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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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    基于转录因子生物传感器在环境分析中的应用

    张迪鞠睿李丽梅王煜倩...
    114-125页
    查看更多>>摘要：转录因子是一类在细胞中通过引导RNA聚合酶与特定DNA序列结合调控基因表达的蛋白质.转录因子是生物体适应自然环境过程中的一类重要调节性蛋白,可专一性的感知环境介质中的配体分子.利用转录因子作为识别元件构建生物传感体系并与不同的信号转导和放大系统耦合,可在细胞、无细胞和体外等不同反应体系构建信号输出形式灵活多样的传感策略.基于转录因子构建的生物传感器(TFBBs),因其灵敏度高、体积小、价格低廉以及可应用于现场监测等优势,在环境分析领域显示出巨大应用潜力.文中着重介绍了TFBBs的传感体系类型、核心元件组成和工作原理,列举了其在重金属离子、芳香族化合物及抗生素等环境污染物检测中的应用进展,在此基础上讨论了TFBBs在环境污染物检测中可能面临的机遇和挑战,并对其发展趋势进行了展望,指出合成生物学、人工智能等多学科新兴技术的高速发展将促进TFBBs人工设计和传感性能提升,使其应用于更广泛的领域.

    转录因子生物传感环境分析重金属离子芳香族化合物抗生素

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    甘蔗条点病毒荧光定量PCR检测方法的建立及应用

    王超敏何美丹王文治袁潜华...
    126-133页
    查看更多>>摘要：[目的]建立一种快速、灵敏、特异的检测甘蔗条点病毒(sugarcane striate virus,SStrV)的SYBR Green I 荧光定量PCR方法.[方法]从SStrV基因组保守区域序列设计特异性扩增引物,构建含有SStrV基因组序列的重组质粒pMD19-T-SStrV-qN作为阳性质粒标准品,以其为模板建立SStrV荧光定量PCR检测方法,并对该方法的灵敏性、特异性、稳定性进行了测试,随后用该方法对甘蔗不同组织部位中SStrV载量进行检测.[结果]将含有SStrV基因组序列的重组质粒按 10 倍比稀释成标准品,将其作为模板进行荧光定量PCR,获得标准曲线y=-3.337 x+38.197,相关系数r2=0.999,说明Cq值与标准品浓度拷贝数的对数呈线性关系;建立的荧光定量PCR最低可以检测到 13 拷贝重组质粒/μL,是普通PCR灵敏度的 100 倍.该方法能特异的检测SStrV,特异性高,组内和组间的变异系数在 0.13%-0.94%之间,表明该方法重复性良好.SStrV的载量在甘蔗的不同组织部位中差异较大,+4 叶中SStrV的载量最高,与其他组织部位达到了显著差异.[结论]建立了能灵敏特异检测SStrV的SYBR Green I 荧光定量PCR方法,明确了+4 叶是甘蔗中SStrV检测的最佳采样部位.

    甘蔗条点病毒荧光定量PCR病毒载量检测

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    大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1育性转变的转录组分析

    白志元徐菲杨午王明贵...
    134-142页
    查看更多>>摘要：[目的]探索大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1 育性转变在RNA水平上的分子机制,以期从育性转变的角度为大豆细胞质雄性不育的分子机理提供有价值的信息.[方法]以弱恢复型杂种F1(H3A×SXTH3)为研究对象,设置苗期短光照(植株育性不育)和正常光照(植株育性可育)处理,在盛花期分别采集不同大小的混合花芽进行转录组测序和RT-qPCR分析.[结果]筛选出 3 917 个差异表达基因,苗期短光照处理后,2 134 个基因下调表达,1 783 个基因上调表达.对差异表达基因进行生物信息学分析,GO显著富集分析表明,碳水化合物代谢过程、跨膜转运活性和细胞外围等功能在育性转变中行使着主要生物学功能;KEGG通路显著富集分析表明,戊糖葡萄糖醛酸的相互转化、淀粉蔗糖代谢和植物昼夜节律等通路为育性转变的主要代谢通路.11 个基因的RT-qPCR分析发现,大豆细胞质雄性不育相关基因和PPR基因参与了大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1 育性转变过程.[结论]推测大豆细胞质雄性不育弱恢复型杂种F1 育性转变与植物昼夜节律、PPR和大豆细胞质雄性不育相关的线粒体、花粉壁发育、碳水化合物代谢、糖转运和活性氧代谢等基因的异常表达相关,当昼夜节律通路的关键基因变化,引起PPR基因和大豆细胞质雄性不育相关基因的表达水平变化,将会发生育性转变.

    大豆细胞质雄性不育杂种F1育性转录组测序

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    锌硒配施对水稻汞的阻隔效应

    黄秋刘静秦樊鑫罗帮林...
    143-151页
    查看更多>>摘要：[目的]研究锌硒配施对土壤-水稻体系中水稻富集转运汞的影响,探讨锌硒配施对水稻汞的阻隔效应,为汞污染土壤安全利用提供参考.[方法]选取贵州铜仁碧江区某矿区汞污染土壤,以水稻品种川康优 727 为研究对象,采用盆栽试验,测定水稻生长发育特征以及土壤有效汞和水稻各器官汞含量.[结果]锌硒配施使土壤中有效汞含量显著降低了 45%-75.2%,低浓度硒与锌配施使土壤有效汞含量降低 75.2%;锌硒配施使水稻各器官汞降低了 15.2%-92.3%,其中,籽粒汞含量的降幅效果最好(87.6%-92.3%).除高浓度硒和高低浓度锌配施促进了水稻汞从根到籽粒转运外,锌硒配施对水稻富集与转运汞的阻隔效果均优于锌、硒单施,锌硒配施使水稻汞从根到籽粒的富集系数降低了88%-92%,低浓度硒与高低浓度锌配施对水稻汞从根到籽粒的转运系数分别降低了 69.2%和 61.5%.[结论]锌硒配施对水稻汞的阻隔效应显著,有效缓解了汞对水稻生长发育的毒害作用.

    汞锌硒转运系数富集系数

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    大白菜BrCYP83B1基因的克隆及表达分析

    王玉书赵琳琳赵爽胡琦...
    152-160页
    查看更多>>摘要：[目的]细胞色素P450 家族是十字花科植物硫苷合成重要的酶系,其中CYP83 亚家族主要参与核心结构的合成,旨在探究大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)CYP83B1 基因的功能.[方法]利用RT-PCR技术克隆BrCYP83B1 基因,通过生物信息学软件分析其编码蛋白理化性质、同源性及启动子顺式作用元件,利用RT-qPCR技术分析BrCYP83B1 的表达模式,并构建其植物超表达载体.[结果]BrCYP83B1 cDNA序列全长为 1 500 bp,编码 499 个氨基酸,编码蛋白属于细胞色素P450 超家族,主要定位于细胞质,二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成,与甘蓝型油菜、青花菜的CYP83B1 蛋白具有较高的同源性.启动子分析表明,该基因启动子区域包含水杨酸、脱落酸及茉莉酸甲酯等激素响应的顺式作用元件,说明BrCYP83B1 基因表达可能受激素调控.RT-qPCR分析结果表明,BrCYP83B1 基因在大白菜的根、茎、叶、花和果中均有表达,且以叶中的表达量最高;茉莉酸甲酯够显著促进该基因的表达,而水杨酸处理对其表达具有一定的抑制作用,脱落酸处理下基因先上调后又下调.[结论]BrCYP83B1可能参与大白菜对激素的响应调控.

    大白菜BrCYP83B1基因克隆植物激素表达分析超表达载体

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    甘蓝型油菜REVEILLE家族鉴定及诱导表达分析

    刘蓉田闵玉李光泽谭成方...
    161-171页
    查看更多>>摘要：[目的]REVEILLE家族基因具有重要生物学功能,而在甘蓝型油菜(Brassica napus L.)中该家族基因研究较少,深入认识甘蓝型油菜中RVE家族基因功能及其与非生物胁迫的关系.[方法]利用生物信息学方法,在甘蓝型油菜、白菜(Brassica rapa)和甘蓝(B.oleracea)中分别鉴定到 33、16 和 16 个RVE基因,并对其系统进化、染色体定位、基因结构和理化性质以及启动子顺式元件进行分析.[结果]所有的RVE蛋白被分为两个亚家族.33 个BnaRVE分别定位在 18 条A亚基因组的染色体和 15条C亚基因组的染色体上.大部分成员属于较稳定的疏水蛋白;多数Ka/Ks值小于 1,说明该家族受到强烈的纯化选择作用.基因结构变异较大,内含子数目在 4-11 之间.共线性分析结果表明,甘蓝型油菜和拟南芥、白菜、甘蓝存在大量的同源基因.大部分甘蓝型油菜RVE家族成员在子叶和叶都有表达且表达量最多.BnaRVE启动子上含有大量与激素和生物逆境相关的元件,通过定量PCR分析,4 个BnaRVE在ABA与MeJA诱导和低温胁迫下的表达量显著上调.[结论]在甘蓝型油菜基因组中鉴定出 33 个BnaRVE家族成员.不同基因在不同发育时期和不同组织中表现出不同的表达模式.不同基因对各种胁迫存在响应,且表达模式不一.RVE家族成员对ABA、MeJA和冷胁迫具有正向响应功能.

    甘蓝型油菜RVE基因家族生物信息学分析逆境植物激素表达分析表达谱

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    不同处理对油菜秸秆养分、纤维结构和硫苷含量的影响

    杨代毅樊杨屠焰徐志宇...
    172-179页
    查看更多>>摘要：[目的]采用物理(膨化)和微生物(黑曲霉、枯草芽孢杆菌)处理油菜秸秆,并分析发酵后的营养物质含量、纤维结构和硫代葡萄糖苷含量,旨在提高油菜秸秆作为粗饲料在反刍动物上的饲用价值.[方法]试验设计 6 个组,分别为:油菜秸秆(M组,即对照组)、对照加黑曲霉(MA组)、对照加枯草芽孢杆菌(MB组)、对照膨化(PM组)、对照膨化加黑曲霉(PMA组)、对照膨化加枯草芽孢杆菌(PMB组).[结果]与M组(2.60%)相比,其他各组的粗蛋白质含量显著增加(P<0.05),分别为 3.16%(MA组)、3.24%(MB组)、3.31%(PM组)、4.02%(PMA组)、3.73%(PMB组);与M组(83.4%)相比,其他各组的中性洗涤纤维(NDF)含量显著降低(P<0.05),分别为 81.6%(MA组)、80.3%(MB组)、80.4%(PM组)、77.3%(PMA组)、78.3%(PMB组).MA组的结晶度(27.0%vs 25.3%)和比表面积(1.22 m2/g vs 1.19 m2/g)显著高于M组(P<0.05),氢键作用力减弱,聚合度与其他各组无显著差异(P>0.05);与M组(0.49 μmol/g)相比,其他各组硫代葡萄糖苷含量显著降低(P<0.05),PMA组(0.24 μmol/g)和PMB组(0.22 μmol/g)样品的硫代葡萄糖苷含量差异不显著,但显著低于其他各组(P<0.05).[结论]通过物理和微生物处理油菜秸秆能通过破坏纤维结构降低NDF水平,并减少抗营养因子硫代葡萄糖苷含量,从而改善其在反刍动物上的饲用价值.

    油菜秸秆膨化黑曲霉枯草芽孢杆菌纤维结构硫代葡萄糖苷

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    核桃SPL基因家族的系统进化和表达分析

    阿丽亚·外力陈永坤克拉热木·克里木江王宝庆...
    180-189页
    查看更多>>摘要：[目的]SQUAMOSA promoter binding protein-like(SPL)转录因子在植物开花诱导中起重要的调控作用.从核桃基因组中鉴定SPL(JrSPL)基因家族成员并分析其表达特性,为探究SPL在核桃开花诱导中的功能研究提供参考.[方法]采用生物信息学方法鉴定JrSPL基因家族成员,并预测其基本理化性质、保守结构域、进化关系、启动子顺式作用元件等;利用转录组测序和RT-qPCR技术分析JrSPL家族成员在核桃不同组织及嫁接诱导开花后的表达水平.[结果]JrSPL家族有 28 个成员,其基因结构和蛋白结构均高度保守,分布在核桃 14 条不同的染色体,与拟南芥和毛果杨分别存在17 处和 24 处共线性关系,根据系统发育关系可分为 8 组.JrSPL启动子存在大量的光响应元件、激素应答元件、胁迫响应元件等.转录组测序分析显示,JrSPL基因在核桃不同组织表达量有差异,在雄花、雌花、顶芽及叶中均有表达,多数基因在雌花中的表达量都比较高,有 6 个基因最为显著,它们可能在开花诱导中起关键作用.在嫁接诱导核桃开花材料中,检测的 12 个JrSPLs中除了JrSPL8 外,在开花材料中的表达量均高于对照,JrSPL2 和JrSPL25 在混合花序的雄花中表达显著,JrSPL8 在顶芽中高表达.[结论]JrSPL基因在核桃成花中具有重要作用,其高表达是花期提前的主要因素.

    核桃SPL基因全基因组鉴定组织特异性表达开花诱导

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    西蒙得木HSP20基因家族的进化、表达和功能分析

    李博静郑腊梅吴乌云高飞...
    190-202页
    查看更多>>摘要：[目的]研究西蒙得木HSP20 家族成员的结构和功能,为后续研究提供支撑.[方法]从结构分析、系统发育、表达模式等方面对西蒙得木HSP20 家族成员(ScHSP20s)进行系统分析,并对ScHSP20-17 进行功能分析.[结果]西蒙得木基因组中包含 35 个HSP20 基因座位,其中 8 个基因涉及串联重复,5 个涉及片段重复.系统发育分析表明,35 个ScHSP20 聚为 12 个亚家族,其中核质亚家族数量最多.启动子分析表明,多数ScHSP20 家族成员启动子区域含有激素响应和非生物胁迫等相关顺式作用元件.转录组分析表明,ScHSP20-35 和ScHSP20-17 等部分热激蛋白基因在花和种子发育过程中表达量发生显著性改变,而ScHSP20-17 和ScHSP20-28 等基因受高温诱导.亚细胞定位分析表明,ScHSP20-17 编码的蛋白定位于细胞核中,并且在大肠杆菌、酵母和烟草中过表达ScHSP20-17 能显著提高它们对高温胁迫的耐受性.[结论]部分ScHSP20 家族成员参与了西蒙得木生殖发育和非生物胁迫应答.

    西蒙得木HSP20亚细胞定位表达分析高温胁迫

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    金钗石斛bHLH转录因子家族全基因组鉴定及表达分析

    王健杨莎孙庆文陈宏宇...
    203-218页
    查看更多>>摘要：[目的]bHLH转录因子广泛存在于植物中,是调控植物生长发育和响应逆境胁迫的重要转录因子家族之一.从金钗石斛全基因组中鉴定DnbHLHs转录因子家族,分析其表达特点,为后续深入研究DnbHLHs转录因子的生物学功能奠定基础.[方法]利用生物信息学方法从金钗石斛全基因组中鉴定出bHLH转录因子家族成员,并对其理化特征、系统进化关系、基因结构、染色体定位和启动子顺式作用元件等进行分析,利用转录组数据和RT-qPCR分析DnbHLHs转录因子的组织表达模式和不同非生物胁迫下的表达规律.[结果]在金钗石斛中共鉴定出 137 个bHLH转录因子,DnbHLHs蛋白的氨基酸数量为 85-1 260,分子量为 9 855.23-140 024.19 Da,等电点为 4.52-10.66,不稳定系数为 31.94-87.42,脂溶指数为 56.66-106.06,亲水指数为-0.815-0.185.DnbHLHs分布于金钗石斛的 19 条染色体上,都存在bHLH结构域,与拟南芥的bHLH同源,且组内、种间存在着共线性关系.基因表达模式分析显示,DnbHLHs家族成员存在组织表达特异性,且DnbHLH26 和DnbHLH33 对多种逆境胁迫有响应.[结论]从金钗石斛全基因组中鉴定出 137 个DnbHLHs转录因子家族成员,该家族成员的理化性质和保守基序存在特异性和多样性的特征,不同DnbHLHs转录因子之间具有组织表达差异性,且DnbHLH26 主要受高盐和高温胁迫的诱导,DnbHLH33 主要受高盐、高温和低温胁迫的诱导.

    金钗石斛转录因子bHLH生物信息学表达模式分析

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