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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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    光信号和昼夜节律调控植物感知冷胁迫的研究进展

    李文萃彭羽佳刘勇波
    1-12页
    查看更多>>摘要：温度和光是调节植物生长发育的重要环境因子,植物感知温度变化并通过改变基因表达模式等响应低温环境,这些响应受到光信号和昼夜节律等因素的影响.然而,光信号诱导昼夜节律调控植物响应冷胁迫的分子调控网络尚不清楚.本文聚焦光信号和昼夜节律在植物感知冷胁迫中的作用.光信号参与冷胁迫主要通过光敏色素诱导CBF基因途径激活冷基因的表达,这主要有两种途径,一是光敏色素受体通过直接调控CBF和COR基因表达而调节植株抗冷性;二是光依赖性信号转导的正调控因子HY5 激活冷驯化COR基因.昼夜节律参与冷胁迫主要是通过昼夜节律的组分CCA1/LHY和RVE4/RVE8 介导DREB1 下游基因在冷胁迫下的表达.明确植物中光信号和昼夜节律在冷信号感知及传导途径中的作用,不仅有助于更好地理解植物抗冷的机制和功能,还有助于植物生长与温度胁迫反应之间的权衡,为提升植物应对昼夜温差变化提供理论基础.

    冷感知抗冷基因光信号昼夜节律

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    作物抗ACCase抑制剂类除草剂研究进展

    王瑶王荣焕冯铃洋张璐...
    13-23页
    查看更多>>摘要：杂草是影响作物产量与品质的重要不利因素之一,防除杂草是农作物田间管理必不可少的环节.乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-coA carboxylase,ACCase)是乙酰辅酶A合成脂肪酸的限速酶,ACCase抑制剂类除草剂抑制ACCase活性,造成脂肪酸合成受阻,从而灭杀杂草.随着除草剂在农业生产上的广泛应用,抗性杂草的问题日益严重,对农作物产量和品质的影响尤为明显,创制和选育抗除草剂的优异新种质及新品种是预防田间杂草的有效策略,并对单双子叶作物复合种植具有重要意义.通过自然突变、化学诱变、转基因和基因编辑技术已在多种作物和杂草中发掘了有效变异位点,并进行了育种应用.本文针对抗ACCase抑制剂类作物种质的开发和利用,详述了ACCase的性质和作用机制、ACCase抑制剂类除草剂的分类和抗性分子机制,以及目前已发现的有效变异位点等,进而提出创制高抗ACCase抑制剂类除草剂优异新种质的高效育种策略.

    乙酰辅酶A羧化酶ACCase抑制剂类除草剂复合种植种质创制

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    芽胞杆菌耐受胁迫条件的机制及工业应用

    韩钟娆霍毅欣郭淑元
    24-38页
    查看更多>>摘要：芽胞杆菌作为一种极具潜力的底盘菌株,能够在多种工农业废物和极端环境中生长,也能生产出多种工业化产品,如食品、饲料、益生菌、植物生长促进剂、酶和生物活性化合物等.然而,尽管具有生产高效、成本低廉等优点,芽胞杆菌在发酵生产中依然存在几个瓶颈问题,导致其工业生产的巨大潜力难以得到充分利用.其中一个关键问题在于,发酵生产过程中的生长以及生产效率较易受到多种胁迫条件的限制,进而导致发酵生产的不彻底、不完全.因此,探究芽胞杆菌胁迫响应的影响因子及改造策略,发掘其多种代谢活动与生长性状间的联系,就可以增强芽胞杆菌的抗胁迫能力,进而提高芽胞杆菌在工业应用中的质与量.本文首先分析了芽胞杆菌的多种应激反应机制,为进一步提高芽胞杆菌胁迫耐受能力、构建一个高效生产且具有良好抗逆性能的底盘菌株,总结阐述了非理性设计筛选抗性菌株的多种策略,以及抗逆基因线路和高耐受性微生物底盘的多种构建方法.为推动芽胞杆菌胁迫耐受机制的研究及工业应用领域的拓展提供策略和思路.

    芽胞杆菌胁迫耐受改造策略工业应用

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    整合组织学图像信息增强空间转录组细胞聚类的分辨率

    王睿戚继
    39-46页
    查看更多>>摘要：[目的]增加空间转录组基因表达的空间分辨率以提升遗传发育与疾病研究中的细胞谱系和类型变化的精度,提供更精细的分子表型信息.[方法]通过图像分割实现空间转录组点阵的细胞空间分布模拟,使用线性插值方法重构超分辨率基因空间表达,并利用图聚类方法揭示组织中细胞分布的空间偏好性.[结果]将新方法SpaGMM在小鼠后脑 10X Visium数据集上进行检验,可以精确识别小鼠脑神经空间结构域.通过与几种空间转录组聚类的常用方法进行比较,结果显示SpaGMM的聚类结果更加符合组织学区域的注释,这些区域具有大量标记基因的空间表达支持.SpaGMM还可以从小鼠小脑区域中区分出浦肯野细胞(Purkinje cell)和伯格曼胶质细胞(Bergmann glial cell)所对应的组织区域,发现不同细胞层中存在互补的基因表达模式.[结论]SpaGMM可以通过提高点阵的空间分辨率揭示组织结构域的精细结构.

    空间转录组学细胞分割空间域识别细胞聚类

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    Tet-On系统中多西环素对MBD1诱导表达的调控研究

    卢茜袁月李丹张鹏...
    47-52页
    查看更多>>摘要：[目的]构建甲基结合蛋白 1(MBD1)的Tet-On可诱导表达质粒和 293T细胞,探讨多西环素(Dox)对MBD1 表达的影响,并通过分析细胞中质粒启动子CpG甲基化水平反映MBD1 调控机制.[方法]使用MBD1 引物扩增 293T的MBD1 表达序列,将其连接于Tet-On诱导表达质粒的多克隆位点;将构建成功的质粒用电转染的方法转入MBD1 KO 293T,使用荧光显微镜及Western blot验证获得的MBD1 恢复的 293T(MBD1 RE 293T);使用不同浓度Dox诱导MBD1 表达,利用Western blot检测单克隆细胞中MBD1 的表达情况;使用同一浓度Dox诱导MBD1 表达,在 12、24、48、96、144、192 h收集细胞,利用Western blot检测细胞中MBD1 的表达情况;使用亚硫酸氢盐测序方法检测Dox诱导后细胞内可诱导质粒启动子CpG甲基化情况.[结果]成功构建Tet-On诱导表达MBD1 质粒;与未诱导细胞相比,Dox诱导后转染细胞MBD1 蛋白重新表达;随着Dox浓度的升高细胞中MBD1 的表达逐渐增多;相同浓度Dox诱导后,从 12-96 h细胞内MBD1 的表达逐渐升高,但 144 h 后MBD1 表达下降;细胞内质粒启动子CpG甲基化检测显示,与 96 h相比,144 和 192 h质粒启动子甲基化水平逐渐升高;在诱导 144 h加入甲基转移酶抑制剂地西他滨(decitabine)后,质粒启动子甲基化水平降低,MBD1 表达升高.[结论]Tet-On可诱导细胞中重新表达MBD1 蛋白,并且表达量与Dox浓度正相关,但长时间诱导后细胞内质粒CpG甲基化水平升高,影响细胞中 MBD1 的表达.

    Tet-OnMBD1MBD1ΔCXXC3甲基化HEK293T

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    水稻籽粒γ-氨基丁酸含量的全基因组关联分析

    孙志勇杜怀东刘阳马嘉欣...
    53-62页
    查看更多>>摘要：[目的]挖掘与水稻籽粒γ-氨基丁酸含量显著相关的SNP位点及候选基因,为揭示水稻籽粒γ-氨基丁酸合成与积累的遗传基础和分子机制提供理论依据,为高γ-氨基丁酸含量的水稻品种选育奠定基础.[方法]以 139 份西北早粳稻核心种质为实验材料,测定其籽粒γ-氨基丁酸含量,结合重测序基因型数据,进行全基因组关联(GWAS)分析,根据单倍型分析和基因注释筛选候选基因,通过表达谱数据库和荧光定量 PCR 对预测基因进行表达模式分析.[结果]水稻籽粒γ-氨基丁酸含量表现出丰富的变异,变异系数为 31.25%.全基因组关联分析检测到分别位于第 6、8、9、11 和 12 号染色体上共 6 个有代表性的SNP位点,筛选出已克隆与γ-氨基丁酸含量有关的OsBADH2 和OsGABA-T2 基因,预测出 6 个与γ-氨基丁酸含量有关的候选基因,将LOC_Os09g10720 基因列为重点分析基因,并进一步验证了其参与水稻籽粒中GABA分解的可能性.[结论]检测到 6 个与水稻籽粒γ-氨基丁酸含量显著关联的 SNP 位点.筛出 6 个可能与水稻籽粒γ-氨基丁酸含量相关的候选基因,分别是LOC_Os09g09750、LOC_Os09g09760、LOC_Os09g10210、LOC_Os09g09820、LOC_Os09g10280 和LOC_Os09g10720,其中LOC_Os09g10720 作为重点候选基因.

    水稻γ-氨基丁酸全基因组关联分析候选基因

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    大豆GS基因家族全基因组鉴定及胁迫响应分析

    武帅辛燕妮买春海穆晓娅...
    63-73页
    查看更多>>摘要：[目的]谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)是氮代谢"GS-GOGAT循环"中的关键酶,研究GS在大豆中的家族成员以及对外界胁迫的响应情况.[方法]利用生物信息学方法,在大豆中全面鉴定GS基因,明确大豆GmGSs基因的位置与结构、蛋白的理化性质以及组织表达模式等,并对非生物胁迫的应答响应进行研究.[结果]从大豆中共鉴定出 8 个GS基因,位于 8 条染色体上,对应编码的氨基酸序列长度为 356-432 aa.在 10 个保守基序中,8 个GmGS都包含 9 个保守基序,GmGS7 和GmGS8比其他成员多一个motif10 保守基序.启动子顺式作用元件分析表明,GmGSs的启动子中包含丰富的光响应元件、激素响应元件和逆境胁迫响应元件.转录组数据分析表明GmGSs基因在所有组织中均有表达,其中GmGS3 和GmGS4 在各组织中表达量较高.荧光定量qPCR结果表明:在不同浓度的氯化铵处理后,大豆GS家族中GmGS4、GmGS5和GmGS7对低浓度铵盐处理后期响应最显著.且高盐胁迫处理后,GmGS5在根、茎、叶组织中表达量下降;GmGS7在根、茎组织中表达量上升.[结论]GS在大豆中共有 8 个成员,其中GmGS7在氯化铵处理和盐胁迫中均参与响应.

    大豆谷氨酰胺合成酶生物信息学分析氯化铵盐胁迫

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    大麦非特异性磷脂酶C基因家族全基因组鉴定及苗期胁迫表达分析

    崔原瑗王昭懿白双宇任毓昭...
    74-82页
    查看更多>>摘要：[目的]非特异性磷脂酶C(non-specific phospholipase C,NPC)是磷脂酶C的一种,在植物生长发育和响应非生物胁迫等方面发挥重要作用.在大麦全基因组范围内鉴定NPC基因家族成员,分析相关基因表达特点,为大麦NPC基因功能研究及遗传改良提供理论依据.[方法]基于EnsemblPlants数据库收录的大麦全基因组数据,利用生物信息学的方法对大麦NPC基因家族进行鉴定,并对大麦NPC基因家族的理化特性、亚细胞定位、系统进化关系、基因结构、蛋白结构域和启动子顺势元件等进行分析.利用转录组数据和实时荧光定量PCR分析HvNPC基因在不同组织以及苗期在低温、干旱、盐胁迫下的表达特征.[结果]在大麦基因组中,共鉴定了 5 个非特异性磷脂酶C基因家族成员,其编码蛋白与其他植物的NPC基因结构相似,均具有Phosphoesterase结构域;HvNPC蛋白序列长度为 477-553 aa,等电点为 5.22-8.83,分子量为 53.12-61.33 kD;亚细胞定位预测HvNPC基因定位于叶绿体、液泡膜、细胞质中;HvNPC启动子区含有大量与非生物胁迫有关的顺势作用元件.实时荧光定量PCR分析证实HvNPC基因受干旱、高盐及低温胁迫诱导表达,其中HvNPC2、HvNPC3 和HvNPC5 受低温和干旱胁迫诱导表达;HvNPC3 和HvNPC5 受盐胁迫诱导表达.[结论]在大麦基因组中共鉴定 5 个HvNPC基因,HvNPC基因成员具有器官表达特异性,并且不同基因对非生物胁迫响应不同.

    大麦非特异性磷脂酶C全基因组鉴定非生物胁迫表达分析

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    藜麦配子发育相关基因CqSTK的筛选及功能分析

    林彤袁程董陈文华曾孟琼...
    83-94页
    查看更多>>摘要：[目的]SEEDSTICK(STK)是MADS-box转录因子家族成员,在控制配子发育和种子大小形态方面起关键作用.探究STK 在藜麦配子发育过程中的作用.[方法]利用不同光周期处理下具有不同光周期特性的两种藜麦的转录组数据,筛选受光周期调控影响的、与配子发育相关的差异基因,克隆该基因,并对其进行生物信息学、表达模式、亚细胞定位分析和拟南芥异源表达验证基因功能.[结果]筛选到差异基因AUR62022366-RA.该基因的表达模式与植株的表型差异一致,在短日材料中,该基因在灌浆期表达量高时植株结实,表达量低时植株不结实.生物信息学分析表明,CqSTK的CDS全长为 672 bp,编码 223 个氨基酸.STK同源基因进化树结果显示,CqSTK与同属物种菠菜、甜菜STK基因聚为一支,有较近的亲缘关系.此外,CqSTK与拟南芥STK具有相似的三级结构,单倍型分析表明,CqSTK的外显子序列在 10 个藜麦品种中完全一致,但在内含子区域存在SNP.该基因定位于烟草叶表皮细胞的细胞核和细胞膜上.荧光定量PCR显示,CqSTK在藜麦花器官形成和籽粒形成期高表达,尤其在籽粒形成期,其表达量达到最高.拟南芥过表达和突变体回补实验表明,过表达和回补植株开花时间远长于突变体和野生型,且过表达和回补植株果荚长度和荚果内种子数显著高于stk突变体和回补植株.[结论]CqSTK 高表达会延迟花期,同时正向调节拟南芥的种子长度和结实率.

    藜麦SEEDSTICK亚细胞定位拟南芥异源表达

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    免疫诱抗剂ZNC对小麦赤霉病防治和产量的影响

    张晓英毛咪王洪凤丁新华...
    95-105页
    查看更多>>摘要：[目的]探究一种有效、安全的药剂防治小麦赤霉病,降低小麦赤霉病发病率及药剂自身对小麦产量和品质的影响.[方法]多菌灵和植物免疫诱抗剂(ZNC、氨基寡糖素)3 种药剂,采用平板抑菌法探究不同药剂对小麦赤霉病病原菌禾谷镰刀菌的抑制效果;通过盆栽试验对不同药剂的防效进行验证;通过盆栽试验探究不同药剂对小麦生长的影响,之后在人工接种禾谷镰刀菌条件下探究不同药剂对小麦赤霉病的田间防效.[结果]多菌灵对禾谷镰刀菌生长具有显著抑制作用,且田间防效也显著高于ZNC和氨基寡糖素,防效达 77.90%,ZNC、氨基寡糖素在平板抑菌试验中对禾谷镰刀菌无明显抑制效果,但在盆栽和田间防效试验中均表现出抑菌效果,并显著降低了田间病情指数,分别较CK降低 47.59%、49.93%;多菌灵抑制了小麦的生长和小麦产量,相比于CK,小麦株高、茎粗、根长、根数、鲜重和干物质量分别降低 8.69%、2.90%、21.28%、12.50%、12.83%和 15.15%,小麦产量降低 13.70%;ZNC则促进了小麦的生长,提高了小麦产量,相比CK,小麦产量提高 7.96%,小麦籽粒蛋白质含量提高14.45%,小麦籽粒呕吐毒素(deoxynivalenol,DON)含量降低 6.00%.[结论]ZNC在防治病害的同时能够促进小麦生长、提高小麦产量并改善小麦籽粒品质,植物免疫诱抗剂ZNC为防治小麦赤霉病提供新的选择.

    免疫诱抗剂ZNC小麦赤霉病病情指数产量呕吐毒素含量

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