基于色散调控氟碲酸盐玻璃光纤的O-U波段平坦光频梳产生

光学频率梳(简称光频梳)作为一种优秀的多波长光源在通信领域具有巨大的应用潜力。通过将光频梳光源与波分复用技术(WDM)、空分复用技术结合(SDM),通信系统可以具有百Tbit/s量级的传输速率,在5G/6G通信、物联网、自动驾驶等方面具有重要的应用价值。目前实现光频梳的方法主要有以下四种,分别为基于锁模激光器产生飞秒光频梳、基于光学微腔产生光频梳、基于电光调制器产生光频梳以及基于行波四波混频产生光频梳。它们各具特点,但均很难同时实现宽光谱、高信噪比、高平坦度、高的单梳齿功率以及梳齿频率间隔大范围可调,这在一定程度上影响了光频梳在光通信领域的应用。本文提出基于受激布里渊激光腔产生种子梳,采用腔外负色散光纤进行脉冲压缩,进一步利用色散调控的高非线性氟碲酸盐光纤进行扩谱,从而实现光频梳产生。数值计算结果表明,通过该系统,我们可以得到重复频率大范围可调、光谱覆盖整个O-U波段且在O-U波段梳齿强度标准差小于5 dB的平坦光频梳,证明了通过基于布里渊激光腔与色散调控高非线性氟碲酸盐光纤的光学系统产生可用于光通信的平坦光频梳的可行性。

黄芩素对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌抑菌机制的研究

研究黄芩素对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的抑菌活性以及抑菌机制。以MRSA为供试菌,通过研究黄芩素对MRSA的抑制作用及其对细胞膜、蛋白质、拓扑异构酶活性的影响,并观察黄芩素与DNA结合后酶切图谱的变化等方面,较系统地阐述黄芩素对MRSA的抑菌作用机制。结果显示:黄芩素对MRSA有较强的抑制作用,其最小抑菌浓度为0.04mg·mL-1;黄芩素能抑制MRSA菌体蛋白质的合成,当黄芩素作用MRSA 16h后,其菌体蛋白质的含量比对照组降低44.62%;黄芩素能抑制拓扑异构酶Ⅰ和Ⅱ的活性,当黄芩素的浓度为0.025mg·mL-1时即可抑制MRSA拓扑异构酶的活性;当黄芩素与DNA作用一定时间后,TaqⅠ的酶切电泳图谱发生了明显的变化,初步推测黄芩素与DNA的结合位点可能是在T与CGA碱基之间或结合在与T/CGA相类似的碱基位置。上述结果表明,黄芩素对MRSA有显著的抑菌活性,其作用机制可能是通过与DNA发生嵌入作用,抑制DNA拓扑异构酶的活性,使其不能进行正常的复制与转录,进而抑制了下游蛋白质的翻译过程,引起菌体内生物学功能的丧失,从而抑制菌体的生长和繁殖。

微藻高效基因枪转化方法的建立

基因枪法是外源基因导入微藻细胞的重要手段。然而,发展至今,微藻细胞基因枪转化效率一直偏低(10~50个转化子/μg DNA),高价低效的转化方法阻碍了基于高通量转化子的基因功能分析。为了提高基因枪的转化效率,本研究以三角褐指藻为材料,从抗生素选择培养基的改良,微载体的选择、制备、包埋、点膜和轰击参数的优化,以及受体细胞的处理等方面进行了系统研究。结果显示,采用50%海水盐度f/2培养基可以提高博来霉素的效价,f/2固体培养基中2216E营养物质的加入能缩短1/3的平板筛选时间。微载体制备应选择对金(钨)粉没有吸附作用的离心管,制备量/管应少于3.5 mg。微载体轰击量每次大约为0.75 mg,过量将会造成一个轰击死亡圈,过少将导致轰击成本上升。当轰击间距A为6.35 mm,间距B为11 mm,间距C为6 cm时,可以获得最多的转化细胞。109个受体细胞铺成较厚的多细胞层能显著提高转化效率。经过上述优化与改进,本研究将现有文献报道的转化效率提高了4.7~30倍,达到295±60个转化子/μg DNA。该方法除适用于三角褐指藻外,也可广泛应用于其他微藻(杜氏盐藻、小球藻)的基因枪转化研究,可以为微藻基因工程研究提供快速,高效和可靠的操作技术。

三角褐指藻光合与生长参数测量方法的研究

三角褐指藻是生产生物柴油的优势藻种,监测其光合和生长参数是利用它们生产生物柴油的关键环节。本研究通过细胞计数对细胞生长量进行监测,利用多激发波长调制叶绿素荧光仪(Multicolor PAM)、NanoDrop紫外分光光度计与荧光分光光度计分别检测叶绿素荧光参数、培养基中硝酸盐含量、细胞叶绿素荧光强度与中性脂相对含量。结果显示细胞密度与叶绿素荧光强度只有在生长期才具有线性关系,达到稳定期后,叶绿素荧光强度显著性下降,此时与细胞密度不成比例;PSII最大光化学量子效率F_v/F_m与叶绿素荧光值比生长速率呈正相关,在整个培养阶段F_v/F_m的变化趋势呈现两次上升与下降的过程;光化学淬灭系数qL在培养过程中呈上升趋势,而相对电子传递速率rETR与实际光合效率Y(II)均呈现先升后降的趋势;培养基中硝酸盐含量消耗到一定程度后保持恒定,不再降低;细胞中性脂相对含量在藻细胞接种1天后稍下降,随后持续上升,并在培养基硝酸盐含量不再下降后继续增加。本研究中光合与生长参数测量得到的相关数据,以及培养基硝酸盐含量和细胞中性脂相对含量测量方法的建立,可以为三角褐指藻实验室培养及其代谢产物积累的研究提供必要的研究基础与检测手段。

条斑紫菜PyMGST3基因克隆、表达及功能分析

微粒体谷光甘肽硫转移酶(microsomal glutathione S-transferases,MGST)作为膜结合蛋白之一,具有谷光甘肽转移酶和过氧化物酶活性,在细胞及细胞器的抗氧化胁迫中扮演着重要角色,但MGST基因在紫菜(Pyropia yezoensis)中的鉴定与分析还未见报道。本文采用RACE-PCR方法首次克隆了条斑紫菜的微粒体GST基因的全长,命名为PyMGST3,同时利用生物信息学及实时定量PCR方法对该基因的序列及诱导表达特征进行了分析,并通过原核表达进一步验证了该基因的酶活性及在抗氧化胁迫中的作用。结果表明,PyMGST3基因的c DNA序列全长为681bp,其中开放阅读框长度417bp,5'-UTR长度80bp,3'-UTR长度184bp,在受到Cd^(2+)和Cu^(2+)胁迫时,上调表达;PyMGST3蛋白具有三个跨膜结构域及跨膜疏水区,与皱波角叉菜的MGST蛋白相似性最高为60%,与其它藻类的MGST蛋白的相似性较低;在大肠杆菌中表达及纯化后的PyMGST3蛋白具有谷光甘肽转移酶活性;此外,超表达PyMGST3蛋白的重组菌株提高了对抗Cd^(2+)和Cu^(2+)毒害的能力。这些结果暗示PyMGST3基因很可能在条斑紫菜遭遇重金属等引起的氧化胁迫时起到重要的保护作用。

SUMO化修饰的研究进展

SUMO是一类重要的类泛素蛋白,SUMO化修饰作为一种蛋白质翻译后修饰,广泛参与生物体的生命活动,具有极其重要的功能。笔者对SUMO的分类、SUMO化循环及其功能进行了简明的阐述。

鹰嘴豆芽素A对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌外排系统的抑制作用

【目的】MRSA外排系统是其对多种药物耐药性的主要原因,为此研究鹰嘴豆芽素A对MRSA外排系统的抑制作用。【方法】以MRSA41577为供试菌株,通过二倍稀释法、双平板法和荧光分光光度法测定鹰嘴豆芽素A对MRSA41577的抑制作用及其对外排系统的影响;通过RT-PCR检测加药前后MRSA41577外排蛋白norA的表达量;SDS-PAGE检测加药前后与MRSA41577外排相关蛋白的变化,并用液相色谱质谱仪进行鉴定确认。【结果】鹰嘴豆芽素A本身无抑菌活性,但鹰嘴豆芽素A和环丙沙星联合作用后,MRSA41577对环丙沙星的敏感性显著提高,其中40μg/mL的鹰嘴豆芽素A能使环丙沙星对MRSA41577的MIC从64μg/mL降低到8μg/mL,且作用强度与药物浓度呈正相关。经鹰嘴豆芽素A处理MRSA41577后,菌体内环丙沙星的蓄积量随着药物处理时间的增加而增加,在处理15min时与对照组相比,菌体内环丙沙星蓄积量增加了83%(P﹤0.01),与阳性对照利血平的作用效果相当。鹰嘴豆芽素A能降低MRSA41577的norA表达量,与对照组相比,鹰嘴豆芽素A和环丙沙星作用MRSA41577 16h后,norA的相对表达量降低了65%,其抑制效果优于阳性对照利血平的48%。SDS-PAGE电泳结果显示,鹰嘴豆芽素A作用MRSA4157716h后,与对照组相比菌体的蛋白谱带发生了明显的变化,其中与外排系统相关的蛋白除norA蛋白明显减少外,ABC转运体ATP结合蛋白也明显减少。【结论】鹰嘴豆芽素A是MRSA41577的外排泵抑制剂,其作用机制是通过降低MRSA41577菌体内norA基因的表达量,进而减少norA蛋白的表达量,来抑制MRSA41577对环丙沙星等药物的排出而恢复其对药物的敏感性。