检测、鉴定种类多、定量准确等特点而备受关注.本文综述了近年来单细胞蛋白质组学的发展,从单细胞分选、样品前处理、质谱检测和数据分析四个方面介绍相关技术进展,并探讨了其在生命科学与医学等研究中的应用,展望了未来面临的挑战和发展前景.在单细胞水平上进行时空蛋白质组学研究的挑战与机遇并存,而新兴的单细胞蛋白质组学技术无疑将为相关研究领域提供新的思路方法、认知线索和多模态数据等宝贵资源.

    单细胞蛋白质组学质谱细胞尺度的时空蛋白质组学技术

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    基于SCoT分子标记分析白术种质资源遗传多样性及DNA指纹图谱构建

    李晴石雨荷朱珏李晓玲...
    142-151页
    查看更多>>摘要：[目的]采用SCoT分子标记技术对 17 份白术种质资源进行遗传多样性分析及DNA指纹图谱构建,为白术种质的鉴定、保存和新品种选育提供一定的理论依据.[方法]从 92 条SCoT引物中筛选得到 13 条核心引物用于白术分子标记,利用Popgene1.32 软件和NTSYS-pc 2.10e软件进行白术种质资源多样性分析和聚类分析,以核心引物SCoT-9、SCoT-12 和SCoT-41 组合构建白术DNA分子指纹图谱.[结果]13 条SCoT核心引物扩增 17 份白术样品共得到 192 条条带,其中,多态性条带 165 条,平均百分率 85.94%;遗传相似系数(GS)和遗传距离(GD)分别介于 0.578 1-0.875 0 和 0.133 5-0.548 0,白术种质的观测等位基因数(Na)为 1.859 4,有效等位基因数(Ne)为 1.418 0,Nei's遗传多样性指数(He)为 0.256 3,Shannon信息指数(I)为 0.396 8,聚类分析得到白术栽培品一类,而大围山野生品被单独聚为一类;所构建的 17 份白术种质资源DNA指纹图谱,可以将样品区分并准确鉴定.[结论]白术种质资源具有较为丰富的遗传多样性,但不同产地白术栽培品之间遗传差异低,表明地理位置并不是判断白术亲缘关系远近的决定性因素.

    白术SCoT分子标记遗传多样性分析DNA指纹图谱

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    水稻OsRhoGDI1过表达影响粒型及种子活力

    戚旺毕一凡轩强兵张新...
    152-161页
    查看更多>>摘要：[目的]水稻OsRhoGDI1 是前期利用酵母双杂交技术从幼穗中分离的一个与Rho/Rop蛋白OsRac5 相互作用蛋白的编码基因,预期编码一种功能未知的Rho GDP解离抑制因子,采用转基因技术鉴定该基因的功能,为后续研究OsRhoGDI1 与OsRac5 在水稻生长发育中的功能奠定基础.[方法]构建OsRhoGDI1 过表达载体,转化水稻筛选阳性植株,对转基因水稻粒型和萌发特征开展分析,通过RT-qPCR分析粒型调控基因在籽粒发育中的表达,采用扫描电镜检测颖壳细胞特征;比较转基因水稻和对照水稻的萌发特征,并采用RT-qPCR检测GA和ABA合成、分解相关基因,以及α-淀粉酶基因在萌发种子中的相对表达水平,开展α-淀粉酶定性及定量分析.[结果]与对照水稻相比,OsRhoGDI1 过表达水稻的粒长极显著增加,粒宽、粒厚和千粒重均极显著降低,粒型调控基因GS2、GS5、GS6与GLW7在水稻幼穗中的表达水平均不同程度地降低,而GW2表达水平提高;转基因水稻外颖壳细胞的长度增加、宽度降低.转基因水稻种子萌发早于对照,且GA合成基因、ABA分解基因及α-淀粉酶基因的表达水平均不同程度提高,而GA分解基因与ABA合成基因表达水平降低;α-淀粉酶活性在转基因水稻种子萌发过程中显著提高.[结论]OsRhoGDI1 过表达通过改变粒型调控基因表达水平,导致颖壳表皮细胞伸长,引起粒长变长,粒宽变窄;同时该基因过表达还通过改变萌发相关基因表达水平,提高α-淀粉酶活性,促进种子萌发.

    水稻OsRhoGDI1粒型萌发激素α-淀粉酶

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    番茄YABBY2b功能鉴定及下游基因的表达分析

    孙美华孙慧贤田林林苗妍秀...
    162-168页
    查看更多>>摘要：[目的]分析番茄SlYABBY2b功能,解析其果实大小调控机制,为丰富果实发育调控基因网络及挖掘我国番茄优质基因资源提供依据.[方法]以番茄'Ailsa Craig'为材料,通过CRISPR/Cas9 技术编辑SlYABBY2b,构建yabby2b突变体株系,并分析yabby2b突变体表型变化,通过石蜡切片技术统计果实细胞数目,RT-qPCR分析候选基因在yabby2b突变体中的表达变化,并对候选基因进行启动子调控元件分析.[结果]从T0 代转化苗中鉴定到 3 株突变体,为嵌合突变或双等位突变,从T1 代中分离到 3 个纯合突变体株系,且不包含转基因元件.表型观察发现,与野生型相比,yabby2b突变体的植株变矮、果实变小.进一步分析果实发育过程发现,yabby2b突变体果实发育早期的子房变小,子房的细胞数目变少.分析候选基因表达变化发现,SlYABBY2b突变后细胞分裂抑制子SlFW2.2 的表达水平上调,而且还发现SlFW2.2 启动子上有YABBY转录因子的调控元件.[结论]揭示了SlYABBY2b参与番茄株高和果实大小调控,可能是通过调控SlFW2.2表达,进而影响果实发育早期的细胞分裂,最终调控果实大小.

    番茄SlYABBY2b果实大小细胞分裂SlFW2.2

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    转基因大豆多靶标质粒DNA标准分子的研制及应用

    刘奕君闫伟何禹璇董立明...
    169-183页
    查看更多>>摘要：[目的]为了确保转基因检测技术的标准化和准确性,开发一种适用于转基因大豆定性定量检测的多靶标质粒标准分子.[方法]针对 13 种转基因大豆转化体的分子特征信息,合成了含有多靶标序列的核酸片段,通过将外源片段插入pUC57 质粒多克隆位点并经大肠杆菌转化,研制了含有 27 个转基因大豆靶标序列的质粒DNA标准分子pUC57-SOY.采用普通PCR、单重、双重实时荧光定量PCR(qPCR)检测方法对DNA标准分子pUC57-SOY的靶标特异性进行测试,利用 13 种大豆转化体进行定量检测适用范围和定值参数性能进行评估.[结果]在普通PCR检测中,质粒DNA包含的 24 种检测靶标,均能稳定扩增,且无非特异性扩增产物,表明质粒DNA标准分子pUC57-SOY在实际检测中具有良好的特异性;实时荧光定量PCR(qPCR)方法测试表明,质粒标准分子的不同浓度与靶标扩增效率具有良好的线性相关性.以pUC57-SOY标准分子为阳性参照物,应用标准曲线内插法,实际样品检测结果与预期相一致.[结论]开发的多靶标质粒标准分子pUC57-SOY表现出符合转基因成分定性定量检测要求的优良性能.在定性检测中,24 种检测靶标均能稳定检测出并具有良好的特异性;在定量检测中,可实现一个标准分子对应 13 种靶标的精准测定.因此,该研究创制的质粒标准分子pUC57-SOY可作为转基因大豆检测的阳性对照品.

    转基因成分检测转基因大豆质粒DNA标准分子定量

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    枣ABF/AREB基因家族鉴定及其在果实发育中的表达分析

    杨冲程莎莎艾长丰赵璇...
    184-191页
    查看更多>>摘要：[目的]ABFs(ABRE binding factors)/AREB(ABA responsive element binding)转录因子不仅参与植株的胁迫响应,还影响植株和果实的发育,了解其在枣果实发育过程中的作用,为深入研究枣ABF基因功能提供基础.[方法]对枣ABF基因进行了全基因组鉴定,并对其理化分析、亚细胞定位、基因结构、基序、系统进化关系、启动子顺式作用元件及表达模式进行了分析.[结果]在枣基因组共发现5个ABF基因,定位在5条不同假染色体上.ZjABF编码氨基酸序列长度为321-474 aa,等电点为7.75-9.85,亲水系数为-0.807--0.592,5 个成员均为亲水蛋白.不稳定系数为 35.62-61.51.基因结构及基序分析表明枣ABF家族成员均存在UTR,分别含有 3-5 个外显子,6-7 个motif.系统发育树将ABF家族分成了 3 个大类.启动子顺式作用元件分析表明,枣ABF基因家族启动子具有多种响应激素和非生物胁迫相关的顺式作用元件.通过对'金丝小枣'和'金魁王'果实发育不同阶段的转录组数据分析,除ZjABF4 以外的ZjABFs均有不同的表达,表明枣ABF家族在果实发育过程中发挥了调控作用.利用同源蛋白预测了ZjABF3、ZjABF4 和ZjABF5 的互作蛋白.[结论]枣ABF家族基因结构保守,启动子区域存在多个响应激素和非生物胁迫相关的顺式作用元件,在果实发育不同阶段有不同的表达模式.

    枣ABF/AREB基因家族生物信息学分析果实发育

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    山杏种子PsMATE40基因启动子的克隆及驱动表达分析

    王紫睿刘潇菡修宇林善枝...
    192-201页
    查看更多>>摘要：[目的]转运蛋白PsMATE40 在山杏种子苦杏仁苷转运中起到重要作用.克隆PsMATE40基因特异启动子并分析其驱动基因表达活性,为PsMATE40 基因及其启动子的应用奠定基础.[方法]依据前期克隆得到的PsMATE40基因,以山杏种子基因组DNA为模板,通过染色体步移克隆得到PsMATE40基因特异启动子全长序列(命名为ProPsMATE40),预测分析其顺式调控元件,采用GUS组织化学染色分析检测启动子活性;利用无缝克隆方法分别构建组成型启动子CaMV35S和特异启动子ProPsMATE40 驱动的PsMATE40 基因的植物表达载体,开展农杆菌介导的烟草瞬时转化,利用RT-qPCR技术比较分析它们驱动PsMATE40 基因的转录表达.[结果]山杏种子PsMATE40基因启动子全长序列为 1 964 bp,含有 2 种启动子核心元件(CAAT-box 和TATA-box)、多种激素信号(生长素、茉莉酸和水杨酸等)响应元件和胁迫(光、干旱和损伤等)响应元件以及种子发育调控元件等,自身特异启动子ProPsMATE40 驱动的PsMATE40基因表达水平明显高于CaMV35S.[结论]山杏种子PsMATE4基因表达可能受植物激素以及生物与非生物胁迫等多种因素的复杂调控,而自身启动子可有效促进PsMATE40基因的转录表达.

    山杏种子苦杏仁苷PsMATE40基因特异启动子克隆顺式调控元件驱动表达分析

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    梨火疫病拮抗菌JK2的筛选鉴定及发酵条件优化

    马云涛胡丽娜孙文婧唐莲庚...
    202-213页
    查看更多>>摘要：[目的]梨火疫病是由解淀粉欧文氏菌(Erwinia amylovora)引起的一种重要细菌病害,严重影响梨、苹果等蔷薇仁果类果树的生产安全.从海棠树(Malus spectabilis)果实及其根际土壤分离得到对解淀粉欧文氏菌具有较强拮抗作用的优良菌株,为梨火疫病生防菌剂的开发与利用提供菌种资源及理论支撑.[方法]采用平板稀释法分离菌株,以解淀粉欧文氏菌(Erwinia amylovora)为指示菌,利用平板对峙法和牛津杯扩散法初筛和复筛具有拮抗效果的菌株,结合形态学观察、生理生化反应和16S rDNA测序对拮抗菌进行鉴定,确定其分类地位;以单因素试验和正交试验对发酵条件进行优化;将优化的发酵液在新疆野苹果(Malus sieversii)离体果实上进行温室防效测定.[结果]分离得到 4 株具有较强拮抗作用的菌株(JK1、JK2、JK3、JK4),其中拮抗效果最强的菌株JK2 抑菌效价达到 359.7 mm/mL,结合该菌形态学特征、生理生化特性和 16S rDNA基因序列分析,将菌株JK2 鉴定为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis).优化后的最佳培养条件:初始pH为 6.66,温度为 30.6℃,接种量为 3.9%,转速为 208 r/min.在该优化条件下,活菌数可达到 1.29×109 CFU/mL,相比优化前提高了 53.1%;温室防效测定结果表明,接种菌株JK2 果实的保护性试验病情指数显著降低,防效达到 65.88%,且保护性防效优于治疗性防效.[结论]菌株JK2 对梨火疫病具有较好的防治作用,具有较大的应用潜力,可作为开发梨火疫病生防制剂的候选菌株.

    梨火疫病生物防治贝莱斯芽孢杆菌发酵条件

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