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产龙胆二糖的β-葡萄糖苷酶基因克隆及异源表达
路卫卫;郭颖;磨彩宇;赵顺巧;李衔;孟丽君;林含婷;陆坚;β-葡萄糖苷酶在纤维素降解及天然产物转化过程中发挥关键作用，其催化性能直接影响生物转化效率。本研究从广西北仑河口红树林土壤中筛选得到一株产β-葡萄糖苷酶的微杆菌(Microbacterium sp.GXL4)，通过构建Fosmid文库，克隆得到一个糖苷水解酶GH3家族的β-葡萄糖苷酶基因bgl32，该基因全长2 247 bp，编码748个氨基酸。在大肠杆菌(Escherichia coli )BL21(DE3)和毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115中分别表达并纯化，分析其酶学性质。结果表明，大肠杆菌表达的BGL32最适反应pH为5.5，最适温度为45℃，Km为7.119 mmol/L，Vmax为18.34 μmol·min-1·mg-1，在较宽pH 范围内具有良好的稳定性。此外，BGL32具有一定的转糖苷活性，以葡萄糖为底物进行反应，有龙胆二糖产生。毕赤酵母表达的BGL32经密码子优化后，比活力达 20.61 U/mg，较未优化BGL32提高1.4倍。毕赤酵母表达的BGL32最适温度为40℃，最适pH为5.5，温度稳定性和比活力明显优于大肠杆菌表达的BGL32。综上，本研究得到了能产龙胆二糖的β-葡萄糖苷酶BGL32，并通过表达优化提升其性能。BGL32为龙胆二糖生产应用提供新酶源，具有一定的应用潜力。
耐热α-葡聚糖酶的半理性设计与高效表达
张亦博;罗明明;曹嘉盛;赵志政;黄庆青;苏萌;张锡贞;黄鲲;陆坚;甘蔗(Saccharum officinarum L.)制糖过程中α-葡聚糖累积会降低制糖效率，α-葡聚糖酶酶解法是去除该多糖的绿色高效方案，但现有酶普遍耐热性不足，难以满足工业需求。本研究使用AlphaFold3对多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)dex1编码的GH66家族α-葡聚糖酶进行三维结构建模，并结合AutoDock Vina分子对接与GROMACS分子动力学模拟，确定E70为候选高柔性位点并进行饱和突变。结果表明，大肠杆菌(Escherichia coli)表达的突变酶Dex1-Ec-E70W在pH5.5～6.5范围内保持95%以上相对酶活，70℃下半衰期为105.3 min，与Dex1-Ec的105.7 min接近。在枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)中构建重组菌株WB600/E70W-ATG，其最高胞外酶活为9.38 U/mL，较WB600/dex1提高56.2%；随后以WB600/E70W-ATG为对照开展启动子优化，P43替换PaprE后，最高胞外酶活达到对照菌株的2.08倍；进一步构建P43-PaprE串联启动子后，最高胞外酶活增至38.32 U/mL，为对照菌株的4.08倍。本研究获得pH适应范围更宽的突变酶Dex1-Ec-E70W，并构建高效枯草芽孢杆菌表达体系，为耐高温α-葡聚糖酶的研发提供理论依据和技术参考。
转录调控多面手：bHLH家族基因在水稻非生物胁迫抗性调控中的作用
孙津梁;罗朝东;江涛;欧阳田旻;罗继景;非生物胁迫的多重并发已成为制约水稻稳产高产的持续性障碍，而传统育种手段在复杂逆境叠加场景下收效有限。转录因子作为胁迫信号转导网络的核心节点，其功能解析正成为突破抗逆育种瓶颈的关键路径。bHLH（basic helix-loop-helix）家族是植物中规模最大的转录因子类群之一，近年来的功能研究揭示了该家族成员在水稻干旱、盐碱、低温及高温胁迫响应中均起着关键的作用。本文简要梳理了水稻bHLH家族基因组的扩张规律、结构演化特征及表达分化模式，重点评述了OsbHLH148、OsbHLH006、OsbHLH130、OsbHLH057、OsbHLH38、OsbHLH024、BEAR1及OsbHLH150等关键成员在四大非生物胁迫中的调控功能与作用通路。特别地，本文聚焦于bHLH蛋白如何作为信号整合器，汇聚ABA、茉莉酸、乙烯等激素信号以激活下游多维防御响应，包括ROS清除系统的动员、细胞离子稳态的恢复、渗透保护性代谢物的积累以及表皮蜡质屏障的加固。此外，本文浅析了bHLH基因作为多重胁迫交叉调控枢纽的潜在地位，并讨论了基于优异等位基因挖掘与基因编辑策略的育种应用前景，以期为气候变化背景下水稻抗逆改良提供理论支撑。
一个自然变异的基因OsbHLH150介导调控冷胁迫下ABA的合成和降解代谢提高水稻耐冷性
孙津梁;周子琦;李明裕;符艳丽;谷蓉;蔡业盛;岑卫健;罗继景;低温胁迫是制约水稻产量和地理分布的重要非生物因素。bHLH转录因子家族在植物逆境响应中发挥关键作用。本团队前期研究发现，自然变异的OsbHLH150通过调控ABA合成基因OsNCED3的表达正调控水稻耐冷性。在此基础上，本研究发现OsbHLH150还直接结合ABA降解基因OsABA8ox2启动子上的E-box元件并激活其表达，表明该转录因子同时参与低温下ABA的合成与降解代谢。进一步分析显示，不同OsbHLH150单倍型中OsNCED3的转录水平与蛋白丰度不完全一致，提示转录后调控参与耐冷性差异的形成。此外，ABA含量与耐冷存活率并非完全正相关，表明ABA是耐冷性的必要条件但非唯一决定因素。本研究揭示了OsbHLH150介导的ABA代谢调控网络的复杂性，为水稻耐冷分子育种提供了重要基因资源。
DEHP暴露与冠状动脉疾病关联的网络毒理学机制研究
吴文俊;卫靖靖;朱明军;邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯[di(2-ethylhexyl) phthalate， DEHP]暴露与冠状动脉疾病（coronary artery disease， CAD）风险的关联逐渐受到关注，但其潜在分子机制及关键调控靶点仍缺乏系统阐释。基于网络毒理学、机器学习与生物信息学方法，解析DEHP诱导CAD进展的潜在作用机制，筛选核心基因并通过分子对接与分子动力学模拟验证其相互作用稳定性。从GEO数据库筛选5个CAD转录组数据集，采用ComBat结合替代变量分析校正批次效应并以主成分分析（principal component analysis， PCA）评估一致性。基于PubChem网站获取DEHP结构，并通过SwissTargetPrediction、ChEMBL与PharmMapper数据库预测DEHP潜在靶基因。利用limma筛选差异表达基因（differentially expressed genes， DEGs），并构建加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis， WGCNA）网络；取DEHP靶点与CAD相关基因交集获得候选靶点并行基因本体(gene ontology， GO)和京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes， KEGG)通路分析，在候选靶点基础上，利用多种机器学习算法进行不同组合，构建127种组合预测模型，并对其区分CAD与对照样本的分类预测性能进行比较分析；采用曲线下面积评估模型性能，并结合夏普利加性解释（Shapley Additive exPlanations，SHAP）进行特征贡献排序，从而筛选核心基因。运用AutoDock软件进行分子对接与GROMACS软件开展100ns分子动力学模拟验证关键复合物稳定性，共识别DEHP潜在靶基因1 364个，CAD差异基因1 869个，WGCNA获得9个模块并整合得到CAD相关基因3 590个，交集分析获得88个DEHP-CAD关键靶点。机器学习筛得逐步广义线性模型（stepwise generalized linear model， Stepglm）+随机森林（random forest， RF）+朴素贝叶斯（naive Bayes）集成模型表现最佳，并确定6个核心基因GRIK5、TERT、MAP3K10、GALR2、REN和NT5DC2，SHAP提示GRIK5（0.232）、GALR2（0.088）及TERT（0.072）为主要贡献特征。分子对接显示，DEHP与6种靶标蛋白结合能整体较低，提示相互作用稳定，其中与GRIK5 （-27.196 kJ/mol）呈现最强亲和力。分子动力学模拟结果表明，6个核心靶蛋白与DEHP复合物均可维持相对稳定的构象状态，但不同靶点的稳定模式存在差异，其中GRIK5和GALR2复合物整体稳定性较优，TERT复合物表现出较强柔性适配特征。逆转录实时荧光定量聚合酶链式反应（reverse transcription quantitative polymerase chain reaction， RT-qPCR）结果显示，20、40和80μmol/L DEHP处理后，6个核心基因在HUVECs中整体呈上调趋势，且随DEHP浓度升高总体递增；同时，ox-LDL诱导的模型组中上述基因亦维持较高表达水平。DEHP可能通过影响血管收缩相关过程、神经活性配体-受体互作及Ras信号转导等通路促进CAD进展，其中GRIK5、TERT、MAP3K10、GALR2、REN与NT5DC2可作为潜在关键调控基因。多层证据共同支持DEHP与核心靶标存在稳定的相互作用，并表明上述核心基因在DEHP暴露及CAD相关内皮损伤中具有潜在调控作用，为环境暴露相关CAD机制研究与靶向干预提供分子依据。
基因工程菌株在抗仔猪细菌性腹泻中的研究进展
张好;张雯晶;曹利;施晨辰;杨贵燕;仔猪细菌性腹泻是养猪业高发消化系统疾病，主要由产肠毒素大肠杆菌（enterotoxigenic Escherichia coli，ETEC）、沙门菌（Salmonella）等病原菌引发，常导致仔猪脱水、死亡，给养殖业造成巨大经济损失。传统抗生素防治因存在细菌耐药性、容易引发仔猪肠道菌群失调及药物残留等问题，已难以满足行业需求。基因工程菌株因此成为安全高效的替代方案。此类菌株通过改造益生菌或减毒菌株，使其靶向抗菌、强化肠道屏障及免疫调节功能。目前，乳酸杆菌（Lactobacillus）、芽胞杆菌（Bacillus）、沙门菌减毒疫苗株等是常用的底盘菌株。例如，表达抗菌肽的乳酸杆菌可抑制ETEC增殖；工程芽胞杆菌通过分泌抗菌肽或竞争性结合肠道上皮细胞表面的病原菌受体位点，有效阻断ETEC等病原菌的黏附与定植，从而显著降低腹泻率；减毒沙门菌疫苗株能诱导特异性免疫反应。不同菌株各具优劣，如乳酸杆菌安全性高但基因编辑效率低，芽胞杆菌抗逆性强但应用效果受环境影响。未来需推动基因编辑精准化、菌株功能智能化，完善养殖场景应用评估体系，建立生物安全监管框架并优化产业化成本，为养猪业绿色可持续发展提供技术支撑。
基于癌症相关成纤维细胞与CD8+ T细胞活性的乳腺癌预后亚型构建与验证
董惠静;李卓阳;于思元;于琦;贺培风;本研究旨在开发并验证新的亚型分类方案，结合癌症相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblasts，CAFs)相关基因特征与免疫反应，探讨其在乳腺癌(breast cancer，BRCA)患者预后中的潜在价值，为乳腺癌个体化治疗提供理论依据和数据支持。通过分析单细胞测序(single-cell RNA sequencing，scRNA-seq)数据集，鉴定了BRCA患者的CAFs相关基因，并利用批量转录组数据集对其进行特征表征；采用机器学习算法来确定成纤维细胞相关基因(fibroblast-related genes，FRGs)，构建成纤维细胞相关基因指数(fibroblast-related gene index，FRGI)及其亚型。进一步将CD8+ T细胞纳入分析，建立结合免疫反应的分子亚型，以预测BRCA患者的预后和免疫治疗反应；筛选出76个与乳腺癌中CAFs特征相关的FRGs。应用机器学习算法和多因素Cox回归分析构建了包含3个基因的FRGI，结果表明高FRGI与较差的预后相关。随后，FRGI结合临床变量构建了列线图，该列线图对BRCA患者的预后预测表现出高性能。此外，BRCA数据集被划分为C1型和C2型两种亚型，其中C1型的预后显著较差，高FRGI显示出较差的免疫治疗反应，两种亚型结合CD8+ T细胞活性后，BRCA样本被进一步细分为四种亚型，这些亚型对乳腺癌的生存预后具有显著预测价值。本研究成功构建了基于FRGI的新型分子亚型，并证实其结合CD8+ T细胞活性可有效区分BRCA患者的预后分层及免疫治疗敏感性。该整合模型为BRCA的精准风险分层与个体化治疗策略的制定提供了有力的数据支持。
基于转录组的光照调控虫草蝠蛾虫卵孵化相关差异表达基因分析
陈鑫鹏;徐菲菲;高继海;侯飞侠;虫草蝠蛾（Hepialus armoricanus）是冬虫夏草（Ophiocordyceps sinensis）的寄主昆虫，光照作为关键环境因子对其虫卵孵化的调控机制尚不明确。以虫草蝠蛾虫卵、黑暗孵化组和光照孵化组的幼虫为材料，利用Illumina HiSeq平台进行转录组测序。通过组装和注释筛选差异表达基因（differentially expressed genes， DEGs），并利用GO、KEGG数据库进行功能富集分析，重点关注与光照响应相关的基因和通路。差异表达分析显示，光照显著影响关键基因表达：与黑暗条件相比，光照组孵化的幼虫其细胞色素b5（cytochrome b5）和细胞色素c（cytochrome c）表达上调，而细胞色素P450（cytochrome P450）表达下调；几丁质合成通路相关基因，如几丁质酶基因、海藻糖酶基因、几丁质合成酶基因多上调表达；与昆虫发育密切相关的保幼激素和蜕皮激素通路基因也呈现差异表达。这些变化表明光照主要通过调节虫卵内能量代谢（细胞色素通路）、表皮结构形成（几丁质代谢）和发育激素信号等生物学过程影响孵化进程。本研究揭示了光照通过差异调控细胞色素家族、几丁质代谢及昆虫激素相关基因表达，进而影响虫草蝠蛾虫卵孵化的分子机制，为理解光照调控昆虫发育提供了分子基础。
基于机器学习的动脉粥样硬化内质网应激相关基因筛选、亚型识别及诊断
王鑫;要文;姜雪娇;麻春杰;筛选动脉粥样硬化（atherosclerosis， AS）内质网应激（endoplasmic reticulum stress， ERS）相关诊断标志物，分析其免疫微环境特征并识别分子亚型，为AS精准诊疗提供一定参考依据。利用基因表达综合数据库（gene expression omnibus， GEO）中获取AS相关数据集，筛选出差异表达的内质网应激相关基因（differentially expressed endoplasmic reticulum stress-related genes，DE-ERRGs）；运用基因本体（gene ontology， GO）、京都基因与基因组百科全书（kyoto encyclopedia of genes and genomes， KEGG）、基因集富集分析（gene set enrichment analysis， GSEA）、基因集变异分析（gene set variation analysis， GSVA）及加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis， WGCNA）开展功能富集与关键基因模块的挖掘；将最小绝对收缩与选择算子（least absolute shrinkage and selection operator， LASSO），支持向量机（support vector machine， SVM），随机森林（random forest， RF）三种机器学习算法联合起来筛选诊断标志物并构建模型，分析免疫细胞浸润特征，依据内质网相关基因（endoplasmic reticulum stress-related genes ， ERRGs）的表达谱对分子亚型进行聚类。通过三种机器学习，筛选出TRPM2、NLRP3为AS内质网应激核心标志物，二者为独立危险因素，双基因诊断模型受试者工作特征（receiver operating characteristic， ROC）的曲线下面积（area under the curve， AUC）为0.879；AS组效应记忆CD8?T细胞、髓源性抑制细胞及调节性T细胞（regulatory T cells， Tregs) 浸润异常，Ⅰ型干扰素反应、CC类趋化因子受体等免疫通路差异表达，鉴定出2种免疫浸润特征迥异的ERS分子亚型。本研究系统阐释了AS中ERS相关的分子特征与免疫微环境异质性，为解析AS发病的分子机制、挖掘新型诊疗靶点及优化个体化干预策略提供科学依据与新思路。
产漆酶篮状菌筛选及其对三苯甲烷染料的脱色研究
李欣诺;夏怡那;杨苗青;曲文龙;于辉;薛鲜丽;针对合成染料结构稳定、常规处理方法效率受限等问题，本实验筛选了具有产漆酶能力的真菌菌株，并优化其发酵条件，以评价其在三苯甲烷类染料脱色中的应用潜力。采用以2，2'联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐)(2，2′-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt，ABTS)为显色底物的选择性平板对环境样品进行初筛，通过菌落形态学观察及18S rDNA分类鉴定其属于篮状菌(Talaromyces)，命名为Ta-lac。研究得出最适生长温度为37 ℃，采用单因素试验对发酵培养进行优化后得出以纤维素、木聚糖和麦芽糖为碳源生长情况良好，以硝酸钾为氮源时生长情况良好。该菌株所产漆酶为酸性漆酶，最适反应条件为 35℃、pH 4.0，K+对酶活具有明显促进作用，Fe2+和Fe3+对酶活呈抑制作用。并利用优化条件下获得的粗酶液开展结晶紫与孔雀石绿的脱色实验，通过吸光度变化评价脱色效果。粗酶液对两种模型染料均表现出脱色作用，其中对结晶紫的脱色率达78.9%，对孔雀石绿的脱色率达33.8%，对结晶紫的降解率明显优于孔雀石绿。优化条件下获得的粗酶液对三苯甲烷类染料表现出较好的脱色潜力，为后续漆酶酶学研究及生物处理应用提供了实验依据。