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转录组分析挖掘油菜耐旱基因
王冰;王勤方;唐天向;唐伟杰;李丽萍;隋丽波;孙超;张慧;夏张婷;林良斌;本研究选用耐旱性好的甘蓝型油菜品系YAU200908为材料,通过对干旱胁迫下根和叶的转录组进行分析,发现干旱胁迫下根中和叶中差异表达Unigene分别为9 419个和13 230个,其中上调表达的略多于下调表达的。并对差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)进行COG、GO等功能分类和生物信息学分析,挖掘出20个unigene参与了YAU200908抗旱反应,它们分别是转录因子4个、渗透调节4个、蒸腾作用调节4个、活性氧清除2个及ABA水平调控6个。本研究对油菜耐旱分子机制的解析及耐旱品种选育提供了一定的依据。
膳食因素与消化道肿瘤关系的研究进展
邵丹丹;王红晓;闵军霞;王福俤;消化道肿瘤主要包括食管癌、胃癌及结直肠癌,是亚太地区常见的高发肿瘤。流行病学调查研究发现消化道肿瘤的发生与膳食因素、遗传因素、地理因素及环境因素等有关。本综述针对膳食因素与消化道肿瘤的关系进行系统地归纳总结,依照营养素类别分别阐述膳食因素中的蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、微量元素以及其他因素,如酒精及咖啡等的摄入与消化道肿瘤的关系,旨在为今后的流行病学研究以及公众预防消化道肿瘤提供科学的指导建议。
芽孢杆菌KJ82的全基因组测序及分析
阿孜古力·库尔班;马无为;谢滔;王洁;张伟;以克百威为代表的氨基甲酸酯类农药在土壤中残留的问题随着其广泛使用受到越来越多的关注。前期从阿克苏10年以上连作棉田盐碱土壤富集的克百威降解菌群中分离到一株细菌KJ82,现利用PacBio SequelⅡ三代测序平台获得了该菌株的全基因组序列，使用Microbial assembly、HGAP4、Canu、Glimmer等软件对该菌株进行基因组组装、编码基因的预测、功能注释、参考菌株的共线性分析、基因簇分析，预测克百威降解相关功能基因簇。全基因组分析表明，菌株KJ82基因组由1条环状染色体组成，不含质粒，长度为3 754 440 bp,平均GC含量为41.41%,注释出3 896个蛋白编码基因；包含有24个16S-23S-5S rRNA,81个tRNA及77个其余RNA,预测出9个CRISPR序列，4个基因组岛，1个前噬菌体结构；通过基础数据库COG、GO、KEGG/KOG注释，分别匹配到3 005个、2 214个和2 162个基因的蛋白序列；比较基因组学分析发现，菌株KJ82与相似度最高的Bacillus altitudinis GQYP101菌株基因组之间的平均核酸一致性(Average nucleotide identity, ANI)值在97.59%～97.89%范围内，数字DNA-DNA杂交(Digital DNA-DNA hybridization, dDDH)值为81%。ANI和dDDH值均高于物种判断的临界值，基因组之间拥有极好的共线性和高度相似的基因组排布。通过antiSMASH预测发现，菌株KJ82基因组中共有11个次生代谢产物合成基因簇，其中有6个基因簇与已知合成基因簇相似度较低，4个基因簇功能未知。在该菌株基因组中发现了1个可能的水解酶和2个单加氧酶基因(分别位于Cluster 8、Cluster 4和Cluster 3上),前两个基因与已知合成基因簇之间的相似度分别为6%和50%,另一个仅能定位到基因簇的位置。本研究为该菌株在碱性条件下参与克百威降解的相关降解酶基因及其基因簇可能编码产生的新颖活性天然产物研究提供了科学依据。
茂原链霉菌DSM 40847全基因组测序及序列分析
肖前程;彭思露;李尔汉;朱笃;杨慧林;茂原链霉菌(Streptomyces mobaraensis)是一种高GC含量的革兰氏阳性放线菌,它广泛用于生产转谷氨酰胺酶、博来霉素、莫能霉素等。目前,还没有相关研究报道茂原链霉菌的全基因组序列,这限制了基于功能基因挖掘和利用的定向育种以及分子遗传研究。本研究首次通过高通量测序技术对茂原链霉菌DSM40847进行全基因组测序,使用Velvet软件进行拼接得到266 contigs,整个基因组大小约7.5 Mb,GC含量为73.2%,序列已提交至美国国立生物技术信息中心(NCBI)的GenBank数据库。通过对基因组序列进行分析,成功鉴定转谷氨酰胺酶酶原激活相关蛋白基因,同时对该菌株的次级代谢产物合成基因簇进行了预测,相关研究结果将为茂原链霉菌的功能基因组学研究提供基础数据。
烟草幼苗响应弱光胁迫的转录组分析
关晓溪;隋常玲;陈瑶;周纯;为了研究烟草幼苗对弱光胁迫反应的分子机制,以‘云烟87’为材料,构建全光照和弱光处理条件下大十字期烟苗cDNA文库,利用Illumina测序技术进行转录组测序,筛选差异表达基因。结果表明:借助RNA-seq技术共筛选到2 956个DEGs,其中弱光相对于全光照表达上调的DEGs有691个,表达下调的DEGs为2 265个;通过GO功能分类和KEGG富集分析,将差异基因划分为30个功能类别和113个代谢途径,包括代谢进程、碳水化合物结合、核酸结合转录因子活性、水解酶活性、转录因子活性、催化活性、内质网蛋白质加工、植物-病原体互作、苯丙烷生物合成、苯丙氨酸代谢、胁迫反应、激素信号转导以及光合作用等。本研究将为揭示烟草对弱光胁迫反应的分子机制提供理论依据。
多粘菌素菌种选育和发酵技术研究进展
刘振华;王燕;李英波;由于具有一定肾毒性和神经毒性,多粘菌素在过去相当长一段时间内一直是二线药物。耐药细菌的出现和相应疗药的有限使多粘菌素重新进入临床实践中,多粘菌素在治疗革兰阴性菌,特别是铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌和肺炎克雷伯杆菌导致的感染方面疗效确切,引起人们的极大重视。多粘菌素的发酵生产是其药理研究和临床应用的基础。然而,我国多粘菌素的发酵产量远低于发达国家,以致多粘菌素严重依赖进口且价格昂贵。本研究从多粘菌素菌种选育、培养基优化、培养条件优化和培养过程优化与控制等四个方面对近年来相关研究进行了梳理和总结,指出上述研究中用到的方法和策略,期望为多粘菌素工业生产和应用提供参考。
启动子优化提高重组大肠杆菌PHA产量
黄津伟;高阳;李道凡;丁骁;寇嘉宾;吴弘;聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一类由微生物合成的高分子聚酯的统称,具有生物可降解性、生物可再生性和良好的生物相容性,应用前景广阔。PHA具有类似塑料的材料学性能,倍受到科学界和工业界的关注,但是生产成本较高等原因极大地限制了其大规模应用。本研究通过筛选优化在微氧条件下能够高效调控基因表达的启动子,能有效提高生产菌株在微氧条件下积累PHA的能力,减少生产能耗,降低成本。首先,在大肠杆菌基因表达库中筛选出5个在微氧条件下高效调控基因表达的启动子,与编码红色荧光蛋白的RFP报告基因相连,通过酶标仪检测RFP的荧光信号值,对5个不同的微氧启动子的表达强度进行评估,比较得到其中最高效的启动子Pslp。为进一步提高生产PHA的效率,将2个Pslp序列采用串联的方式构建得到一个新启动子P2slp,利用其调控PHA代谢合成途径中3个关键基因phbC、phbA和phbB的表达。通过发酵扩大生产,在启动子P2slp的调控下,重组大肠杆菌的细胞干重由22 g/L提高至29 g/L,PHA的产量由49.1%提高至81.3%。本研究通过筛选优化启动子提高了重组大肠杆菌生产PHA的产量,为PHA的产业化应用提供了一种有效的提高PHA产量的方法,具有实际价值。
OST1调控植物气孔运动和逆境响应的研究进展
李欣;王俊斌;丁博;吴天文;余鹏;陈小强;谢晓东;SnRK2(SNF1-related protein kinase 2)家族在调控植物应答和抵御逆境方面发挥着重要作用。Open Stomata 1(OST1)/SnRK2.6是该家族的成员,具有典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶保守域,并主要在保卫细胞中表达。在逆境胁迫下,蛋白磷酸酶2C解除对OST1蛋白激酶的抑制,随后OST1蛋白激酶启动对下游信号组分的调控作用并引起气孔运动。本研究综述了OST1蛋白激酶的结构特征,主要概述OST1蛋白激酶与蛋白磷酸酶、转录因子和离子通道的调控关系,最后对相关的研究进行了展望。
几种尖孢镰刀菌专化型中SIX1、SIX4、SIX6、SIX8同源基因分析
杨腊英;郭立佳;刘磊;梁昌聪;汪军;王国芬;陈平亚;黄俊生;尖孢镰刀菌在与寄主的相互作用中分泌几个特定的富含半胱氨酸的小分子量蛋白进入木质部中启动致病力,被称为SIX(secreted in xylem)蛋白,为明确其在不同寄主中的作用,本研究比较分析了几种尖孢镰刀菌专化型中SIX1、SIX4、SIX6、SIX8同源基因序列。根据已完成的尖孢镰刀菌古巴专化型1号(Foc1)与4号生理小种(Foc4)全基因组测序序列信息及相关SIX基因序列设计引物,应用PCR方法扩增分析56株尖孢镰刀菌古巴专化型与18株其它专化型及非致病型尖孢镰刀菌菌与其它种或属共21株菌株中的SIX1、SIX4、SIX6、SIX8基因。结果表明:设计的SIX1、SIX4、SIX6、SIX8基因引物均不能从非致病性尖孢镰刀菌与其它镰刀属种或其它属的菌株DNA中扩增出目的条带;SIX1基因的2个引物均能从供试的Foc菌株DNA中扩增出目的条带,同时可从部分其它专化型菌株DNA中扩增出目的条带;SIX4基因引物仅能从供试的尖孢镰刀菌番茄专化型与部分甘蓝专化型菌株DNA中扩增出目的条带;SIX6引物仅能从供试Foc1、Foc2、Foc4菌株DNA中扩增出目的条带;SIX8基因引物能从所有供试的致病尖孢镰刀菌中DNA扩增出目的条带。研究发现的SIX6基因序列提供了快速鉴定尖孢镰刀菌古巴专化型的检测方法,同时为深入研究尖孢镰刀菌各个专化型中SIX基因的功能奠定基础。
产香细菌的筛选及产香特性分析
曾婉俐;许力;蒋佳芮;张建铎;张涛;李雪梅;向海英;醇化烟叶作为巨大的微生物库,具有极其可观的研究和应用价值。本研究应用模拟烟叶生长环境的烟叶浸提物培养基筛选产香细菌,并分析所筛选菌株发酵烟叶的产香特性,用于研究其在烟叶醇化中提升烟叶香味的可行性,同时探究该微生物用于生产天然香料的可能性。实验结果表明:通过烟叶浸提物培养基筛选出一株细菌HD-40,该菌可发酵烟叶可产生明显奶香味;经生理生化和分子生物学鉴定,初步表明该菌属于甲基营养型芽孢杆菌;进一步,利用该菌株发酵处理烟叶,并将发酵液萃取后GC-MS检测,与未经菌株处理的发酵液对比,其所含的酯类、醛类、酸类等对香气有贡献的成分明显增加,特别是其中3-羟基-2-丁酮的比例可高达60%以上。HD-40可发酵烟叶产生明显的奶香味,其不仅在烟叶醇化方面,用于提高烟叶香气、改善烟叶吸味等,还可在制备天然香料香精方面均有着很好的应用前景。