以分枝杆菌噬菌体为例探索生命科学研究型教学

综合多学科技术手段研究生物体系复杂问题,是目前生物医学研究的显著特征之一,这为本科生教学改革提出了新的更高的要求。噬菌体是开展生命科学研究型教学改革的理想生物材料。文章借鉴美国匹斯堡大学牵头的美国大学生物学教学改革项目"噬菌体猎人"的实践,总结了本课题组近5年来将分枝杆菌噬菌体科研成果转化为本科生命科学研究型教学的经验。

基因组定向编辑技术的专利概述及其对高校创新创业教育的启示

锌指核酸酶(Zinc finger nucleases,ZFN)、转录激活子样效应因子核酸酶(Transcription activator-like effector nucleases,TALEN)和成簇规律间隔短回文重复序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)/Cas9核酸酶是三个主要的基因组定向编辑技术。它们在基因功能研究、物种改造和疾病预防与基因治疗等各个领域都有重大科学研究及应用价值。每个技术背后都有过和有着激烈的知识产权归属之争。本文归纳总结这三大基因组定向编辑技术的知识产权,以期为研发具有自主知识产权的基因组编辑工具提供一些借鉴,也为现阶段高校创新创业教育提供启示。

以CRISPR/Cas9专利为例的知识产权教育

随着世界经济全球化步伐的加快,知识产权的重要性凸显。高校是知识产权意识和能力教育的主战场。我国现有知识产权教育与专业的密切程度急需提高。文章结合全球首个CRISPR/Cas9专利权的授权公布和作者授课经历,提出了一种新的知识产权普及教育模式,将知识产权教育分为启蒙教育和深入研修两个阶段。第一阶段将知识产权教育与专业课课程无缝整合,后一阶段主要针对有志于发展成为知识产权专业人才的学生。我们认为这种教学模式的推广将解决现有知识产权教育中教材的欠缺以及教师的不足,有利于知识产权意识在生物医学等理工科学生的普及。遗传学在生物医学中具有特别重要的地位,因此,文章以遗传学最近的热点技术之一——基于CRISPR/Cas的基因组编辑新工具为例进行阐述。CRISPR/Cas从最初的微生物遗传学发现到成为基因组编辑的重要工具,贯穿了基础研究转化为关键技术的全过程,可以很好体现生物医学相关的知识产权教育的精髓。

拟核结合蛋白与细菌基因的表达调控

拟核结合蛋白是细菌遗传物质组织和基因表达调控的关键.细菌基因组压缩为致密的拟核必需有拟核结合蛋白的支撑.拟核结合蛋白、DNA超螺旋和大分子簇在拟核的结构形成中起到重要作用,其中拟核结合蛋白最重要.拟核结合蛋白还影响细菌DNA的复制、重组、转录和修复等多个重要生理过程.作为全局调控因子,拟核结合蛋白是调控细菌适应环境变化所需基因表达的关键.本文总结拟核结合蛋白的结构、功能和调控,特别是其在致病与非致病分枝杆菌中的差别,为寻找新药物靶标提供线索.

分枝杆菌中基因敲除操作工具研究进展

致病性分枝杆菌仍然是人类健康的重要威胁。相对于传统模式原核生物,在分枝杆菌中进行基因敲除一直是一个难题。文章介绍了分枝杆菌中用于基因敲除的转运载体和序列特异性重组系统的研究进展,并进一步介绍了新近发展的分枝杆菌重组工程在基因敲除中的应用。最后,对分枝杆菌基因敲除系统的发展历程进行了回顾,并对未来的发展方向进行了展望。

噬菌体保藏方法研究综述

全面减抗、限抗后,噬菌体凭借自身对环境影响小、安全性高等优点被广泛应用,但应用需注意如何进行保藏,若保藏不当则会导致噬菌体效价及活性程度降低,使用效果差。目前噬菌体的保藏方法根据制剂大致分为干燥法、悬液法及冻液法等几类,干燥法效果好,但流程繁琐,价格高,难以脱离实验室广泛使用;悬液法及冻液法价格低,但效果差,易污染,难运输。本文总结各类保藏方法的工艺流程及优缺点,并提出更有效的优化设想方向,期望有助于推动噬菌体扩大应用。

姜黄素对中速型黄羽肉鸡生长性能、腹脂沉积、抗氧化能力、肝脏脂肪代谢相关酶活性及基因表达的影响

本试验旨在研究姜黄素对中速型黄羽肉鸡生长性能、腹脂沉积、抗氧化能力和肝脏脂肪代谢相关酶活性及基因表达的影响。试验选用28日龄中速型黄羽肉鸡384只,随机分为4个组,每组6个重复,每个重复16羽鸡。对照组饲喂基础饲粮,试验组分别饲喂在基础饲粮中添加50、100和200 mg/kg姜黄素的试验饲粮。试验期42 d,分为29~42日龄、43~56日龄和57~70日龄3个阶段。结果表明:与对照组相比,1)饲粮中添加100和200 mg/kg姜黄素显著降低57~70日龄和29~70日龄中速型黄羽肉鸡的平均日采食量(P<0.05)。2)饲粮中添加50、100和200 mg/kg姜黄素显著降低中速型黄羽肉鸡70日龄时的腹脂率(P<0.05),其中以200 mg/kg姜黄素添加组的效果最佳。3)43~56日龄时,饲粮中添加200 mg/kg姜黄素极显著降低中速型黄羽肉鸡的血清丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性(P<0.01);57~70日龄时,饲粮中添加200 mg/kg姜黄素极显著降低血清MDA含量(P<0.01),显著提高血清谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性和总抗氧化能力(T-AOC)(P<0.05)。4)饲粮中添加50和200 mg/kg姜黄素显著降低中速型黄羽肉鸡的肝脏脂肪酸合成酶(FAS)活性(P<0.05);饲粮中添加50、100和200 mg/kg姜黄素均显著提高肝脏激素敏感性脂肪酶(HSL)活性(P<0.05)。5)饲粮中添加200 mg/kg姜黄素显著降低中速型黄羽肉鸡肝脏乙酰辅酶A羧化酶(ACC)的mRNA相对表达量(P<0.05)。综上所述,姜黄素能提高中速型黄羽肉鸡的抗氧化能力,调节肝脏脂肪代谢,降低腹脂沉积,且生长后期(43~70日龄)的效果优于生长前期(29~42日龄),其作用原理与姜黄素降低肝脏FAS和ACC的mRNA相对表达量有关。

姜黄素和双去甲氧基姜黄素对黄羽肉鸡能量利用率和肠道形态的影响

为探索改善肉鸡腹脂沉积的功效性成分,试验研究了姜黄素和双去甲氧基姜黄素对中速型黄羽肉鸡生产性能、能量利用率和十二指肠肠道形态的影响。试验分为7个组,每个组6个重复,每个重复10只鸡。对照组饲喂基础日粮,试验组在日粮中分别添加50、100、200 mg/kg姜黄素或双去甲氧基姜黄素,试验期分为29~42日龄、43~56日龄以及57~70日龄3个阶段。研究表明:100 mg/kg姜黄素和双去甲氧基姜黄素均显著降低了黄羽肉鸡后期的日增重(P<0.05);200 mg/kg姜黄素显著提高了前期、中期和全期的能量利用率(P<0.05)。不同剂量的双去甲氧基姜黄素对肉鸡能量利用率影响的阶段不同。100 mg/kg姜黄素显著降低十二指肠前期的隐窝深度,提高前中期的绒隐比(P<0.05)。100 mg/kg和200 mg/kg双去甲氧基姜黄素能提高十二指肠的绒隐比,但作用的阶段不同。综上所述,姜黄素和双去甲氧基姜黄素能降低肉鸡采食量。提高肉鸡的能量利用率的作用原理与十二指肠的绒毛长度和绒隐比的提高作用有关,有效剂量为100 mg/kg和200 mg/kg。

大米加工副产物对宁乡猪生长性能、胴体品质、肉品质及肠道黏膜形态的影响

本试验旨在研究大米加工副产物(碎米和米糠)对宁乡猪生长性能、胴体品质、肉品质及肠道黏膜形态的影响。选择体重(17.0±2.0)kg的生长肥育宁乡猪48头,随机分为2组,每组4个重复,每个重复6头,公母各1/2。2组试验猪分别饲喂玉米-豆粕型饲粮(对照组)和碎米-米糠型饲粮(试验组),饲粮营养水平相同。试验期为180d。结果表明:1)与对照组相比,试验组平均日采食量提高了13.76%(P>0.05),平均日增重提高了23.38%(P<0.01),料重比降低了8.35%(P<0.05)。2)与对照组相比,试验组胴体斜长增加了15.61%(P<0.05),胴体直长增加了11.48%(P<0.05),2组之间其他胴体品质指标均无显著差异(P>0.05)。3)2组之间肉品质指标均无显著差异(P>0.05)。4)与对照组相比,试验组回肠绒毛高度提高了13.13%(P<0.05)。综上,大米加工副产物碎米、米糠取代宁乡猪商品饲粮中的玉米、豆粕,不仅可以提高宁乡猪的生长性能,并且可以促进宁乡猪肠道发育。

浅析栽培技术对提高玉米种植效率的作用

本文作者根据自己的实际工作经验，并结合玉米种植存在的主要问题．指出了新技术对提高玉米种植效率的作用，以期对种植户的工作给予一定的帮助。

等比例回归法评定肉仔鸡对豆油、猪油、磷脂油和混合油能量的利用

本试验旨在采用等比例回归法测定肉鸡对豆油、猪油、磷脂油和混合油(豆油∶猪油为1∶1)的回肠末端消化能(IDE)、代谢能(ME)和氮校正代谢能(MEn)。选用体重(640±1)g、健康的21日龄爱拔益加(AA)肉母鸡576只,随机分为1个对照组和8个试验组,每组8个重复,每个重复8只鸡。对照组饲喂基础饲粮,试验组分别饲喂以豆油、猪油、磷脂油和混合油(豆油∶猪油为1∶1)替代4%或8%基础饲粮的新饲粮。对照组和各试验组饲粮配方中玉米与豆粕的比例保持不变,均为12.04∶7.00;指示剂为二氧化钛(TiO 2),添加比例为0.5%。连续收集3 d(25~27日龄)的排泄物,测定干物质、氮、能量的利用率,计算ME和MEn;28日龄时屠宰鸡只,取回肠末端食糜,测定干物质、氮、能量利用率,计算IDE。结果表明:回肠末端食糜和全肠道排泄物中干物质、氮和能量利用率以及IDE、ME和MEn与豆油替代比例存在极显著的线性关系(P<0.01);回肠末端食糜中干物质和能量利用率以及IDE与猪油替代比例存在极显著的二次曲线关系(P<0.01),全肠道排泄物中干物质、氮、能量利用率以及ME和MEn与猪油替代比例存在极显著的线性和二次曲线关系(P<0.01);回肠末端食糜中干物质、氮和能量利用率以及IDE与磷脂油替代比例存在极显著的线性和二次曲线关系(P<0.01),全肠道排泄物中干物质、氮、能量利用率以及ME和MEn与磷脂油替代比例存在极显著的线性关系(P<0.01);回肠末端食糜和全肠道排泄物中干物质、氮、能量利用率以及IDE、ME和MEn与混合油替代比例存在极显著的线性和二次曲线关系(P<0.01)。根据豆油、猪油、磷脂油和混合油替代基础饲粮的比例与新饲粮中由豆油、猪油、磷脂油和混合油所提供的能量的对应关系,得到豆油、猪油、磷脂油和混合油的IDE、ME和MEn的回归方程为:ME=0.14(0.01)+33.66(1.46)豆油替代比例+38.82(1.53)猪油替代比例+39.90(1.52)磷脂油替代比例+50.83(1.83)混合油替代比例,R 2=0.951;MEn=0.10(0.01)+32.84(1.27)豆油替代比例+37.58(1.44)猪油替代比例+38.22(1.43)磷脂油替代比例+49.75(1.43)混合油替代比例,R 2=0.954;IDE=0.43(0.02)+41.35(3.10)豆油替代比例+41.05(3.25)猪油替代比例+41.87(3.21)磷脂油替代比例+44.23(3.22)混合油替代比例,R 2=0.811。根据上述回归方程得出,肉仔鸡对豆油的IDE、ME和MEn分别为41.35、33.66和32.84 MJ/kg DM;对猪油的IDE、ME和MEn分别为41.05、38.82和37.58 MJ/kg DM;对磷脂油的IDE、ME和MEn分别为41.87、39.90和38.22 MJ/kg DM;对混合油的IDE、ME和MEn分别为44.23、50.83和49.75 MJ/kg DM。

姜黄素类化合物的生物学特性及其在家禽生产中的应用

姜黄素类化合物是从传统的姜黄、药郁金、莪术等姜科植物中提取的,具有生物活性的多酚类物质,是一种具有广阔的开发应用价值的天然饲料添加剂。研究表明,姜黄素类化合物对畜禽具有抗炎、抑菌、抗肿瘤、抗氧化、调节脂质代谢、保护肝脏、改善肉品质及减缓霉菌毒素对动物机体的损伤等作用。本文对姜黄素类化合物的生物学特性、作用机理以及在家禽生产中的应用效果进行综述,以期能为姜黄类化合物在家禽生产中的应用和研究提供理论依据。

噬菌体疗法——从理论研究走向临床

随着耐药及多重耐药菌的增多,研发新型抗菌药物已成为世界卫生组织的首要任务。在这一背景之下,噬菌体疗法重新得到科研工作者的广泛关注。本文主要分析了噬菌体与人类的密切关系,指出了噬菌体对人体共生微生物群落的影响以及在人类健康和疾病中的作用。此外文中还具体阐述了噬菌体作为药物的优缺点,并讨论了噬菌体药理学以及噬菌体产品进行商业化过程中所面临的机遇和挑战。

一株新铜绿假单胞菌噬菌体SRT6的分离以及全基因组序列分析

分离一株新铜绿假单胞菌噬菌体,进行生物学特征分析,全基因组测序和比较基因组学分析.了解该噬菌体与其他假单胞菌噬菌体之间的亲缘关系以及它的潜在应用价值.利用双层平板法分离纯化噬菌体,利用酚氯仿抽提基因组,利用Illumina Hiseq测序平台对基因组测序,利用生物信息学进行基因组和比较基因组学分析.分离到一株新的烈性铜绿假单胞菌噬菌体SRT6,其基因组全长91 364bp,G+C含量49.3%,存在182个蛋白质编码基因,其中的96个与已知功能的蛋白质具有相似性,无tRNA和tmRNA.比较基因组分析发现,噬菌体SRT6属于一个新物种.分离鉴定出一株烈性铜绿假单胞菌噬菌体SRT6,并发现它属于一个新种噬菌体,为未来利用噬菌体治疗耐药铜绿假单胞菌感染打下坚实的基础.

分枝杆菌噬菌体重组系统及其应用

噬菌体是微生物遗传学研究的有力工具及源泉。分枝杆菌噬菌体也是构建分枝杆菌,尤其是结核分枝杆菌遗传研究工具的基础。目前,基于分枝杆菌噬菌体重组酶的重组系统是国际热点。总结了近年来基于分枝杆菌噬菌体Che9c重组酶gp60、gp61所构建的分枝杆菌重组工程体系及其在分枝杆菌基因组研究方面的应用,并结合实验室工作展望了其研究前景。该体系不依赖细菌自身的RecA系统,不需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶,不需要复杂的体外操作,只需表达分枝杆菌噬菌体重组酶,从而使结核分枝杆菌基因敲除、基因敲入及点突变和构建分枝杆菌噬菌体突变株更方便。这为分枝杆菌及其噬菌体基因诱变及基因功能研究提供了迅捷的新途径。

基于噬菌体的纳米医药技术进展

纳米医药技术为重大疾病的早期诊断和治疗提供了新方向。噬菌体特殊的形态及独特生物学特性为合成、组装新颖的纳米医药材料提供了新途径。本文重点总结了噬菌体在纳米医用材料、纳米药物、纳米给药系统及纳米诊断试剂,尤其是分子影像等方面的应用及发展方向。

PhageGT:dsDNA噬菌体基因组末端分析软件

【背景】随着测序费用的降低,越来越多的科学家选择利用高通量测序技术研究噬菌体的基因组序列。通过对这些基因组数据的分析和研究,一些科学家也开发出了判断dsDNA噬菌体末端序列的方法,但这些方法是基于Linux系统下的命令,并没有在Windows操作系统下的软件。【目的】在Windows平台下开发一款免费的、可以在高通量测序获得的庞大序列文件中找到dsDNA噬菌体基因组末端序列的软件PhageGT。【方法】使用Visual Studio 2019开发一个基于对话框的微软基础类库(Microsoft Foundation Classes,MFC)应用程序。软件使用C++语言开发,逐行读取序列文件中的每条Reads,并设计相应的算法进行统计、计算。【结果】软件PhageGT可在高通量测序文件中提取出不同序列出现的频率、排序,并利用提取序列的最高频率和序列平均频率的比值(R值)判断噬菌体基因组是否存在末端序列。【结论】软件PhageGT的使用比较方便、简单。软件PhageGT和本文所利用的所有测试数据均可从https://zenodo.org/record/4674231#.YHADb-gzZxc免费获得。

利用剩余活性污泥合成聚羟基脂肪酸酯的研究进展

利用单一微生物发酵是现阶段获得聚羟基脂肪酸酯(PHA)的主要方式,但过高的生产成本限制了其大规模应用。近年来利用活性污泥菌群混合培养合成PHA被广泛研究。将剩余污泥处理与PHA合成相结合,不仅可以省去纯培养所必需的灭菌环节,同时可以实现剩余污泥的资源化利用。剩余污泥的水解酸化、菌群富集驯化及PHA合成受环境因素影响,深入的生物合成机制研究有助于混合培养合成PHA的推广应用。文中主要介绍利用剩余污泥合成PHA的可行性、影响剩余污泥水解酸化的因素、污泥菌群富集驯化合成PHA及其机制等方面的研究进展。