药用植物活性成分的细胞工厂合成研究进展

药用植物活性成分在药物研发过程中发挥着举足轻重的作用,利用合成生物学合成这些功效成分已然成为现今的研究热点之一。合成生物学以工程学思想为指导,对天然生物代谢途径进行改造甚至重建,并设计与构建新的标准化的生物元件、组件和系统,其包含了生物化学、分子与细胞生物学、生物信息学等诸多热门学科。中药合成生物学是在合成生物学基础上,设计并构建合成药用植物功效成分的细胞工厂,用来发酵生产植物天然产物的新学科。本文综述了合成生物学的发展、药用植物活性成分细胞合成技术策略、在微生物和模式植物中合成药用活性成分的方法技术以及研究进展。讨论了合成生物学存在的困难并展望了其今后发展策略。

矮凤梨组织培养快速繁殖技术研究

本试验用矮凤梨(Ananas comosus var. nanus)的吸芽作为外植体,研究了在光照培养和黑暗培养条件下不同激素配比对矮凤梨愈伤组织增殖率的影响;同时也研究了移栽时株高和栽培基质对矮凤梨组培苗的成活率和生长的影响。结果表明:在光照条件下矮凤梨愈伤组织的增殖率显著高于其在黑暗条件下的增殖率。光照培养下矮凤梨愈伤组织最佳的增殖培养基为MS+6-BA 3.0 mg·L^(-1)+NAA 3.0 mg·L^(-1);黑暗培养条件下则为MS+6-BA 3.0 mg·L^(-1)+NAA 2.0 mg·L^(-1)。定植时的株高和栽培基质对矮凤梨组培苗成活率无显著影响,组培苗在株高为5 cm≤x<7 cm时进行定植、栽培且在泥炭土和蛭石比为3∶1的基质中综合生长状况较佳。

菠萝新品种‘金筒菠萝’

‘金筒菠萝’是从广东省中山市‘神湾’菠萝的无性繁殖群体中通过单株选择育成的菠萝新品种,丰产稳产,果实短筒形,平均单果质量720 g,果皮、果肉金黄,肉质爽脆,香气浓郁,纤维含量少,果心较爽脆,适宜广东省菠萝产区种植。定植第二年产量约37 485 kg·hm^(-2)。

产印楝素前体tirucalla-7,24-dien-3β-ol的酿酒酵母细胞工厂构建

印楝素是从印楝属植物印楝种子中提取的一种高度氧化的柠檬苦素类三萜化合物,是公认无害的植物源杀虫剂。在植物中含量很低,化学合成步骤繁琐,通过生物合成的方式来获取印楝素将对印楝素的商业用途提供很大的帮助,但生物合成途径未知限制了利用合成生物学进行外源合成。该研究在实验室优化过的甲羟戊酸途径(MVA)的代谢流的酿酒酵母菌株中,通过异源表达来自苦楝和印楝中的氧化鲨烯环化酶(OSCs)AiOSC1和MaOSC1基因,验证了上述2个OSC为苦楝素和印楝素合成的三萜骨架化合物。进一步将印楝氧化鲨烯环化酶基因(AiOSC1),连同拟南芥来源鲨烯合酶基因(AtAQS2),以及酿酒酵母来源截短的3-羟基-3-甲基戊二酰单酰辅酶A还原酶基因(PgtHMGR)共同整合到酿酒酵母染色体的delta位点上,构建了高产印楝素合成起始三萜骨架tirucalla-7,24-dien-3β-ol的酵母菌株。进一步将苦楝来源的细胞色素氧化酶基因(MaCYP71BQ5)导入上述高产tirucalla-7,24-dien-3β-ol酵母细胞中,成功在酵母细胞中检测到MaCYP71BQ5的产物。该研究不仅为tirucalla-7,24-dien-3β-ol生物合成奠定了基础,也为后期在酵母中研究印楝素生物合成途径中的细胞色素氧化酶(CYP450)提供了优势底盘菌株。

菠萝果眼形成的组织形态学观察

以不同菠萝种质的顶芽、花和果实为材料,通过组织切片和解剖观察果眼形成过程,测定和分析果眼相关组织器官的动态变化。菠萝果眼形成过程分为花腔分化、花腔发育和果眼发育3个阶段。花腔是果眼的早期形态,其分化和发育过程约需70d;而坐果标志着果眼发育阶段的起始。花腔形态分化是从花萼分化开始,至花盘(含花托和子房)分化结束;催花后14 d顶芽基部首先出现花萼原基分化,自下而上,35 d时花腔分化结束,花序顶部花腔形态分化完成时间比基部迟7 d左右。形态分化完成后进入花腔发育阶段,催花36~42 d是花腔膨大高峰期,此时深、浅果眼品种的花腔深度开始出现显著差异,此后膨大逐渐减缓;品种间花盘的绝对生长量相差不大,花腔的加深主要取决于花萼的生长。坐果后进入果眼发育期,随着果实迅速膨大,萼筒背腹面生长不均衡,宿萼向内弯曲;但宿萼弯曲速度和生长停止时间因品种而异,浅果眼品种‘MD-2’宿萼伸长生长量小、内弯迅速,深果眼品种‘金筒’宿萼则生长量较大、内弯缓慢。果眼加深主要在坐果后14 d内,坐果约70 d时果眼的形态和大小已不再变化。根据成熟果实中部果眼的深浅,可将菠萝种质划分为浅(果眼深<0.9 cm)、中(果眼深0.9~1.2 cm)、深(果眼深> 1.2 cm)3个类型;不同类型品种间花盘深度没有明显差异(约0.29 cm),果眼深浅差异主要由宿萼高度的不同引起,而宿萼的弯曲程度和生长量是导致类型间宿萼高度及小果凸出度出现差异的主要原因。因此,菠萝果眼形成始于花芽分化,花萼生长发育对果眼的形态和深浅产生重大影响,品种间果眼形态差异主要由坐果14d内萼筒部背腹面生长量不均衡引起,而果眼深浅差异主要发生在花萼发育的前7 d(催花36~42 d)。

矮凤梨短营养生长期突变材料‘14-1’的性状鉴定

菠萝栽培种(Ananas comosus var. comosus)的营养生长期较长,制约了其新品种选育效率。收集和筛选营养生长期较短的种质,可为短营养生长期菠萝新品种的选育创制中间材料。从境外收集了23份易成花的野生种质材料,自2008年起进行栽培、繁殖和性状鉴定。通过对营养生长期的比较和观察,从矮凤梨(A. comosus var. nanus)的体胚苗中发现了1份营养生长期显著缩短的突变材料‘14-1’,其营养生长期约6个月(原品种约12个月),1年开花2次,具有极易成花等特点。‘14-1’无性繁殖后代遗传性状稳定,可作为短营养生长期菠萝育种的亲本资源。

矮凤梨短营养期突变体‘14-1’分子变异的AFLP分析

利用AFLP分子标记技术,在DNA水平分析矮凤梨(Ananas nanus)品种‘Hime Pineapple’与其短营养期突变体‘14-1’之间的差异,鉴定突变体变异的真实性,为短营养期菠萝的分子育种提供参考依据。以‘14-1’和‘Hime Pineapple’的幼叶为试材,采用改良CTAB法提取叶片基因组DNA,经64对AFLP引物组合的选择性扩增,共获得1952条清晰谱带,平均每对引物产生30.5条谱带,其中有18对检测出DNA分子多态性,获得多态性条带76条,差异片段主要集中在200~500 bp,多态性条带比例为4.54%,遗传相似系数为95.39%。76条AFLP扩增差异条带经筛选、回收、克隆、测序和同源比对分析后显示,其中2个差异条带序列与菠萝MADS-box transcription factor 6-like基因同源,表明‘14-1’和‘Hime Pineapple’之间的性状差异与遗传物质的改变相关,相应的特异条带可作为调控营养期时长或是与调控营养期时长基因相连锁的候选基因片段。该结果对后续挖掘早花关键基因,解析短营养期突变体早花变异机理具有较好的参考价值。

巾帼建功正当时 尽责奉献勇担当--记“全国巾帼文明岗”、国家统计局工业统计司生产运行处

国家统计局工业统计司(以下简称工业司)有这样一支团队,它始终以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入学习贯彻落实党的二十大精神,时时刻刻心怀“国之大者”;它承担着全国40多万家规模以上工业企业、近600种工业产品的月度生产统计、分析、研究工作,强化履职尽责、提升服务水平,尽心尽力统准“国之大数”;它时刻紧跟中央决策,注重拓展分析视野,撰写一篇篇有深度有力度的信息,不断提高统计分析水平,高质量聚焦“国之大策”。