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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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    黄瓜和南瓜Bcl-2相关抗凋亡家族全基因组鉴定与表达模式分析

    胡永波雷雨田杨永森陈馨...
    219-237页
    查看更多>>摘要：[目的]分析Bcl-2 相关抗凋亡(Bcl-2 associated athanogene,BAG)家族蛋白成员在黄瓜和南瓜中响应非生物胁迫以及在黄瓜/南瓜嫁接愈合过程中响应光照的表达模式,为解析黄瓜/南瓜嫁接苗嫁接愈合机理及黄瓜和南瓜等蔬菜的抗性分子育种提供有利基因.[方法]基于黄瓜和南瓜基因组信息,利用生物信息学手段,对黄瓜和南瓜中BAG基因家族进行鉴定,并对其理化特性、染色体定位、基因结构、系统发育和共线性进行了分析.基于公共数据库及黄瓜/南瓜嫁接苗在嫁接愈合过程中转录组测序数据,分析BAG基因在黄瓜和南瓜中响应非生物胁迫以及在嫁接愈合过程中响应光照的表达模式.[结果]在黄瓜和南瓜中分别鉴定到 12 和 18 个BAG家族基因,均分为 2 个亚族,基因成员保守性高,Ⅰ亚家族的BAG主要参与基因调控和逆境响应,而Ⅱ亚家族的BAG主要参与植物的发育过程.黄瓜和南瓜BAG基因分别与拟南芥、水稻、番茄存在多种线性关系,但CsaV3_1G017210与拟南芥、水稻、番茄和南瓜中的BAG基因均不存在线性关系.不同BAG基因具有组织特异性表达模式.CsaV3_6G000970 和CmoCh08G008520(BAG family molecular chaperone regulator 6)在黄瓜和南瓜响应非生物胁迫以及黄瓜/南瓜嫁接苗嫁接愈合过程中均发生上调表达.[结论]BAG家族基因在黄瓜和南瓜对非生物胁迫的响应以及黄瓜/南瓜嫁接苗嫁接愈合过程中对光的响应中具有差异性,协同调控了黄瓜和南瓜的生长发育及嫁接愈合,在黄瓜和南瓜非生物胁迫以及黄瓜/南瓜嫁接苗嫁接愈合过程中发挥着重要作用.

    黄瓜南瓜BAG基因家族生物信息学嫁接愈合

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    辣椒E2基因家族的鉴定及分析

    常雪瑞王田田王静
    238-250页
    查看更多>>摘要：[目的]泛素结合酶E2(UBC)作为泛素蛋白酶体途径中将泛素转移至靶蛋白的重要中转酶,与植物的生长发育和许多胁迫有关.从辣椒全基因组中鉴定E2 基因家族成员,分析相关基因表达模式,为后续研究提供理论基础.[方法]基于辣椒全基因组信息,利用生物信息学方法对E2 基因家族进行鉴定,系统分析该家族成员的基本理化性质、亚细胞定位、染色体定位、基因结构、系统进化关系、顺式作用元件、蛋白质互作网络、非生物胁迫响应与组织器官表达模式.[结果]辣椒E2家族有 48 个成员,在 11 条染色体上呈不均匀地分布,其编码蛋白主要定位于细胞外和细胞核中;通过对辣椒、番茄和拟南芥的比较进化分析将其分为Group I-Group XIII亚族,同一亚族具有相似的蛋白保守基序和基因结构;发现共有 26 个蛋白之间存在互作;顺式作用元件分析表明,CaUBC基因启动子区含有大量光响应、激素响应元件,上游 2 000 bp区域中存在多种与生长发育和抗逆性相关的顺式作用元件;CaUBC参与胁迫响应,在不同非生物胁迫和激素处理下,将其分为 3 类,其中高温环境下第 3 类基因为高表达;在组织器官中表现出不同的表达,其中CaUBC38 在果实中的表达量变化较为明显,进行RT-qPCR分析发现,50 d相对表达量最高,10 d表达量最低.[结论]获得 48 个辣椒E2(CaUBC)基因,揭示了E2 家族不同成员在辣椒生长发育和非生物胁迫过程中的表达特征.

    辣椒E2基因家族泛素蛋白酶体系统生物信息学表达分析非生物胁迫组织器官

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    比利时杜鹃花类黄酮3'-羟化酶(F3'H)基因克隆及功能分析

    吴泽航杨中义鄢毅铖贾永红...
    251-259页
    查看更多>>摘要：[目的]类黄酮 3'-羟化酶(flavanone 3'-hydroxylase,F3'H)是植物花青素合成过程中的关键酶,探究比利时杜鹃花(Rhododendron hybridum Hort)F3'H基因的功能及表达特性.[方法]以比利时杜鹃花不同发育时期的花瓣及盛花期的根、茎、叶为实验材料,从比利时杜鹃花转录本数据库中筛选类黄酮生物合成通路关键酶类黄酮 3'-羟化酶基因序列信息并进行生物信息学分析,利用反转录(RT-PCR)技术克隆RhF3'H基因;利用紫外分光光度计测定了比利时杜鹃花花瓣不同时期的花青素含量,利用RT-qPCR技术对不同发育时期花瓣和成熟期的不同组织进行RhF3'H基因表达量分析;采用Gateway技术构建过表达载体35S:RhF3'H-GFP重组载体进行亚细胞定位验证;构建p1302-RhF3'H过表达载体对比利时杜鹃花花瓣进行侵染.[结果]成功获得比利时杜鹃花RhF3'H基因长度为 1 557 bp,编码 518 个氨基酸,具有保守的F3'H结构域,属于P450 超家族;系统进化树分析显示,比利时杜鹃花RhF3'H与龙眼和荔枝F3'H蛋白亲缘关系最近;RT-qPCR结果显示,RhF3'H在比利时杜鹃花不同花瓣时期和根、茎、叶组织中均有表达,在不同花瓣发育时期中,盛开期和衰败期中RhF3'H基因的表达量较高,与花青素含量结果相一致;亚细胞定位分析显示,RhF3'H主要存在于细胞膜上;成功构建P1302-RhF3'H瞬时过表达载体,相较于CK和p1302,p1302-RhF3'H在杜鹃花花瓣中显著高表达,其花青素含量也显著增加.[结论]RhF3'H基因在花瓣细胞膜中表达,表达模式与花青素积累趋势一致;过表达RhF3'H基因促进了花青素的合成.

    比利时杜鹃花类黄酮3'-羟化酶(F3'H)花青素亚细胞定位瞬时表达

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    夏冬两季发酵雪茄烟叶的代谢组差异分析

    虞昕磊何结望林国平李金海...
    260-270页
    查看更多>>摘要：[目的]解析夏冬季节发酵的雪茄烟叶代谢物差异.[方法]采用超高效液相色谱串联质谱(UPLC-MS/MS)技术对发酵前、冬季发酵、夏季发酵的雪茄烟叶样品进行广泛靶向代谢物检测.[结果]发酵期间(历时 34 d)夏季、冬季发酵房平均温度分别是 27.2℃、14.7℃,二者相差 12.5℃,平均湿度分别是 77.6%、66.7%,二者相差 10.9%,夏季更符合烟叶发酵相对高温、高湿的环境要求;雪茄烟叶样品检测得到 905 种代谢物包含 10 类:生物碱、酚酸、黄酮、脂质、氨基酸、有机酸、萜类、糖类、核苷酸、木质素,其中生物碱、有机酸、脂质含量比例居前三,分别是 24.5%、23.7%、15.0%.烟叶发酵后,有机酸、脂质、氨基酸、酚酸的含量都显著提升,生物碱、萜类、黄酮、糖类、木质素的含量有不同程度的减少.夏季发酵的烟叶生物碱、萜类代谢转化更剧烈,有机酸、氨基酸、黄酮、脂质、糖类含量较高,化学成分更协调,香气质量更丰富,烟气柔顺、余味甜润,感官品质更优.[结论]鄂西南地区夏季自然高温高湿环境,更顺应雪茄烟农业发酵理想状态,将当年生产的雪茄烟叶在冬季自然醇化后推迟到次年夏季发酵,或可作为探索推动雪茄烟发酵工序提质增效的参考方案.

    雪茄烟叶发酵代谢组学感官质量差异分析

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    酸性矿山废水对成熟期水稻根区理化因子及固氮微生物的影响

    田胜尼张琴董玉飞丁洲...
    271-280页
    查看更多>>摘要：[目的]酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)是一类低pH、高硫酸盐浓度和重金属富集的废水.探究成熟期水稻根区土壤固氮菌群落的丰度和组成及其对AMD的响应,并阐明土壤固氮菌群落结构变化的主要驱动因素.[方法]对取自安徽省铜陵市矿区受AMD污染和未受污染的稻田土壤进行水稻盆栽试验,设置 3 组不同处理(A:AMD浇溉污染土、B:清洁水浇灌污染土、CK:清洁水浇灌未污染土),采用nifH基因高通量测序技术分析不同处理下的成熟期水稻根区土壤固氮菌群落特征.[结果]AMD污灌使得水稻根区土壤中SO42-、NO3-、重金属的含量显著上升,土壤酸化且固氮菌群落的多样性下降.水稻根区土壤的优势固氮菌包括Anaeromyxobacter、Geobacter等,CK处理中富集的固氮菌群数量显著高于A、B处理,且B处理中主要富集疣微菌门,CK处理中主要富集变形菌门.pH和重金属Cu、Pb、Zn是驱动水稻根区土壤固氮菌群落结构的主要因素.具有硫还原功能的Desulfovibrio和Desulfurivibrio对氮的变化贡献明显.[结论]AMD对水稻根区土壤化学性质和固氮菌产生显著影响,恢复清洁水灌溉可促进固氮菌的恢复.

    AMD水稻根区土壤根区固氮微生物氮重金属

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    玉米大斑病菌cDNA文库的构建及转录因子StMR1互作蛋白的筛选

    王秋月段鹏亮李海笑刘宁...
    281-289页
    查看更多>>摘要：[目的]筛选玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)转录因子的互作蛋白,解析黑色素调控转录因子StMR1 调控玉米大斑病菌致病性的分子机制.为解析玉米大斑病菌侵染过程中转录因子的调控网络,阐明病菌的致病机理提供参考.[方法]收集玉米大斑病菌菌丝和孢子不同萌发阶段作为试验材料,采用Gateway方法构建玉米大斑病菌cDNA文库,使用同源重组的方法构建转录因子StMR1 的诱饵载体,采用酵母双杂交技术筛选其互作蛋白并进行一对一验证.[结果]构建的玉米大斑病菌文库插入的平均片段长度大于 1 000 bp,初级文库及次级文库的库容量为 1.2×107 和 1.04×107 CFU,重组率为 100%,可以用于酵母双杂交筛选.成功构建可以用于筛库的诱饵载体pGBKT7-StMR1,经初筛与复筛得到 3 个互作蛋白,一对一验证短链脱氢酶、糖基转移酶、富含亮氨酸重复序列蛋白均与转录因子StMR1 存在互作.[结论]成功构建了丰富度高且质量好的玉米大斑病菌cDNA文库并筛选到了与转录因子StMR1 互作的蛋白.

    玉米大斑病菌cDNA文库转录因子酵母双杂交互作蛋白

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    米曲霉异源表达合成虫草素

    闫欢欢尚怡彤王丽红田学琴...
    290-298页
    查看更多>>摘要：[目的]通过米曲霉中异源表达虫草素合成关键基因,构建米曲霉工程菌株合成虫草素.[方法]以米曲霉尿苷/尿嘧啶和组氨酸双营养缺陷型菌株AoΔpyrGΔHisB为背景菌株,利用农杆菌介导的转化方法对虫草素合成关键基因CmCns1-CmCns3 进行过表达;通过荧光显微镜观察CmCns1 和CmCns2 在米曲霉中的亚细胞定位;利用高效液相色谱法(HPLC)测定转基因米曲霉虫草素含量,同时对米曲霉发酵液添加合成虫草素的前体甘氨酸和腺嘌呤,探究其在米曲霉中对合成虫草素的影响.[结果]蛹虫草CmCns1 和CmCns2 在米曲霉中定位于脂滴;并且米曲霉中单独过表达CmCns1、共表达CmCns1 和CmCns2 以及共表达CmCns1-CmCns3 均能合成虫草素,发酵 48 h虫草素胞外产量最高达到 37.74 μg/mL;向米曲霉发酵液添加甘氨酸和腺嘌呤,不能有效提升虫草素的含量.[结论]成功在米曲霉异源表达合成虫草素.

    虫草素米曲霉异源表达亚细胞定位腺嘌呤甘氨酸

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    一株链霉菌的鉴定及其产格尔德霉素的发酵工艺研究

    杨鹭袁源方志锴林如...
    299-309页
    查看更多>>摘要：[目的]对链霉菌Streptomyce sp.FIM18-0592 进行菌种鉴定,并对其胞外格尔德霉素产量进行发酵工艺优化,旨在提高产量并降低发酵成本.[方法]通过形态特征、培养特征和生理生化特性,结合 16S rDNA序列分析构建系统发育树进行菌种鉴定;采用单因素试验优化培养条件及培养基配方,进一步使用最陡爬坡试验和响应面试验优化培养基配方的含量.[结果]通过对链霉菌FIM18-0592 的形态特征、培养特征及生理生化特征进行初步培养观察发现,其在ISP2 等培养基上生长较好,气生菌丝旺盛,产黑色素.结合 16S rDNA分子鉴定,确定该菌为格尔德霉素链霉菌(Streptomyces geldanamycininus).通过单因素试验对发酵条件以及培养基配方进行优化,得到最适宜菌株发酵的培养条件为转速 140 r/min、装液量 12%(体积分数)、接种量 7%(体积分数)、培养时间 144 h.最佳的碳源、氮源、无机盐分别为葡萄糖、黄豆饼粉和硫酸铵.采用最陡爬坡试验和响应面优化试验确定了其最优的发酵培养基为:葡萄糖 10.42%、黄豆饼粉 1.68%、硫酸铵 0.3%、乳酸 0.3%、甘油 4%、硫酸镁 0.1%、碳酸钙 0.4%,在此条件下,格尔德霉素的发酵效价达到 2 887 μg/mL,较原始发酵工艺效价提高了 66%.[结论]链霉菌FIM18-0592 为格尔德霉素链霉菌,通过对其发酵工艺进行优化显著提高格尔德霉素的产量,为格尔德霉素及其衍生物的开发和利用奠定基础.

    格尔德霉素菌种鉴定发酵优化单因素优化响应面试验形态特征培养特性

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    Lithocarols类化合物生物合成基因litI的表达及其启动子功能分析

    李梦然叶伟李赛妮张维阳...
    310-318页
    查看更多>>摘要：[目的]Lithocarols为新型的多异戊烯基二苯甲酮类化合物,具有良好的抗肿瘤活性.对lithocarols生物合成基因litI进行克隆和表达纯化,并对该基因的启动子进行功能鉴定,为lithocarols的生物合成及转录调控奠定分子生物学基础.[方法]将litI基因扩增后进行原核表达,采用镍亲和层析初步纯化目的蛋白LitI,利用生物信息学方法分析该蛋白的性质和结构.同时扩增litI基因启动子片段,构建荧光素酶表达系统,分析启动子的转录活性,利用PlantCARE启动子分析网站对litI基因启动子的功能组件进行预测.[结果]LitI蛋白为亲水性蛋白,其相对分子量为 51 kD,二级结构包括 51.32%的α-螺旋、8.99%的延伸链、3.95%的β-转角以及35.75%无规则卷曲.litI基因启动子具有较强的转录活性且在大肠杆菌中具有启动氨苄青霉素抗性基因表达的功能,其功能组件包含TATA box和CAAT box.[结论]通过异源表达获得了LitI蛋白,分析了其性质和结构,并鉴定了具有较强转录活性的litI基因启动子片段.

    Phomopsislithocarpus多异戊烯基二苯甲酮类化合物生物合成基因启动子异源表达生物信息学

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    基于药效团模型筛选CTX-M-14型超广谱β-内酰胺酶抑制剂

    王梦帆赵子玉王春光刘廷玉...
    319-329页
    查看更多>>摘要：[目的]开发针对头孢噻肟-水解酶-14(CTX-M-14)型超广谱β-内酰胺酶(extended-spectrum β-lactamase,ESBLs)的抑制剂,用以缓解细菌耐药带来的严重危害.[方法]使用DiscoveryStudio Visualizer(DS Visualizer)构建基于受体结构的药效团模型(structure-based pharmacophore,SBP)和基于配体共同特征的定性药效团模型(common feature pharmacophore generation,HIPHOP),并将验证后的模型作为查询条件对ZINC数据库进行以CTX-M-14 蛋白为靶标的虚拟筛选,得到拟合分数良好的中药单体成分甘草酸(glycyrrhizic acid,GL),对其进行相关作用力分析、分子动力学模拟和结合自由能计算,分析甘草酸与CTX-M-14 蛋白的结合模式、结合能力及稳定性;最后通过联合抑菌试验及酶动力学试验考察甘草酸的抗菌增敏活性、抑酶作用及抑酶方式.[结果]中药单体成分甘草酸主要与CTX-M-14 蛋白活性中心多个氨基酸残基形成氢键和范德华作用力,两者的对接分数与结合自由能分别为-10 kcal/mol及-22.06 kcal/mol;甘草酸与头孢噻肟钠联用呈协同作用(FICI≤0.5);甘草酸可竞争性抑制β-内酰胺酶对底物抗生素的水解作用,对头孢噻肟钠的抑酶保护率可达 58.53%,与克拉维酸接近(60.98%).[结论]中药单体甘草酸可与CTX-M-14 蛋白稳定结合,通过竞争性抑制β-内酰胺酶对底物抗生素的水解作用,提高多重耐药大肠杆菌E320 和重组蛋白阳性菌BL-21 对头孢噻肟钠的敏感性,实现抗生素的减量增效.

    甘草酸CTX-M-14药效团模型分子动力学模拟联合抑菌

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