科微学术
生物工程学报
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ISSN 1000-3061
CN 11-1998/Q
主管单位： 中国科学院 创刊时间：1985年
主办单位： 中国科学院微生物研究所 出版刊期：月刊
中国微生物学会 邮发代号：82-13
主 编： 邓子新 院士 出版日期：每月25日
执行主编： 李寅
收录类型：北大中文核心期刊、中国科技核心期刊、CSCD核心期刊、中国知网、Medline/PubMed、Scopus、AJ、JST、CSA(NS)、IC、EMBASE
主要栏目：综述、动物及兽医生物技术、环境生物技术、工业生物技术、合成生物技术、农业生物技术、医药生物技术、组织工程与细胞培养、生物技术与方法、生物育种与工艺优化、高校生物学教学
- 2024年第40卷第4期
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2024,40(4):971-987, DOI: 10.13345/j.cjb.230662
摘要：
植物细胞基因表达的异质性是造成组织功能差异的关键因素。近年来，利用空间转录组测序技术研究植物特定生物学问题已取得较大突破，现已成功应用于细胞发育、细胞鉴定和抗逆应激等方面。为探究空间转录组测序技术在植物中的应用，本文对空间转录组测序技术的发展、在植物中的应用以及未来研究方向3个方面进行综述，系统阐述了空间转录组测序技术的发展进程，重点分析其在植物细胞生长和分化、植物细胞鉴定、抗逆应激的应用中所取得的进展。此外，总结空间转录组测序技术在植物应用中存在的挑战，提出未来在植物研究中的方向以及结合其他组学技术的优势，以期利用空间转录组测序技术解决更多植物领域的科学问题。
植物细胞基因表达的异质性是造成组织功能差异的关键因素。近年来，利用空间转录组测序技术研究植物特定生物学问题已取得较大突破，现已成功应用于细胞发育、细胞鉴定和抗逆应激等方面。为探究空间转录组测序技术在植物中的应用，本文对空间转录组测序技术的发展、在植物中的应用以及未来研究方向3个方面进行综述，系统阐述了空间转录组测序技术的发展进程，重点分析其在植物细胞生长和分化、植物细胞鉴定、抗逆应激的应用中所取得的进展。此外，总结空间转录组测序技术在植物应用中存在的挑战，提出未来在植物研究中的方向以及结合其他组学技术的优势，以期利用空间转录组测序技术解决更多植物领域的科学问题。
2024,40(4):988-1001, DOI: 10.13345/j.cjb.230725
摘要：
CRISPR/Cas9基因编辑系统是一项通用的基因修饰技术，是植物、动物、真菌以及微生物的功能基因和遗传育种研究的重要技术。本文介绍了该技术在食用真菌的基因研究和遗传育种中的应用现状，包括Cas9和sgRNA的递送和表达策略、遗传转化方法、突变体筛选以及DNA双链断裂后的靶位点的修复策略。同时总结了该技术在食用菌中应用所面临的主要问题及其优化策略，并结合个人研究背景展望了其未来在食用菌研究中的应用价值。
CRISPR/Cas9基因编辑系统是一项通用的基因修饰技术，是植物、动物、真菌以及微生物的功能基因和遗传育种研究的重要技术。本文介绍了该技术在食用真菌的基因研究和遗传育种中的应用现状，包括Cas9和sgRNA的递送和表达策略、遗传转化方法、突变体筛选以及DNA双链断裂后的靶位点的修复策略。同时总结了该技术在食用菌中应用所面临的主要问题及其优化策略，并结合个人研究背景展望了其未来在食用菌研究中的应用价值。
2024,40(4):1002-1016, DOI: 10.13345/j.cjb.230751
摘要：
半纤维素作为植物细胞壁的主要成分，约占其干物质量的1/3，是自然界中除纤维素以外含量最丰富的再生生物质资源。半纤维素在植物细胞壁中与纤维素、木质素等组分紧密交联，形成了顽固的抗降解屏障。通过精准遗传改良植物细胞壁结构与特性，可以在保证植物正常生长发育的前提下，大幅提高木质纤维素降解效率。本文主要综述了半纤维素在植物细胞壁中的结构分布、半纤维素与细胞壁其他组分的交联方式，以及半纤维素合成修饰对细胞壁降解效率的影响，为能源作物的遗传改良提供了参考。
半纤维素作为植物细胞壁的主要成分，约占其干物质量的1/3，是自然界中除纤维素以外含量最丰富的再生生物质资源。半纤维素在植物细胞壁中与纤维素、木质素等组分紧密交联，形成了顽固的抗降解屏障。通过精准遗传改良植物细胞壁结构与特性，可以在保证植物正常生长发育的前提下，大幅提高木质纤维素降解效率。本文主要综述了半纤维素在植物细胞壁中的结构分布、半纤维素与细胞壁其他组分的交联方式，以及半纤维素合成修饰对细胞壁降解效率的影响，为能源作物的遗传改良提供了参考。
2024,40(4):1017-1028, DOI: 10.13345/j.cjb.230400
摘要：
芥菜(Brassica juncea)是十字花科芸薹属的蔬菜作物，在我国广泛种植。茎用芥菜主要以膨大的变态茎为食用器官，其产量和品质很大程度上取决于营养生长到生殖生长的过渡，即开花。WRKY转录因子家族在高等植物中普遍存在，其成员参与调控许多生长发育进程，包括生物/非生物胁迫响应、开花调控等。WRKY71是WRKY家族中的一个重要成员，但它在芥菜中的功能及作用机制还未见报道。本研究克隆得到芥菜BjuWRKY71-1基因，对其进行生物信息学分析和系统进化树分析表明，其蛋白具有一个保守的WRKY结构域，属于Ⅱ类WRKY蛋白，与白菜BraWRKY71-1亲缘关系较近。BjuWRKY71-1在叶和花中表达丰度显著高于根和茎，且随着植株的发育表达量逐渐增多。烟草亚细胞定位显示BjuWRKY71-1位于细胞核中。过表达BjuWRKY71-1的转基因拟南芥开花时间较野生型显著提前。酵母单杂交和双荧光素酶试验结果显示，其能够结合到开花整合子BjuSOC1的启动子上并促进相应基因的表达。综上表明，BjuWRKY71-1蛋白能够直接靶向BjuSOC1从而促进植株开花。这一发现为深入研究芥菜BjuWRKY71-1开花调控的分子机制及其耐抽薹开花新种质创制等奠定了基础。
芥菜(Brassica juncea)是十字花科芸薹属的蔬菜作物，在我国广泛种植。茎用芥菜主要以膨大的变态茎为食用器官，其产量和品质很大程度上取决于营养生长到生殖生长的过渡，即开花。WRKY转录因子家族在高等植物中普遍存在，其成员参与调控许多生长发育进程，包括生物/非生物胁迫响应、开花调控等。WRKY71是WRKY家族中的一个重要成员，但它在芥菜中的功能及作用机制还未见报道。本研究克隆得到芥菜BjuWRKY71-1基因，对其进行生物信息学分析和系统进化树分析表明，其蛋白具有一个保守的WRKY结构域，属于Ⅱ类WRKY蛋白，与白菜BraWRKY71-1亲缘关系较近。BjuWRKY71-1在叶和花中表达丰度显著高于根和茎，且随着植株的发育表达量逐渐增多。烟草亚细胞定位显示BjuWRKY71-1位于细胞核中。过表达BjuWRKY71-1的转基因拟南芥开花时间较野生型显著提前。酵母单杂交和双荧光素酶试验结果显示，其能够结合到开花整合子BjuSOC1的启动子上并促进相应基因的表达。综上表明，BjuWRKY71-1蛋白能够直接靶向BjuSOC1从而促进植株开花。这一发现为深入研究芥菜BjuWRKY71-1开花调控的分子机制及其耐抽薹开花新种质创制等奠定了基础。
2024,40(4):1029-1039, DOI: 10.13345/j.cjb.230488
摘要：
本研究旨在实现番茄线粒体形态特征和动态变化的可视化，以便于研究番茄线粒体功能。通过农杆菌(Agrobacterium)介导的遗传转化技术，获得具有线粒体定位功能的绿色荧光蛋白(mitochondria-green fluorescent protein, Mt-GFP)的转基因番茄，测定转基因Mt-GFP番茄果实在绿熟期、破色期和破色后3 d、6 d、9 d时的色差、硬度、可溶性固形物、酸度、呼吸速率和乙烯释放量，并以野生型番茄果实为对照。结果显示，Mt-GFP蛋白不影响番茄果实正常成熟，但使番茄果实酸度升高。用蛋白免疫印迹成功验证了番茄叶片和果实中Mt-GFP蛋白的表达，并在激光共聚焦显微镜下清晰地观察到花、叶片和果实细胞中线粒体的形态特征以及花细胞中线粒体的动态变化。转基因Mt-GFP番茄植株的培育实现了番茄线粒体可视化，为研究番茄发育及果实成熟过程中的线粒体功能提供了良好的研究材料。
本研究旨在实现番茄线粒体形态特征和动态变化的可视化，以便于研究番茄线粒体功能。通过农杆菌(Agrobacterium)介导的遗传转化技术，获得具有线粒体定位功能的绿色荧光蛋白(mitochondria-green fluorescent protein, Mt-GFP)的转基因番茄，测定转基因Mt-GFP番茄果实在绿熟期、破色期和破色后3 d、6 d、9 d时的色差、硬度、可溶性固形物、酸度、呼吸速率和乙烯释放量，并以野生型番茄果实为对照。结果显示，Mt-GFP蛋白不影响番茄果实正常成熟，但使番茄果实酸度升高。用蛋白免疫印迹成功验证了番茄叶片和果实中Mt-GFP蛋白的表达，并在激光共聚焦显微镜下清晰地观察到花、叶片和果实细胞中线粒体的形态特征以及花细胞中线粒体的动态变化。转基因Mt-GFP番茄植株的培育实现了番茄线粒体可视化，为研究番茄发育及果实成熟过程中的线粒体功能提供了良好的研究材料。
2024,40(4):1040-1049, DOI: 10.13345/j.cjb.230789
摘要：
水稻白叶枯病是水稻主要的病害之一，对水稻生产具有重要的意义。本研究以国外引进粳稻品种Maybelle与地方籼稻品种白叶秋为亲本构建而成的加倍单倍体(doubled haploid, DH)群体为材料，调查了4个白叶枯病致病小种的致病性。结果表明，各小种的致病性在DH群体间呈现连续分布，并伴有一定的超亲变异。而且，各个致病小种的致病性具有一定的相关性，相关系数处在0.3与0.6之间。数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)分析共检测到12个QTL，分别位于水稻第1、2、3、5、6、7、9和12号染色体，贡献率介于4.95%-16.05%之间，其中位于5号染色体上的RM6024-RM163区间在3个致病小种中均检测到，并且是效应最大的主效QTL。另外，QTL座位的聚合进一步表明，通过不同的QTL座位的聚合能够显著提高水稻白叶枯病的抗性。该研究对拓宽我国白叶枯病抗性基因资源具有重要的意义。
水稻白叶枯病是水稻主要的病害之一，对水稻生产具有重要的意义。本研究以国外引进粳稻品种Maybelle与地方籼稻品种白叶秋为亲本构建而成的加倍单倍体(doubled haploid, DH)群体为材料，调查了4个白叶枯病致病小种的致病性。结果表明，各小种的致病性在DH群体间呈现连续分布，并伴有一定的超亲变异。而且，各个致病小种的致病性具有一定的相关性，相关系数处在0.3与0.6之间。数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)分析共检测到12个QTL，分别位于水稻第1、2、3、5、6、7、9和12号染色体，贡献率介于4.95%-16.05%之间，其中位于5号染色体上的RM6024-RM163区间在3个致病小种中均检测到，并且是效应最大的主效QTL。另外，QTL座位的聚合进一步表明，通过不同的QTL座位的聚合能够显著提高水稻白叶枯病的抗性。该研究对拓宽我国白叶枯病抗性基因资源具有重要的意义。
2024,40(4):1050-1064, DOI: 10.13345/j.cjb.230429
摘要：
由Gα、Gβ和Gγ这3个亚基组成的异源三聚体GTP结合蛋白(简称G蛋白)在真核生物的信号转导中起着重要作用。拟南芥基因组中仅有1个Gβ亚基编码基因AGB1，在免疫反应中起着正调控作用，然而AGB1在大豆防御中的作用尚不清楚。鉴于大豆是四倍体植物，存在基因功能冗余，本研究利用菜豆豆荚斑驳病毒诱导的基因沉默技术同时沉默大豆基因组中同源性高达86%-97%的4个GmAGB1同源基因，以探究其在大豆免疫中的作用。沉默GmAGB1导致大豆植株出现矮化表型，暗示GmAGB1可能参与大豆的生长发育；抗病性分析表明沉默GmAGB1导致大豆对大豆斑疹病菌的抗性降低，而该抗性的降低与GmAGB1沉默植株叶片中病原菌侵染诱导的活性氧的积累量的显著下降以及细菌中保守的鞭毛蛋白N端22个氨基酸小肽flg22诱导的GmMPK3激活程度的显著降低相关联。此外，酵母双杂交实验证明大豆中的GmAGB1可能与GmAGG1存在互作关系。综上所述，GmAGB1是大豆防御反应中的正调控因子，且大豆中G蛋白也可能以进化上保守的异源三聚体的形式发挥作用。
由Gα、Gβ和Gγ这3个亚基组成的异源三聚体GTP结合蛋白(简称G蛋白)在真核生物的信号转导中起着重要作用。拟南芥基因组中仅有1个Gβ亚基编码基因AGB1，在免疫反应中起着正调控作用，然而AGB1在大豆防御中的作用尚不清楚。鉴于大豆是四倍体植物，存在基因功能冗余，本研究利用菜豆豆荚斑驳病毒诱导的基因沉默技术同时沉默大豆基因组中同源性高达86%-97%的4个GmAGB1同源基因，以探究其在大豆免疫中的作用。沉默GmAGB1导致大豆植株出现矮化表型，暗示GmAGB1可能参与大豆的生长发育；抗病性分析表明沉默GmAGB1导致大豆对大豆斑疹病菌的抗性降低，而该抗性的降低与GmAGB1沉默植株叶片中病原菌侵染诱导的活性氧的积累量的显著下降以及细菌中保守的鞭毛蛋白N端22个氨基酸小肽flg22诱导的GmMPK3激活程度的显著降低相关联。此外，酵母双杂交实验证明大豆中的GmAGB1可能与GmAGG1存在互作关系。综上所述，GmAGB1是大豆防御反应中的正调控因子，且大豆中G蛋白也可能以进化上保守的异源三聚体的形式发挥作用。
2024,40(4):1065-1075, DOI: 10.13345/j.cjb.230452
摘要：
自噬在生物体细胞内物质循环利用及适应各种胁迫方面起着重要作用。然而，对大豆自噬途径的研究鲜有报道。本研究利用大豆豆荚斑驳病毒(bean pod mottle virus, BPMV)介导的基因沉默技术，对大豆自噬相关基因5 (autophagy-related gene 5, ATG5)同源基因进行沉默。结果发现，经暗处理的GmATG5沉默植株叶片上积累过量的ATG8蛋白，说明自噬降解途径受损；与自噬途径受损相一致，暗处理的GmATG5沉默植株叶片出现明显的衰老加速的表型；另外，GmATG5沉默植株叶片中活性氧(reactive oxygen species, ROS)的积累量以及水杨酸含量显著增加，说明沉默GmATG5激活了免疫反应；抗病性分析表明，GmATG5沉默植株对大豆斑点病菌(Pseudomonas syringae pv. glycinea, Psg)的抗性较空载体对照植株显著增强，但该抗病性的增强并不依赖于丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)途径的激活。
自噬在生物体细胞内物质循环利用及适应各种胁迫方面起着重要作用。然而，对大豆自噬途径的研究鲜有报道。本研究利用大豆豆荚斑驳病毒(bean pod mottle virus, BPMV)介导的基因沉默技术，对大豆自噬相关基因5 (autophagy-related gene 5, ATG5)同源基因进行沉默。结果发现，经暗处理的GmATG5沉默植株叶片上积累过量的ATG8蛋白，说明自噬降解途径受损；与自噬途径受损相一致，暗处理的GmATG5沉默植株叶片出现明显的衰老加速的表型；另外，GmATG5沉默植株叶片中活性氧(reactive oxygen species, ROS)的积累量以及水杨酸含量显著增加，说明沉默GmATG5激活了免疫反应；抗病性分析表明，GmATG5沉默植株对大豆斑点病菌(Pseudomonas syringae pv. glycinea, Psg)的抗性较空载体对照植株显著增强，但该抗病性的增强并不依赖于丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)途径的激活。
2024,40(4):1076-1088, DOI: 10.13345/j.cjb.230527
摘要：
黄素单氧化酶(flavin-containing monooxygenase, FMO)是CSOs生物合成途径中的关键酶，具有硫氧化功能。为了探讨FMO在洋葱CSOs合成中的功能，本研究基于转录组数据库和系统发育分析获得了一个可能参与蒜氨酸合成的AcFMO基因，该基因的cDNA为1 374 bp，编码457个氨基酸，在进化上与大蒜的AsFMO亲缘关系最近。实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)表明AcFMO在洋葱的花中表达量最高，在叶鞘中表达量最低。亚细胞定位结果显示AcFMO基因产物广泛分布于整个细胞。构建了酵母表达载体，转化酵母后进行体外酶功能分析，确定通过酵母真核表达的AcFMO蛋白在体外具有催化活性，能够催化S-烯丙基-l-半胱氨酸合成蒜氨酸。总之，AcFMO的克隆和功能鉴定对了解洋葱中CSOs的生物合成具有重要的参考价值。
黄素单氧化酶(flavin-containing monooxygenase, FMO)是CSOs生物合成途径中的关键酶，具有硫氧化功能。为了探讨FMO在洋葱CSOs合成中的功能，本研究基于转录组数据库和系统发育分析获得了一个可能参与蒜氨酸合成的AcFMO基因，该基因的cDNA为1 374 bp，编码457个氨基酸，在进化上与大蒜的AsFMO亲缘关系最近。实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)表明AcFMO在洋葱的花中表达量最高，在叶鞘中表达量最低。亚细胞定位结果显示AcFMO基因产物广泛分布于整个细胞。构建了酵母表达载体，转化酵母后进行体外酶功能分析，确定通过酵母真核表达的AcFMO蛋白在体外具有催化活性，能够催化S-烯丙基-l-半胱氨酸合成蒜氨酸。总之，AcFMO的克隆和功能鉴定对了解洋葱中CSOs的生物合成具有重要的参考价值。
2024,40(4):1089-1101, DOI: 10.13345/j.cjb.230426
摘要：
维生素C在植物抗氧化作用、光合作用、生长发育和代谢过程中发挥重要作用。本研究从花生中克隆了维生素C合成相关基因AhPMM，该基因对低温、氯化钠(NaCl)、聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)和脱落酸(abscisic acid, ABA)等处理均有明显的响应。构建了AhPMM过表达载体，并利用花粉管注射法转入花生品种莒南小红种，对T3代拟转基因花生植株进行PCR检验，结果显示转基因阳性率为42.3%。利用HPLC测定转基因植株叶片还原性维生素C (reducing vitamin C, AsA)和总维生素C含量，结果表明部分株系还原性维生素C含量显著增加，最高可比对照增加1.90倍；总维生素C含量最高可比对照增加1.63倍。对转基因种子进行了氯化钠和脱落酸耐性试验，结果表明与未转基因对照相比，转基因种子对氯化钠耐性明显增强，对脱落酸敏感性减弱；转基因植株比未转基因对照的耐盐性明显增强。上述结果表明AhPMM基因既可提高花生维生素C含量，又可增加转基因花生种子和植株的耐盐性。本研究可为花生耐盐分子育种提供基因源。
维生素C在植物抗氧化作用、光合作用、生长发育和代谢过程中发挥重要作用。本研究从花生中克隆了维生素C合成相关基因AhPMM，该基因对低温、氯化钠(NaCl)、聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)和脱落酸(abscisic acid, ABA)等处理均有明显的响应。构建了AhPMM过表达载体，并利用花粉管注射法转入花生品种莒南小红种，对T3代拟转基因花生植株进行PCR检验，结果显示转基因阳性率为42.3%。利用HPLC测定转基因植株叶片还原性维生素C (reducing vitamin C, AsA)和总维生素C含量，结果表明部分株系还原性维生素C含量显著增加，最高可比对照增加1.90倍；总维生素C含量最高可比对照增加1.63倍。对转基因种子进行了氯化钠和脱落酸耐性试验，结果表明与未转基因对照相比，转基因种子对氯化钠耐性明显增强，对脱落酸敏感性减弱；转基因植株比未转基因对照的耐盐性明显增强。上述结果表明AhPMM基因既可提高花生维生素C含量，又可增加转基因花生种子和植株的耐盐性。本研究可为花生耐盐分子育种提供基因源。
2024,40(4):1102-1119, DOI: 10.13345/j.cjb.230450
摘要：
HSP70蛋白作为热激蛋白(heat shock protein, HSP)家族重要成员之一，在植物的生长发育、逆境胁迫等过程中发挥着重要作用。为探究荔枝(Litchi chinensis) HSP70基因家族成员在应对低温、高温、干旱及盐胁迫环境时的作用，利用生物信息学方法鉴定荔枝全基因组中的HSP70基因家族，并通过实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR, qRT-PCR)技术检测HSP70家族成员在不同非生物胁迫处理下的表达模式。结果显示，LcHSP70基因家族共包含18个成员，不均匀地分布在荔枝的10条染色体上，其蛋白包含479-851个不等的氨基酸，等电点介于5.07-6.95之间，分子质量为52.44-94.07 kDa。LcHSP70蛋白在细胞核、细胞质、内质网、线粒体和叶绿体中有分布。系统进化分析发现LcHSP70蛋白分布在5个亚族，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ亚族。LcHSP70s启动子区域拥有多种与植物生长发育、激素响应及逆境响应相关的顺式作用元件。转录组数据分析显示，LcHSP70s存在明显的组织表达特异性，总体上可分为普遍性表达和特异性表达。非生物胁迫表达分析显示，该基因家族成员均可以对低温、高温、干旱和盐胁迫作出不同程度的反应，且在不同时间表达差异显著。上述研究结果为进一步探究荔枝HSP70基因家族的功能奠定了基础。
HSP70蛋白作为热激蛋白(heat shock protein, HSP)家族重要成员之一，在植物的生长发育、逆境胁迫等过程中发挥着重要作用。为探究荔枝(Litchi chinensis) HSP70基因家族成员在应对低温、高温、干旱及盐胁迫环境时的作用，利用生物信息学方法鉴定荔枝全基因组中的HSP70基因家族，并通过实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR, qRT-PCR)技术检测HSP70家族成员在不同非生物胁迫处理下的表达模式。结果显示，LcHSP70基因家族共包含18个成员，不均匀地分布在荔枝的10条染色体上，其蛋白包含479-851个不等的氨基酸，等电点介于5.07-6.95之间，分子质量为52.44-94.07 kDa。LcHSP70蛋白在细胞核、细胞质、内质网、线粒体和叶绿体中有分布。系统进化分析发现LcHSP70蛋白分布在5个亚族，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ亚族。LcHSP70s启动子区域拥有多种与植物生长发育、激素响应及逆境响应相关的顺式作用元件。转录组数据分析显示，LcHSP70s存在明显的组织表达特异性，总体上可分为普遍性表达和特异性表达。非生物胁迫表达分析显示，该基因家族成员均可以对低温、高温、干旱和盐胁迫作出不同程度的反应，且在不同时间表达差异显著。上述研究结果为进一步探究荔枝HSP70基因家族的功能奠定了基础。
2024,40(4):1120-1137, DOI: 10.13345/j.cjb.230492
摘要：
本研究旨在以短葶山麦冬的叶与根为研究对象进行高通量Illumina转录组测序，并结合生物信息学分析参与调控短葶山麦冬主要活性成分甾体皂苷类化合物积累的相关酶基因及关键转录因子，为研究短葶山麦冬甾体皂苷积累的分子机制提供理论基础。通过转录组测序，鉴定到AACT、CAS、DXS与DXR等31个参与甾体皂苷类化合物合成的代谢酶，其中萜类化合物骨架合成阶段有16个，倍半萜和三萜生物合成阶段有3个，甾体化合物合成阶段有12个。基因差异表达显示，在叶与根之间具有34条差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)，分别编码甾体皂苷合成有关的15个代谢酶，通过基因共表达模式进一步分析，编码其中14个代谢酶的31条DEGs呈现共表达模式。此外，还通过共表达分析及PlantTFDB的转录因子分析工具预测到8个转录因子GAI、PIF4、PIL6、ERF8、SVP、LHCA4、NF-YB3和DOF2.4可能参与调节6个代谢酶DXS、DXR、HMGR、DHCR7、DHCR24和CAS。通过启动子分析预测这些转录因子表明，其主要调控机制涉及脱落酸响应、干旱诱导胁迫响应及光响应等过程，特别是脱落酸响应元件(abscisic acid responsive elements, ABRE)与干旱诱导胁迫响应元件(MYB binding site involved in drought-inducibility, MBS)响应途径；并通过qRT-PCR分析这8个关键转录因子和代谢酶基因，结果表明它们在叶与根中差异表达与测序结果一致。
本研究旨在以短葶山麦冬的叶与根为研究对象进行高通量Illumina转录组测序，并结合生物信息学分析参与调控短葶山麦冬主要活性成分甾体皂苷类化合物积累的相关酶基因及关键转录因子，为研究短葶山麦冬甾体皂苷积累的分子机制提供理论基础。通过转录组测序，鉴定到AACT、CAS、DXS与DXR等31个参与甾体皂苷类化合物合成的代谢酶，其中萜类化合物骨架合成阶段有16个，倍半萜和三萜生物合成阶段有3个，甾体化合物合成阶段有12个。基因差异表达显示，在叶与根之间具有34条差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)，分别编码甾体皂苷合成有关的15个代谢酶，通过基因共表达模式进一步分析，编码其中14个代谢酶的31条DEGs呈现共表达模式。此外，还通过共表达分析及PlantTFDB的转录因子分析工具预测到8个转录因子GAI、PIF4、PIL6、ERF8、SVP、LHCA4、NF-YB3和DOF2.4可能参与调节6个代谢酶DXS、DXR、HMGR、DHCR7、DHCR24和CAS。通过启动子分析预测这些转录因子表明，其主要调控机制涉及脱落酸响应、干旱诱导胁迫响应及光响应等过程，特别是脱落酸响应元件(abscisic acid responsive elements, ABRE)与干旱诱导胁迫响应元件(MYB binding site involved in drought-inducibility, MBS)响应途径；并通过qRT-PCR分析这8个关键转录因子和代谢酶基因，结果表明它们在叶与根中差异表达与测序结果一致。
2024,40(4):1138-1156, DOI: 10.13345/j.cjb.230516
摘要：
锰是植物必需元素，参与多种代谢过程，然而，锰过量会对植物造成毒害。为探究植物在锰胁迫和恢复期的各种生理生化活动规律，本研究以拟南芥(Arabidopsis)为实验对象，将在MS培养基上生长5 d的幼苗，分别置于含1 mmol/L MnCl2的MS培养基上1 d和3 d，随后将锰处理3 d的幼苗转移到MS培养基上恢复1 d进行各种生理指标检测及转录组分析。结果显示，拟南芥在恢复阶段叶片出现轻微变黄症状，叶绿素和类胡萝卜素浓度显著减少，而丙二醛(malondialdehyde, MDA)和可溶性糖含量在恢复阶段增加。转录组测序数据显示，差异基因的表达模式呈现三大类型：早期响应、晚期响应和恢复期响应。京都基因与基因组百科全书(Kyoto encylopaedia of genes and genomes, KEGG)通路富集分析发现，差异代谢通路包括植物激素信号传导(plant hormone signal transduction)、丝裂原活化蛋白激酶(mitosolysis activates protein kinase, MAPK)信号通路、苯丙烷合成代谢途径(phenylpropanoid biosynthesis)、ABC转运蛋白(ATP binding cassette transporters)和甘油磷脂代谢(glycosphingolipid biosynthesis)等。在锰胁迫及恢复阶段，筛选到了与苯丙烷合成代谢途径、ABC转运蛋白和甘油磷脂代谢相关的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)，随机选取16个差异基因进行qRT-PCR验证，结果与RNA-seq数据表达趋势一致。结果表明，植物可能通过调节苯丙烷类合成代谢途径，促进多酚类物质的积累以清除在恢复阶段产生的过氧化物；激活ABC转运蛋白，提高锰离子在植物体内的运输，减轻锰离子对植物的毒害作用；通过启动甘油磷脂代谢，调整细胞膜脂组成和含量，以适应锰胁迫。本研究结果为拟南芥应对锰胁迫并恢复时作出反应的分子机理提供了新见解，也为植物耐锰新品种培育提供了参考。
锰是植物必需元素，参与多种代谢过程，然而，锰过量会对植物造成毒害。为探究植物在锰胁迫和恢复期的各种生理生化活动规律，本研究以拟南芥(Arabidopsis)为实验对象，将在MS培养基上生长5 d的幼苗，分别置于含1 mmol/L MnCl2的MS培养基上1 d和3 d，随后将锰处理3 d的幼苗转移到MS培养基上恢复1 d进行各种生理指标检测及转录组分析。结果显示，拟南芥在恢复阶段叶片出现轻微变黄症状，叶绿素和类胡萝卜素浓度显著减少，而丙二醛(malondialdehyde, MDA)和可溶性糖含量在恢复阶段增加。转录组测序数据显示，差异基因的表达模式呈现三大类型：早期响应、晚期响应和恢复期响应。京都基因与基因组百科全书(Kyoto encylopaedia of genes and genomes, KEGG)通路富集分析发现，差异代谢通路包括植物激素信号传导(plant hormone signal transduction)、丝裂原活化蛋白激酶(mitosolysis activates protein kinase, MAPK)信号通路、苯丙烷合成代谢途径(phenylpropanoid biosynthesis)、ABC转运蛋白(ATP binding cassette transporters)和甘油磷脂代谢(glycosphingolipid biosynthesis)等。在锰胁迫及恢复阶段，筛选到了与苯丙烷合成代谢途径、ABC转运蛋白和甘油磷脂代谢相关的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)，随机选取16个差异基因进行qRT-PCR验证，结果与RNA-seq数据表达趋势一致。结果表明，植物可能通过调节苯丙烷类合成代谢途径，促进多酚类物质的积累以清除在恢复阶段产生的过氧化物；激活ABC转运蛋白，提高锰离子在植物体内的运输，减轻锰离子对植物的毒害作用；通过启动甘油磷脂代谢，调整细胞膜脂组成和含量，以适应锰胁迫。本研究结果为拟南芥应对锰胁迫并恢复时作出反应的分子机理提供了新见解，也为植物耐锰新品种培育提供了参考。
2024,40(4):1157-1169, DOI: 10.13345/j.cjb.230681
摘要：
细胞分裂素响应因子(cytokinin response factors, CRFs)作为植物特有的转录因子，在生长发育调控、激素信号通路以及胁迫应答过程中发挥着重要作用。本研究以拟南芥12个AtCRF蛋白序列为基础，通过BLAST比对，从水稻基因组中鉴定出9个CRF基因，分布于7条染色体上。利用各种在线网站和本地软件，对水稻CRF家族蛋白的保守结构域、理化性质、二级结构以及系统进化关系进行全面的解析。同时，也分析了OsCRF基因的外显子-内含子结构和启动子区顺式作用元件。结果发现，水稻CRF基因的启动子中含有大量与植物激素响应和非生物胁迫应答相关的元件。时空表达模式分析显示，4个OsCRF基因在各器官中表达量均比较低，而另外5个则高表达于水稻的叶片、花序或种子等部位。基因芯片数据表明，OsCRFs不同程度地受到脱落酸(abscisic acid, ABA)、生长素(auxin)、细胞分裂素(cytokinin, CK)以及茉莉酸(jasmonic acid, JA)的调控作用。通过分析转录组测序数据，研究还发现，OsCRF基因主要参与水稻的温度(低温及高温)胁迫应答，部分基因还参与了干旱胁迫响应，但几乎所有的基因都不响应盐胁迫。本研究为进一步解析水稻CRF家族基因的生物学功能提供了依据。
细胞分裂素响应因子(cytokinin response factors, CRFs)作为植物特有的转录因子，在生长发育调控、激素信号通路以及胁迫应答过程中发挥着重要作用。本研究以拟南芥12个AtCRF蛋白序列为基础，通过BLAST比对，从水稻基因组中鉴定出9个CRF基因，分布于7条染色体上。利用各种在线网站和本地软件，对水稻CRF家族蛋白的保守结构域、理化性质、二级结构以及系统进化关系进行全面的解析。同时，也分析了OsCRF基因的外显子-内含子结构和启动子区顺式作用元件。结果发现，水稻CRF基因的启动子中含有大量与植物激素响应和非生物胁迫应答相关的元件。时空表达模式分析显示，4个OsCRF基因在各器官中表达量均比较低，而另外5个则高表达于水稻的叶片、花序或种子等部位。基因芯片数据表明，OsCRFs不同程度地受到脱落酸(abscisic acid, ABA)、生长素(auxin)、细胞分裂素(cytokinin, CK)以及茉莉酸(jasmonic acid, JA)的调控作用。通过分析转录组测序数据，研究还发现，OsCRF基因主要参与水稻的温度(低温及高温)胁迫应答，部分基因还参与了干旱胁迫响应，但几乎所有的基因都不响应盐胁迫。本研究为进一步解析水稻CRF家族基因的生物学功能提供了依据。
2024,40(4):1170-1194, DOI: 10.13345/j.cjb.230641
摘要：
高粱蚜(Melanaphis sacchari)和丝轴黑粉菌(Sporisorium reilianum)侵染高粱，导致其生长发育受阻、产量和品质下降。采用生物信息学分析和分子生物学方法，研究高粱发育过程及病虫发生下的MYC基因表达模式变化与自然等位DNA变异，为选育抗逆、高产和优质高粱品种提供参考。结果表明，高粱基因组含28个MYC基因，不均匀分布在10条染色体上，基本螺旋-环-螺旋_MYC_N (basic helix-loop-helix_MYC_N, bHLH_MYC_N)与螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix, HLH)结构域是高粱MYC基因的保守结构域。基因表达分析显示，SbbHLH35.7g在叶片中表达水平最高；SbAbaIn在早期籽粒中表达强；SbMYC2.1g在成熟花粉中表达水平高。在抗、感蚜品系5叶期叶片中，显著诱导表达的是SbAbaIn、SbLHW.4g和SbLHW.2g。SbbHLH35.7g在穗组织表达水平最高，且受丝轴黑粉菌侵染显著诱导表达。SbMYCs启动子区包含脱落酸、水杨酸、茉莉酸甲酯和干旱诱导等相关元件，使其更好地响应逆境胁迫。通过分析全基因组重测序数据，鉴定到SbMYCs关键的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)或插入缺失标记(insertion-deletion, INDEL)变异。SbAbaIn与TIFY结构域蛋白等互作，SbbHLH35.7g与多药剂外泵蛋白(multidrug efflux transporter, MDR)和核转运蛋白(imporin)等互作。高粱蚜和丝轴黑粉菌侵染分别诱导SbAbaIn和SbbHLH35.7g表达，SbAbaIn通过茉莉酸(jasmonic acid, JA)途径诱导相关基因表达，增强抗虫性；SbbHLH35.7g可能通过解毒途径提高抗病性。
高粱蚜(Melanaphis sacchari)和丝轴黑粉菌(Sporisorium reilianum)侵染高粱，导致其生长发育受阻、产量和品质下降。采用生物信息学分析和分子生物学方法，研究高粱发育过程及病虫发生下的MYC基因表达模式变化与自然等位DNA变异，为选育抗逆、高产和优质高粱品种提供参考。结果表明，高粱基因组含28个MYC基因，不均匀分布在10条染色体上，基本螺旋-环-螺旋_MYC_N (basic helix-loop-helix_MYC_N, bHLH_MYC_N)与螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix, HLH)结构域是高粱MYC基因的保守结构域。基因表达分析显示，SbbHLH35.7g在叶片中表达水平最高；SbAbaIn在早期籽粒中表达强；SbMYC2.1g在成熟花粉中表达水平高。在抗、感蚜品系5叶期叶片中，显著诱导表达的是SbAbaIn、SbLHW.4g和SbLHW.2g。SbbHLH35.7g在穗组织表达水平最高，且受丝轴黑粉菌侵染显著诱导表达。SbMYCs启动子区包含脱落酸、水杨酸、茉莉酸甲酯和干旱诱导等相关元件，使其更好地响应逆境胁迫。通过分析全基因组重测序数据，鉴定到SbMYCs关键的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)或插入缺失标记(insertion-deletion, INDEL)变异。SbAbaIn与TIFY结构域蛋白等互作，SbbHLH35.7g与多药剂外泵蛋白(multidrug efflux transporter, MDR)和核转运蛋白(imporin)等互作。高粱蚜和丝轴黑粉菌侵染分别诱导SbAbaIn和SbbHLH35.7g表达，SbAbaIn通过茉莉酸(jasmonic acid, JA)途径诱导相关基因表达，增强抗虫性；SbbHLH35.7g可能通过解毒途径提高抗病性。
2024,40(4):1195-1210, DOI: 10.13345/j.cjb.230726
摘要：
为研究铁皮石斛(Dendrobium officinale)应激活化蛋白激酶(stress-activated protein kinase, SAPK)基因家族的功能，综合多种生物信息学技术鉴定铁皮石斛SAPK (DoSAPK)家族成员，分析它们的理化特性、染色体定位、系统进化树、基因结构和启动子顺式作用元件等，并通过荧光定量PCR技术检测它们在不同组织、低温处理及盐胁迫处理后的表达量。结果表明，铁皮石斛有8个SAPK家族成员，分为group I、group II和group III亚家族，分布在7条染色体上，且2对基因间存在复制关系。在同一亚族中的家族成员具有类似的基因结构、保守基序和蛋白质二级结构。DoSAPK家族基因的启动子区域富含大量激素响应和胁迫应答相关的调控元件。不同DoSAPK成员在铁皮石斛各组织中均有不同程度的表达，具有组织表达特异性。在低温和盐胁迫处理下呈现差异化表达，可能受到低温和盐胁迫的调控，特别是DoSAPK1在铁皮石斛逆境应答过程中可能起着重要的作用。本研究为铁皮石斛DoSAPK家族基因及其功能的深入研究提供了参考。
为研究铁皮石斛(Dendrobium officinale)应激活化蛋白激酶(stress-activated protein kinase, SAPK)基因家族的功能，综合多种生物信息学技术鉴定铁皮石斛SAPK (DoSAPK)家族成员，分析它们的理化特性、染色体定位、系统进化树、基因结构和启动子顺式作用元件等，并通过荧光定量PCR技术检测它们在不同组织、低温处理及盐胁迫处理后的表达量。结果表明，铁皮石斛有8个SAPK家族成员，分为group I、group II和group III亚家族，分布在7条染色体上，且2对基因间存在复制关系。在同一亚族中的家族成员具有类似的基因结构、保守基序和蛋白质二级结构。DoSAPK家族基因的启动子区域富含大量激素响应和胁迫应答相关的调控元件。不同DoSAPK成员在铁皮石斛各组织中均有不同程度的表达，具有组织表达特异性。在低温和盐胁迫处理下呈现差异化表达，可能受到低温和盐胁迫的调控，特别是DoSAPK1在铁皮石斛逆境应答过程中可能起着重要的作用。本研究为铁皮石斛DoSAPK家族基因及其功能的深入研究提供了参考。
2024,40(4):1211-1224, DOI: 10.13345/j.cjb.230862
摘要：
为研究百合(Lilium spp.)种质资源的遗传背景，精准评价和筛选优异种质用于百合的遗传改良，本研究采用简单序列重复(simple sequence repeat, SSR)分子标记技术对来自我国11个省份的62份百合种质资源进行了遗传背景分析。结果表明，83对百合SSR引物中有15对引物具有多态性，共扩增出157个等位基因位点，每个位点的等位基因数为5-19个，平均每个位点有效等位基因数(number of effective alleles, Ne)为4.162 8，平均观测杂合度(observed heterozygosity, Ho)和平均期望杂合度(expected heterozygosity, He)分别为0.228 2和0.694 1，平均多态性信息含量(polymorphism information content, PIC)为0.678 8，平均Nei’s多样性指数(Nei’s diversity index, H)和平均Shannon信息指数(Shannon’s information index, I)分别为0.694 1和1.594 9，说明供试百合种质遗传多样性丰富。利用非加权配对算术平均法(unweighted pair group method with arithmetic mean, UPGMA)进行聚类分析，可将62份种质分为5大类，主成分分析将材料分为3个类群，结合两种分析发现各类群存在一定地理相关性，绝大数来源相同的百合种质可聚为一类。群体结构分析将百合群体划分为4个类群和1个混合类群。上述研究结果为百合种质资源的精准鉴定和育种利用提供了一定的理论依据和基因资源。
为研究百合(Lilium spp.)种质资源的遗传背景，精准评价和筛选优异种质用于百合的遗传改良，本研究采用简单序列重复(simple sequence repeat, SSR)分子标记技术对来自我国11个省份的62份百合种质资源进行了遗传背景分析。结果表明，83对百合SSR引物中有15对引物具有多态性，共扩增出157个等位基因位点，每个位点的等位基因数为5-19个，平均每个位点有效等位基因数(number of effective alleles, Ne)为4.162 8，平均观测杂合度(observed heterozygosity, Ho)和平均期望杂合度(expected heterozygosity, He)分别为0.228 2和0.694 1，平均多态性信息含量(polymorphism information content, PIC)为0.678 8，平均Nei’s多样性指数(Nei’s diversity index, H)和平均Shannon信息指数(Shannon’s information index, I)分别为0.694 1和1.594 9，说明供试百合种质遗传多样性丰富。利用非加权配对算术平均法(unweighted pair group method with arithmetic mean, UPGMA)进行聚类分析，可将62份种质分为5大类，主成分分析将材料分为3个类群，结合两种分析发现各类群存在一定地理相关性，绝大数来源相同的百合种质可聚为一类。群体结构分析将百合群体划分为4个类群和1个混合类群。上述研究结果为百合种质资源的精准鉴定和育种利用提供了一定的理论依据和基因资源。
2024,40(4):1225-1236, DOI: 10.13345/j.cjb.230659
摘要：
磷脂酶A2 (phospholipase A2, PLA2)广泛分布于动物、植物和微生物，参与许多生理活动。本实验室先前鉴定和研究了1个家蚕分泌型PLA2 (Bombyx mori sPLA2-1-1)基因功能。最近，从家蚕基因组鉴定到4个新的sPLA2基因(BmsPLA2-1-2、BmsPLA2-2、BmsPLA2-3、BmsPLA2-4)，预测的氨基酸都具有sPLA2超家族结构域、金属离子结合位点和高度保守的催化位点等sPLA2的典型特征。本研究完成了BmsPLA2-4基因的克隆、体外表达和表达模式分析。BmsPLA2-4全长为585 bp，体外表达经Ni纯化获得重组蛋白大小约25 kDa。qRT-PCR分析表明，BmsPLA2-4在5龄第1天的表达量最高。组织表达谱分析表明，BmsPLA2-4在中肠的表达量最高，其次是体壁和脂肪体。Western blotting分析结果与qRT-PCR一致。用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌感染5龄第1天幼虫后，BmsPLA2-4基因的表达量在24 h显著升高。本研究为后续研究提供了理论基础和有价值的实验数据。
磷脂酶A2 (phospholipase A2, PLA2)广泛分布于动物、植物和微生物，参与许多生理活动。本实验室先前鉴定和研究了1个家蚕分泌型PLA2 (Bombyx mori sPLA2-1-1)基因功能。最近，从家蚕基因组鉴定到4个新的sPLA2基因(BmsPLA2-1-2、BmsPLA2-2、BmsPLA2-3、BmsPLA2-4)，预测的氨基酸都具有sPLA2超家族结构域、金属离子结合位点和高度保守的催化位点等sPLA2的典型特征。本研究完成了BmsPLA2-4基因的克隆、体外表达和表达模式分析。BmsPLA2-4全长为585 bp，体外表达经Ni纯化获得重组蛋白大小约25 kDa。qRT-PCR分析表明，BmsPLA2-4在5龄第1天的表达量最高。组织表达谱分析表明，BmsPLA2-4在中肠的表达量最高，其次是体壁和脂肪体。Western blotting分析结果与qRT-PCR一致。用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌感染5龄第1天幼虫后，BmsPLA2-4基因的表达量在24 h显著升高。本研究为后续研究提供了理论基础和有价值的实验数据。
2024,40(4):1237-1250, DOI: 10.13345/j.cjb.230380
摘要：
CRISPR/Cas9基因编辑技术在作物育种中已具有重要的应用价值，理解与掌握该项技术能够为生物学、农学等专业的学生从事相关科研工作打好基础。为了将CRISPR/Cas9技术融入高校的实验教学中，设计开发了一个创新性教学实验“利用CRISPR/Cas9技术提高水稻植株的白叶枯病抗性”。该实验有助于学生更好地理解CRISPR/Cas9技术原理，掌握其操作流程和方法，学习应用该技术对水稻进行定向分子育种改良。在拓展学生知识和技能的同时，推进实验教学的改革与创新。
CRISPR/Cas9基因编辑技术在作物育种中已具有重要的应用价值，理解与掌握该项技术能够为生物学、农学等专业的学生从事相关科研工作打好基础。为了将CRISPR/Cas9技术融入高校的实验教学中，设计开发了一个创新性教学实验“利用CRISPR/Cas9技术提高水稻植株的白叶枯病抗性”。该实验有助于学生更好地理解CRISPR/Cas9技术原理，掌握其操作流程和方法，学习应用该技术对水稻进行定向分子育种改良。在拓展学生知识和技能的同时，推进实验教学的改革与创新。
2024,40(4):1251-1260, DOI: 10.13345/j.cjb.230539
摘要：
为了满足国家在农业领域高质量发展的战略需求，教育部把握经济社会和农业高质量发展趋势，在涉农优势高校布局建设生物育种工程硕博士专业。该专业将首次开设农业合成生物学课程，培养研究生解决生物育种的关键科学与技术问题，引领国家农业创新发展，服务现代农业强国建设。农业合成生物学研究生课程将注重多学科交叉、创新引领、产学研协同发展，培养具有扎实的多学科基础、自主的创新能力及务实的产业化理念的研究生，满足国内外未来农业发展需求，深入开展现代农业科学研究和产业化的未来农业科技人才。
为了满足国家在农业领域高质量发展的战略需求，教育部把握经济社会和农业高质量发展趋势，在涉农优势高校布局建设生物育种工程硕博士专业。该专业将首次开设农业合成生物学课程，培养研究生解决生物育种的关键科学与技术问题，引领国家农业创新发展，服务现代农业强国建设。农业合成生物学研究生课程将注重多学科交叉、创新引领、产学研协同发展，培养具有扎实的多学科基础、自主的创新能力及务实的产业化理念的研究生，满足国内外未来农业发展需求，深入开展现代农业科学研究和产业化的未来农业科技人才。
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摘要：
为了提高干扰素抗病毒活性测定的生物安全性，本研究使用含有GFP的复制缺陷型水疱性口炎病毒 (VSV△G*G) 为指示病毒，分别对经原核表达系统和杆状病毒表达系统表达的重组猪γ干扰素 (PoIFN-γ) 在MDBK细胞上进行抗病毒活性测定。结果显示：由杆状病毒表达的重组PoIFN-γ具有高度抗病毒活性，其抗病毒活性为105 IU/mL，原核表达的重组PoIFN-γ纯化后经缓慢复性也会产生一定的抗病毒活性，其抗病毒活性为32 IU/mL。该方法与利用表达GFP的重组水疱性口炎病毒 (VSV*GFP) 所检测的干扰素抗病毒活性结果完全一致，表明复制缺陷型病毒VSV△G*G可作为复制型重组病毒的替代品，使得干扰素抗病毒活性检测更加安全、准确。
为了提高干扰素抗病毒活性测定的生物安全性，本研究使用含有GFP的复制缺陷型水疱性口炎病毒 (VSV△G*G) 为指示病毒，分别对经原核表达系统和杆状病毒表达系统表达的重组猪γ干扰素 (PoIFN-γ) 在MDBK细胞上进行抗病毒活性测定。结果显示：由杆状病毒表达的重组PoIFN-γ具有高度抗病毒活性，其抗病毒活性为105 IU/mL，原核表达的重组PoIFN-γ纯化后经缓慢复性也会产生一定的抗病毒活性，其抗病毒活性为32 IU/mL。该方法与利用表达GFP的重组水疱性口炎病毒 (VSV*GFP) 所检测的干扰素抗病毒活性结果完全一致，表明复制缺陷型病毒VSV△G*G可作为复制型重组病毒的替代品，使得干扰素抗病毒活性检测更加安全、准确。
摘要：
从人肌肉素基因出发, 在dbEST数据库中进行同源性搜索, 找到七个有较高同源性的Expressed Sequence Tag(DY426490, CF787546, AJ660979, AJ664670, AJ663820, AJ680159, DN106254)。通过拼接和进一步RT-PCR实验验证, 获得猪肌肉素基因全长cDNA序列, 其全长651 bp, 开放阅读框为54~452 bp, 编码有132个氨基酸。同源性分析结果表明, 与人、小鼠和大鼠的肌肉素基因cDNA编码区(CDS)同源性分别为87.2%、77.6%和77.9%。利用克隆出的猪肌肉素cDNA, 构建表达载体pGEX-4T-1-musclin, 并在BL21大肠杆菌中成功表达和纯化了分子量为38.59 kD的融合蛋白GST-Musclin, 并运用蛋白印迹技术进行鉴定。
从人肌肉素基因出发, 在dbEST数据库中进行同源性搜索, 找到七个有较高同源性的Expressed Sequence Tag(DY426490, CF787546, AJ660979, AJ664670, AJ663820, AJ680159, DN106254)。通过拼接和进一步RT-PCR实验验证, 获得猪肌肉素基因全长cDNA序列, 其全长651 bp, 开放阅读框为54~452 bp, 编码有132个氨基酸。同源性分析结果表明, 与人、小鼠和大鼠的肌肉素基因cDNA编码区(CDS)同源性分别为87.2%、77.6%和77.9%。利用克隆出的猪肌肉素cDNA, 构建表达载体pGEX-4T-1-musclin, 并在BL21大肠杆菌中成功表达和纯化了分子量为38.59 kD的融合蛋白GST-Musclin, 并运用蛋白印迹技术进行鉴定。
摘要：
自然界中微生物种类极为丰富，尺寸涵盖了纳米级与微米级。微生物细胞培养成本低廉，生长繁殖迅速，具有丰富的遗传表现型，因此微生物是可用于纳米、微米以及多层次跨尺度加工的天然“基本单元”和“底盘细胞”。“基于微生物”的生物制造目的是利用微生物的特异结构和多样功能进行仿生和调控，操纵微生物进行加工组装，从而获得新材料、新器件。同时，建立深入研究微生物行为模式的新技术与新方法，为揭示传统方法所未涉及的基本科学问题提供新的平台。以下将分别从纳米和微米两个尺度以及利用微生物的结构或功能两个角度来概述基于微生物的微纳米生物制造的前沿进展。
自然界中微生物种类极为丰富，尺寸涵盖了纳米级与微米级。微生物细胞培养成本低廉，生长繁殖迅速，具有丰富的遗传表现型，因此微生物是可用于纳米、微米以及多层次跨尺度加工的天然“基本单元”和“底盘细胞”。“基于微生物”的生物制造目的是利用微生物的特异结构和多样功能进行仿生和调控，操纵微生物进行加工组装，从而获得新材料、新器件。同时，建立深入研究微生物行为模式的新技术与新方法，为揭示传统方法所未涉及的基本科学问题提供新的平台。以下将分别从纳米和微米两个尺度以及利用微生物的结构或功能两个角度来概述基于微生物的微纳米生物制造的前沿进展。
摘要：
葡萄球菌Staphylococcus hominis来源的N-乙酰神经氨酸裂合酶基因shnal (GenBank Accession No. EFS20452.1) 构建至pET-28a质粒并在大肠杆菌中得到表达。通过目的蛋白的纯化和酶学性质研究发现，ShNAL是一个四聚体，裂解方向的最适反应pH为8.0；合成方向的最适反应pH为7.5，最适反应温度为45 ℃。在45 ℃下孵育2 h对ShNAL的活力基本无影响，高于45 ℃时，活力迅速下降。该酶在pH 5.0~10.0的环境中比较稳定，4 ℃下放置24 h酶的残余活力在70％以上。ShNAL对N-乙酰神经氨酸 (Neu5Ac)、N-乙酰甘露糖胺 (Man) 和丙酮酸 (Pyr) 的Km值分别是 (4.0±0.2) mmol/L、(131.7±12.1) mmol/L和 (35.1±3.2) mmol/L，kcat/Km值分别为1.9 L/(mmol·s)、0.08 L/(mmol·s) 和0.08 L/(mmol·s)。
葡萄球菌Staphylococcus hominis来源的N-乙酰神经氨酸裂合酶基因shnal (GenBank Accession No. EFS20452.1) 构建至pET-28a质粒并在大肠杆菌中得到表达。通过目的蛋白的纯化和酶学性质研究发现，ShNAL是一个四聚体，裂解方向的最适反应pH为8.0；合成方向的最适反应pH为7.5，最适反应温度为45 ℃。在45 ℃下孵育2 h对ShNAL的活力基本无影响，高于45 ℃时，活力迅速下降。该酶在pH 5.0~10.0的环境中比较稳定，4 ℃下放置24 h酶的残余活力在70％以上。ShNAL对N-乙酰神经氨酸 (Neu5Ac)、N-乙酰甘露糖胺 (Man) 和丙酮酸 (Pyr) 的Km值分别是 (4.0±0.2) mmol/L、(131.7±12.1) mmol/L和 (35.1±3.2) mmol/L，kcat/Km值分别为1.9 L/(mmol·s)、0.08 L/(mmol·s) 和0.08 L/(mmol·s)。
摘要：
本研究通过单因素试验和响应面分析试验建立了能够选择性富集沙门氏菌、副溶血弧菌和霍乱弧菌的共增菌培养基SVV, 采用平板计数法及三重荧光PCR技术验证了SVV的增菌效果。结果表明: SVV能同时富集以不同浓度比例混合的3种目标菌, 37oC振荡培养18 h后, 菌体浓度达到105~108 CFU/mL; SVV强烈抑制大部分的非目标菌; 用荧光PCR方法检测经过37oC振荡培养18 h的10份人工接种样品和608份实际样品, 结果表明目标菌在SVV中增殖18 h后菌量达到检测限以上, SVV联合荧光PCR检测方法的检出率为4.06%, 比传统检测方法(3.78%)高, 无假阴性和假阳性。SVV可望应用于水产品中沙门氏菌、副溶血弧菌和霍乱弧菌检测前的增菌处理, 可简化检测过程, 有效克服漏检, 提高检出率。
本研究通过单因素试验和响应面分析试验建立了能够选择性富集沙门氏菌、副溶血弧菌和霍乱弧菌的共增菌培养基SVV, 采用平板计数法及三重荧光PCR技术验证了SVV的增菌效果。结果表明: SVV能同时富集以不同浓度比例混合的3种目标菌, 37oC振荡培养18 h后, 菌体浓度达到105~108 CFU/mL; SVV强烈抑制大部分的非目标菌; 用荧光PCR方法检测经过37oC振荡培养18 h的10份人工接种样品和608份实际样品, 结果表明目标菌在SVV中增殖18 h后菌量达到检测限以上, SVV联合荧光PCR检测方法的检出率为4.06%, 比传统检测方法(3.78%)高, 无假阴性和假阳性。SVV可望应用于水产品中沙门氏菌、副溶血弧菌和霍乱弧菌检测前的增菌处理, 可简化检测过程, 有效克服漏检, 提高检出率。
摘要：
BMP6是一种调节成骨细胞和成软骨细胞分化的骨诱导因子, 在修复各种骨缺损方面具有很好的应用潜力。有诱骨活性的BMP6是多二硫键的二聚体蛋白, 疏水性极强容易聚集沉淀。为了在大肠杆菌中可溶表达具有生物活性的重组人BMP6(rhBMP6), 构建了具有TRX、GST、MBP、CBD融合标签和His6标签的 rhBMP6成熟肽原核表达载体, 调节诱导温度和IPTG浓度, 比较不同融合标签和诱导条件对目的蛋白表达量和溶解性的影响。结果表明, MBP最能有效的增强rhBMP6的溶解性, 诱导条件对溶解性影响较小。大肠杆菌BL21 trxB(DE3)这种硫氧还蛋白还原酶缺陷菌株为rhBMP6二硫键在胞质中形成提供了合适的氧化还原环境。MBP和BL21 trxB(DE3)相结合在细胞质中高效可溶表达出了BMP6融合蛋白二聚体。表达产物经亲和层析和凝胶排阻层析纯化后, 能诱导成肌细胞系C2C12向成骨细胞方向 转化。
BMP6是一种调节成骨细胞和成软骨细胞分化的骨诱导因子, 在修复各种骨缺损方面具有很好的应用潜力。有诱骨活性的BMP6是多二硫键的二聚体蛋白, 疏水性极强容易聚集沉淀。为了在大肠杆菌中可溶表达具有生物活性的重组人BMP6(rhBMP6), 构建了具有TRX、GST、MBP、CBD融合标签和His6标签的 rhBMP6成熟肽原核表达载体, 调节诱导温度和IPTG浓度, 比较不同融合标签和诱导条件对目的蛋白表达量和溶解性的影响。结果表明, MBP最能有效的增强rhBMP6的溶解性, 诱导条件对溶解性影响较小。大肠杆菌BL21 trxB(DE3)这种硫氧还蛋白还原酶缺陷菌株为rhBMP6二硫键在胞质中形成提供了合适的氧化还原环境。MBP和BL21 trxB(DE3)相结合在细胞质中高效可溶表达出了BMP6融合蛋白二聚体。表达产物经亲和层析和凝胶排阻层析纯化后, 能诱导成肌细胞系C2C12向成骨细胞方向 转化。
摘要：
白藜芦醇是一种含有芪类结构的非黄酮类多酚化合物。它不仅是植物遭受胁迫时产生的一种能提高植物抵抗病原性攻击和环境恶化的植物抗毒素, 还具有抗癌、抗氧化、调节血脂、影响寿命等多方面有益于人类健康的重要功能。以下对白藜芦醇的理化特性、合成、提取、纯化与检测方法进行了全面总结, 并在其作用的分子机制基础上, 对其生物学活性、基因工程研究及产业化情况进行了重点介绍。发现在传统育种的基础上, 借助于现代生物技术手段, 将白藜芦醇的天然活性保健作用应用于保健食品的开发、作物经济附加值的提高具有广阔的前景。它的开发和利用, 必将为食品及制药工业新产品的开发提供新的挑战与机遇。
白藜芦醇是一种含有芪类结构的非黄酮类多酚化合物。它不仅是植物遭受胁迫时产生的一种能提高植物抵抗病原性攻击和环境恶化的植物抗毒素, 还具有抗癌、抗氧化、调节血脂、影响寿命等多方面有益于人类健康的重要功能。以下对白藜芦醇的理化特性、合成、提取、纯化与检测方法进行了全面总结, 并在其作用的分子机制基础上, 对其生物学活性、基因工程研究及产业化情况进行了重点介绍。发现在传统育种的基础上, 借助于现代生物技术手段, 将白藜芦醇的天然活性保健作用应用于保健食品的开发、作物经济附加值的提高具有广阔的前景。它的开发和利用, 必将为食品及制药工业新产品的开发提供新的挑战与机遇。
摘要：
细菌启动子是细菌中基因表达的必需调控元件，决定了细菌基因表达的强度和时机。通过启动子的插入或缺失，可以改变细菌基因的表达，实现对菌体生长发育以及代谢调控的研究。启动子也是构建各种表达系统、实现异源基因表达的基础。启动子的识别和应用研究，对于实现异源基因的可控表达、有效获得目的产物、促进生物催化和代谢工程研究具有重要的意义。以下对细菌启动子进行了简单的介绍，总结了细菌启动子的识别方法，并对细菌启动子的研究进展和具体应用进行了概述。
细菌启动子是细菌中基因表达的必需调控元件，决定了细菌基因表达的强度和时机。通过启动子的插入或缺失，可以改变细菌基因的表达，实现对菌体生长发育以及代谢调控的研究。启动子也是构建各种表达系统、实现异源基因表达的基础。启动子的识别和应用研究，对于实现异源基因的可控表达、有效获得目的产物、促进生物催化和代谢工程研究具有重要的意义。以下对细菌启动子进行了简单的介绍，总结了细菌启动子的识别方法，并对细菌启动子的研究进展和具体应用进行了概述。
摘要：
为了研究灰葡萄孢菌肌糖磷脂酰神经酰胺合成酶 (BcAUR1基因) 的表达及酶活性，采用RT-PCR方法，利用含有FLAG标签以及BamHⅠ、XhoⅠ酶切位点的AUR1特异引物从灰葡萄孢菌中扩增得到BcAUR1基因。将BcAUR1基因与穿梭质粒pYES2重组，得到pYES2-BcAUR1质粒采用醋酸锂转化法导入酿酒酵母尿嘧啶突变菌株Δyor1中，Western blotting检测肌糖磷脂酰神经酰胺 (IPC) 合成酶表达，HPLC检测IPC合成酶活力。结果显示pYES2-BcAUR1在酿酒酵母尿嘧啶突变菌株Δyor1中获得表达，pYES2-BcAUR1转化子IPC合成酶活性显著增高，比空载转化子约提高1倍。低浓度的AbA能够抑制空载pYES2酵母转化子生长，但pYES2-BcAUR1酵母转化子能抵抗AbA对菌体生长的抑制。
为了研究灰葡萄孢菌肌糖磷脂酰神经酰胺合成酶 (BcAUR1基因) 的表达及酶活性，采用RT-PCR方法，利用含有FLAG标签以及BamHⅠ、XhoⅠ酶切位点的AUR1特异引物从灰葡萄孢菌中扩增得到BcAUR1基因。将BcAUR1基因与穿梭质粒pYES2重组，得到pYES2-BcAUR1质粒采用醋酸锂转化法导入酿酒酵母尿嘧啶突变菌株Δyor1中，Western blotting检测肌糖磷脂酰神经酰胺 (IPC) 合成酶表达，HPLC检测IPC合成酶活力。结果显示pYES2-BcAUR1在酿酒酵母尿嘧啶突变菌株Δyor1中获得表达，pYES2-BcAUR1转化子IPC合成酶活性显著增高，比空载转化子约提高1倍。低浓度的AbA能够抑制空载pYES2酵母转化子生长，但pYES2-BcAUR1酵母转化子能抵抗AbA对菌体生长的抑制。
2023,39(10):4275-4294, DOI: 10.13345/j.cjb.230297
摘要：
本研究旨在通过蛋白质工程手段获得结构均一性更好、活性更高、抗真菌能力更强的家蚕蛋白酶抑制剂BmSPI38的串联多聚体蛋白。利用原核表达技术获得BmSPI38串联多聚体蛋白，并通过蛋白酶抑制剂胶内活性染色、蛋白酶抑制实验和真菌生长抑制实验等探讨串联多聚体化对BmSPI38的结构均一性、抑制活性和抗真菌能力的影响。活性染色结果表明，基于多肽柔性接头的串联表达能够极大提高BmSPI38蛋白的结构均一性。蛋白酶抑制实验表明，基于接头的串联三聚体化和四聚体化能提高BmSPI38对微生物蛋白酶的抑制能力。孢子萌发实验表明，His6-SPI38L-tetramer对球孢白僵菌（Beauveria bassiana）分生孢子萌发的抑制能力显著强于His6-SPI38-monomer。真菌生长抑制实验显示，能够通过串联多聚体化来增强BmSPI38对酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和白色念珠菌（Candida albicans）的抑制能力。本研究成功实现BmSPI38的串联多聚体在大肠杆菌中的异源活性表达，并证实可通过串联多聚体化来增强BmSPI38的结构均一性和抗真菌能力，不仅可为培育抗真菌转基因家蚕提供重要的理论依据和新策略，还将推动BmSPI38的外源生产及在医疗领域的应用。
本研究旨在通过蛋白质工程手段获得结构均一性更好、活性更高、抗真菌能力更强的家蚕蛋白酶抑制剂BmSPI38的串联多聚体蛋白。利用原核表达技术获得BmSPI38串联多聚体蛋白，并通过蛋白酶抑制剂胶内活性染色、蛋白酶抑制实验和真菌生长抑制实验等探讨串联多聚体化对BmSPI38的结构均一性、抑制活性和抗真菌能力的影响。活性染色结果表明，基于多肽柔性接头的串联表达能够极大提高BmSPI38蛋白的结构均一性。蛋白酶抑制实验表明，基于接头的串联三聚体化和四聚体化能提高BmSPI38对微生物蛋白酶的抑制能力。孢子萌发实验表明，His6-SPI38L-tetramer对球孢白僵菌（Beauveria bassiana）分生孢子萌发的抑制能力显著强于His6-SPI38-monomer。真菌生长抑制实验显示，能够通过串联多聚体化来增强BmSPI38对酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和白色念珠菌（Candida albicans）的抑制能力。本研究成功实现BmSPI38的串联多聚体在大肠杆菌中的异源活性表达，并证实可通过串联多聚体化来增强BmSPI38的结构均一性和抗真菌能力，不仅可为培育抗真菌转基因家蚕提供重要的理论依据和新策略，还将推动BmSPI38的外源生产及在医疗领域的应用。
摘要：
环境胁迫使植物细胞中积累大量的活性氧，从而导致蛋白质、膜脂、DNA及其它细胞组分的严重损伤。植物体内有效清除活性氧的保护机制分为酶促和非酶促两类。酶促脱毒系统包括超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)等。非酶类抗氧化剂包括抗坏血酸、谷胱甘肽、甘露醇和类黄酮。利用基因工程策略增加这些物质在植物体内的含量，从而获得耐逆转基因植物已取得一定的进展。
环境胁迫使植物细胞中积累大量的活性氧，从而导致蛋白质、膜脂、DNA及其它细胞组分的严重损伤。植物体内有效清除活性氧的保护机制分为酶促和非酶促两类。酶促脱毒系统包括超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)等。非酶类抗氧化剂包括抗坏血酸、谷胱甘肽、甘露醇和类黄酮。利用基因工程策略增加这些物质在植物体内的含量，从而获得耐逆转基因植物已取得一定的进展。
摘要：
通过外源转录调控因子的诱导，使成体细胞重编程为胚胎干细胞 (ES细胞) 样的多能细胞，这种细胞称为诱导多能干细胞 (iPS细胞)，这一方法被称为iPS技术。目前，iPS技术已先后在小鼠、人、猕猴、大鼠和猪中成功应用，建立了相应的iPS细胞系，并获得了iPS细胞嵌合小鼠和四倍体克隆小鼠。尽管iPS与ES细胞在形态和生长特性上有许多相同之处，但iPS细胞的建立需要较独特的诱导培养体系和鉴定方法。以下结合近年来iPS技术的发展和本实验室的相关研究，对iPS细胞的建立和培养体系的优化进行了深入探讨。
通过外源转录调控因子的诱导，使成体细胞重编程为胚胎干细胞 (ES细胞) 样的多能细胞，这种细胞称为诱导多能干细胞 (iPS细胞)，这一方法被称为iPS技术。目前，iPS技术已先后在小鼠、人、猕猴、大鼠和猪中成功应用，建立了相应的iPS细胞系，并获得了iPS细胞嵌合小鼠和四倍体克隆小鼠。尽管iPS与ES细胞在形态和生长特性上有许多相同之处，但iPS细胞的建立需要较独特的诱导培养体系和鉴定方法。以下结合近年来iPS技术的发展和本实验室的相关研究，对iPS细胞的建立和培养体系的优化进行了深入探讨。
摘要：
通过胶体金免疫层析技术建立一种特异、便捷、快速的三聚氰胺抗原检测方法，对奶制品及饲料中的三聚氰胺残留水平监测提供参考。用柠檬酸三钠还原法制备的胶体金，标记纯化的三聚氰胺单克隆抗体，喷于试纸的金标垫。将MEL-OVA （三聚氰胺和卵清白蛋白的偶练物） 和纯化的羊抗鼠IgG 分别喷于试纸的T (检测线) 处和C (质控线) 处，通过挑选试纸条材料和调试工艺参数，并最终组装成试纸条。结果显示，制备的试纸监测体系方法检出限为50 mg/L。试纸条对牛奶、奶粉和饲料中的三聚氰胺残留的检出限分别为100?mg/L、1
通过胶体金免疫层析技术建立一种特异、便捷、快速的三聚氰胺抗原检测方法，对奶制品及饲料中的三聚氰胺残留水平监测提供参考。用柠檬酸三钠还原法制备的胶体金，标记纯化的三聚氰胺单克隆抗体，喷于试纸的金标垫。将MEL-OVA （三聚氰胺和卵清白蛋白的偶练物） 和纯化的羊抗鼠IgG 分别喷于试纸的T (检测线) 处和C (质控线) 处，通过挑选试纸条材料和调试工艺参数，并最终组装成试纸条。结果显示，制备的试纸监测体系方法检出限为50 mg/L。试纸条对牛奶、奶粉和饲料中的三聚氰胺残留的检出限分别为100?mg/L、1
摘要：
在基因表达定位或启动子调控模式的研究中, 多以gusA作为报告基因。但由于部分组织中高内源GUS背景活性或转化手段的限制, 使判断基因表达定位或调控时存在很大误差。为了解决上述问题, 本实验将报道基因绿色荧光蛋白(GFP)和红色荧光蛋白(RFP)融合构建双荧光标记瞬时表达载体pBI221-RFP/GFP。该载体以CaMV35S启动子驱动GFP确定转化效率, 通过鉴定阳性个体的红色荧光活性分析目的基因或启动子的表达模式。并通过番茄E8和西瓜AGPL1果实特异启动子验证了该载体在启动子调控模式研究中的应用可行性。结果表明pBI221-RFP/GFP是一个可以在基因和启动子功能验证中应用的高效瞬时表达载体。
在基因表达定位或启动子调控模式的研究中, 多以gusA作为报告基因。但由于部分组织中高内源GUS背景活性或转化手段的限制, 使判断基因表达定位或调控时存在很大误差。为了解决上述问题, 本实验将报道基因绿色荧光蛋白(GFP)和红色荧光蛋白(RFP)融合构建双荧光标记瞬时表达载体pBI221-RFP/GFP。该载体以CaMV35S启动子驱动GFP确定转化效率, 通过鉴定阳性个体的红色荧光活性分析目的基因或启动子的表达模式。并通过番茄E8和西瓜AGPL1果实特异启动子验证了该载体在启动子调控模式研究中的应用可行性。结果表明pBI221-RFP/GFP是一个可以在基因和启动子功能验证中应用的高效瞬时表达载体。
摘要：
单克隆抗体从问世到目前广泛应用于临床，经历了一段曲折的发展历程。其中人源化抗体是一个重要的里程碑，并伴随着一系列重大的技术革新，如PCR技术、抗体库技术、转基因动物等。人源化抗体的形式也从最初的嵌合抗体、改型抗体等逐步发展为今天的人抗体。抗体人源化已经成为治疗性抗体的发展趋势,同时各种抗体衍生物也不断涌现，它们从不同角度克服抗体本身的应用局限，也为治疗人类疾病提供了更多利器。对单克隆抗体进行改造使之应用于临床治疗，不仅需要对抗体效应机制进行更细致深入的研究，同时还有赖于对人类免疫系统调控机制的全面精确认识。
单克隆抗体从问世到目前广泛应用于临床，经历了一段曲折的发展历程。其中人源化抗体是一个重要的里程碑，并伴随着一系列重大的技术革新，如PCR技术、抗体库技术、转基因动物等。人源化抗体的形式也从最初的嵌合抗体、改型抗体等逐步发展为今天的人抗体。抗体人源化已经成为治疗性抗体的发展趋势,同时各种抗体衍生物也不断涌现，它们从不同角度克服抗体本身的应用局限，也为治疗人类疾病提供了更多利器。对单克隆抗体进行改造使之应用于临床治疗，不仅需要对抗体效应机制进行更细致深入的研究，同时还有赖于对人类免疫系统调控机制的全面精确认识。
摘要：
Cre/loxP定位重组系统来源于噬菌体P1，由Cre重组酶和loxP位点两部分组成。在Cre重组酶的介导下，设定的DNA片段可以被切除，可以发生倒位，亦可造成定点的整合。由于其作用方式高效简单，Cre/loxP定位重组系统已在特定基因的删除、基因功能的鉴定、外源基因的整合、基因捕获及染色体工程等方面得到了有效的利用，在转基因的酵母、植物、昆虫、哺乳动物的体内外DNA重组方面成为一个有力的工具。这里就Cre重组酶的结构、功能及该定位重组系统的应用等方面的研究进行了综述。
Cre/loxP定位重组系统来源于噬菌体P1，由Cre重组酶和loxP位点两部分组成。在Cre重组酶的介导下，设定的DNA片段可以被切除，可以发生倒位，亦可造成定点的整合。由于其作用方式高效简单，Cre/loxP定位重组系统已在特定基因的删除、基因功能的鉴定、外源基因的整合、基因捕获及染色体工程等方面得到了有效的利用，在转基因的酵母、植物、昆虫、哺乳动物的体内外DNA重组方面成为一个有力的工具。这里就Cre重组酶的结构、功能及该定位重组系统的应用等方面的研究进行了综述。
摘要：
随着DNA 重组技术的日趋成熟, 代谢工程的理论和应用已经得到了迅速发展。合成生物学是近年来蓬勃发展的一门新兴学科, 在许多领域都具有重要的应用。以下从改造细胞代谢的关键因子、代谢途径的调节和宿主细胞与代谢途径构建的关系等方面详细讨论了合成生物学的最新进展和合成生物学在代谢工程领域的应用。
随着DNA 重组技术的日趋成熟, 代谢工程的理论和应用已经得到了迅速发展。合成生物学是近年来蓬勃发展的一门新兴学科, 在许多领域都具有重要的应用。以下从改造细胞代谢的关键因子、代谢途径的调节和宿主细胞与代谢途径构建的关系等方面详细讨论了合成生物学的最新进展和合成生物学在代谢工程领域的应用。
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- 2015工业生物过程技术前沿专刊-特邀编辑庄英萍
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