粗糙脉胞菌降解水稻秸秆初期转录组分析

水稻油菜轮作制度是华中地区最具代表性的耕作制度,但水稻收获后的秸秆清理和还田效果会影响后续油菜的播种和收获。利用微生物降解秸秆是解决这一问题的有效途径之一。前期研究发现,粗糙脉孢菌接种至水稻秸秆,培养48 h时秸秆有明显降解现象,因此,本研究通过转录组测序技术研究分析比较接种在PDA培养基上和接种在水稻秸秆上培养48 h时粗糙脉孢菌的差异表达基因,以探讨其降解机理。结果表明,两者间共存在3329个显著差异表达基因,GO(gene ontology)功能注释分析发现,这些基因主要富集在生物过程类,表达差异较大的基因主要参于核苷酸代谢、蛋白质代谢及与内膜系统;KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路富集分析发现,这些差异表达基因的功能主要涉及半乳糖代谢、果糖和甘露糖代谢、氧化磷酸化、次生代谢产物的生物合成和核糖体,在这些代谢途径中筛选到的与降解秸秆相关的酶系多数为上调表达。在这些代谢途径中,推测粗糙脉孢菌主要通过半乳糖代谢、果糖和甘露糖代谢来降解水稻秸秆。以上研究可为更高效地利用粗糙脉孢菌降解秸秆提供新的理论依据和一定的技术支持。

细菌染色体编码的反义RNA调节系统

从反义RNA的特征、大肠杆菌、蓝细菌和革兰氏阳性菌染色体编码的反义RNA及其调控系统,以及与反义RNA调控相关的核糖核酸酶III等方面介绍了细菌染色体编码的反义RNA调控系统。

不同耐低磷玉米自交系生长发育特征研究

采用盆栽和田间试验方法研究了低磷胁迫对不同耐低磷玉米基因型全生育期生长发育的影响。结果表明,不同自交系在生长发育过程中对低磷胁迫的反应存在明显差异,在苗期耐低磷自交系植株干重和缺磷症状的相对值显著高于敏感自交系;到拔节始期,耐低磷自交系仍无缺磷症状,而敏感自交系症状加剧;进入生殖生长期后,耐低磷自交系孕穗期上部叶干重、茎干重受低磷影响的程度显著低于敏感自交系;至吐丝期,不同自交系间的耐低磷差异除了表现在植株干重上外,穗位高、雄花分枝数、功能叶面积也出现显著差异,低磷胁迫下耐低磷自交系这几个性状的相对值均显著高于敏感自交系;在成熟期,低磷胁迫下耐低磷自交系的相对产量较大,敏感自交系的相对产量较小。受低磷影响,敏感自交系的抽雄期、抽穗期、吐丝期和散粉期都显著延迟,而耐低磷自交系受影响较小或几乎不受影响。

光强和温度对球等鞭金藻(Isochrysis sphaerica)生长及其脂肪酸的影响

本研究测定了光照强度为16～58μmol/(m2.s)和15～30℃条件下球等鞭金藻(Isochrysis sphaerica)的生长曲线以及脂肪酸组成和含量。结果表明,在设置的光照强度范围内,光照强度越强,微藻的生长速度越快。光强对各种脂肪酸的含量影响有差异,过低和过高都不利于藻体内多不饱和脂肪酸(Polyunsaturated Fatty Acids,PU-FAs)的积累。当光强为24μmol/(m2.s)时二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic Acid,DHA,C22∶6 n-3)的积累量最高,占总脂肪酸的11.77%。球等鞭金藻的最适生长温度在20～25℃之间,低温条件有利于不饱和脂肪酸的积累。光强20μmol/(m2.s)、温度20℃条件下总不饱和脂肪酸(Total Unsaturated Fatty Acids,TUFAs)含量最高,达64.99%;同样的光强,温度15℃条件下DHA占总脂肪酸的12.19%。可见适宜的光强和温度是利用球等鞭金藻收获PUFAs的关键。

枯草芽孢杆菌Natto3的筛选及其降解黄曲霉毒素B_1的初步研究

从可食用的纳豆中筛选出一株能够高效降解黄曲霉毒素B1(aflatoxin B1,简称AFB1)的细菌,该细菌的发酵上清液经浓缩后制成的粗酶液对AFB1降解率达到91.4%。对该菌进行了分类地位鉴定并初步研究了粗酶液的酶学性质。结果表明,该菌经生理生化和16S r DNA序列比对鉴定为枯草芽孢杆菌,并命名为Natto3。Natto3的粗酶液降解AFB1的最适培养时间为72h,最适反应温度为37℃,最适p H值是8.5,Zn2+、Mn2+、Mg2+、Cu2+、Li+五种金属离子均会不同程度地抑制降解活性。此外,将该粗酶液添加在被黄曲霉毒素高度污染的花生样品中进行脱毒实验,可使花生中AFB1的浓度从192μg/kg降至43μg/kg。

菜籽饼粕生物转化与高值化利用技术研究进展

菜籽饼粕是一种利用价值很高的优质植物蛋白资源。由于饼粕中存在硫甙、芥酸、植酸等多种有害成分和抗营养因子,其利用价值和应用范围受到极大限制。生物技术法对于改善饼粕饲用品质、提升综合利用价值、拓宽应用领域等方面具有独特的优势。本文重点介绍了生物技术法在饼粕脱毒、饲用品质改良、发酵生产食用菌和酶制剂等产品的生物转化与高值化利用方面的最新研究进展,并概述了生物技术法应用于饼粕的发展方向。

三角褐指藻LPAAT基因在酵母中表达对脂肪酸的影响

从三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)中克隆到1 632bp的溶血磷脂酸酰基转移酶(LPAAT)全长cDNA,其中包含的开放阅读框被命名为PtLPAAT。在毕赤酵母中异源表达PtLPAAT基因,诱导培养45h时随机选取的3个酵母转化子总脂肪酸含量分别提高了2.68%、11.14%、31.28%;诱导培养72h时同样的转化子总脂肪酸含量分别提高11.59%、18.72%、46.63%。用薄层层析法分离诱导培养48h后的酵母菌体的甘油三酯,并用气相色谱法测定其脂肪酸,结果显示:与非转基因对照菌株相比,其油酸提高了0.9倍、亚油酸提高了5倍。用荧光定量PCR检测发现PtLPAAT基因的表达量随三角褐指藻油脂不断积累逐渐升高。表明在酵母中表达PtLPAAT基因不仅能够明显地提高其脂肪酸含量,而且还能选择性结合不饱和脂肪酸到甘油三酯中。

温度和碳源对隐甲藻生长及DHA积累的影响

研究了隐甲藻(Crypthecodinium cohnii ATCC 30772)以摇瓶发酵培养方式获得最大生物产量和最高二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)产量的培养条件。结果表明,有利于隐甲藻生长和DHA积累的最佳培养条件为:培养温度为22℃,先以12g/L葡萄糖为碳源培养4d,后再以3g/L醋酸钠为碳源培养4d。由此获得的生物产量为234.85mg/(L·d),DHA产量为17.45mg/(L·d),DHA含量为74.36mg/g菌体。

三角褐指藻岩藻黄素合成途径及其关键基因对高光照的响应

以三角褐指藻为材料,以岩藻黄素的合成途径中主要的六个酶:八氢番茄红素合成酶、八氢番茄红素脱氢酶、ζ-胡萝卜素脱氢酶、胡萝卜素异构酶、番茄红素β-环化酶和玉米黄素环氧酶为研究对象,研究高光照胁迫对三角褐指藻岩藻黄素合成代谢途径中关键基因表达量以及岩藻黄素含量的变化规律。以光照强度为500μE/(m2·s),分别照射处理三角褐指藻3h、6h、12h,采用HPLC对岩藻黄素含量进行定量分析。随着光照时间的延长,岩藻黄素含量呈现先上升后下降的趋势;高光照6h样品中岩藻黄素含量为1.85mg·g-1DW(dry cell weight),比高光照0h对照组中岩藻黄素含量增加了2.16倍。qRT-PCR分析结果表明玉米黄素环氧酶基因zep1和八氢番茄红素合成酶基因pys转录本在高光照胁迫6h时丰度最高,与对照组相比提高了近2倍,基因表达量的变化表现出与岩藻黄素含量变化相一致的趋势。高光照处理3h后,胡萝卜素异构酶基因crtiso3、八氢番茄红素脱氢酶基因pds、ζ-胡萝卜素脱氢酶基因zds的表达水平相比于对照组明显降低,表现出应对高光照胁迫的快速响应;番茄红素β-环化酶基因lcyb、胡萝卜素异构酶基因crtiso1的表达水平则在高光照处理12h后明显提高;与zep1和pys相比,lcyb和crtiso1基因的表达对高光照胁迫处理的响应时间要滞后至少6h。本研究揭示了高光照胁迫处理下三角褐指藻中岩藻黄素含量及其合成途径中关键基因的表达模式,表明zep1和pys基因表达水平与岩藻黄素合成量之间存在明显的线性关系。

橘林油脂酵母发酵条件的初步研究

以橘林油脂酵母(Lipomyces kononenkoae CICC1714)为实验材料,通过设计单因素实验,确定了摇瓶发酵培养的最佳产油条件为:氮源为硫酸铵,碳源为葡萄糖,培养温度28℃,接种量10%,初始pH值为7.0,最适碳氮比为99。优化后批次发酵的生物量为7.01g/L,油脂含量15.91%,油脂产量1.12g/L。经半连续发酵后最终的生物量为24.13g/L,油脂产量为3.06g/L。

产油微藻基因组编辑技术研究进展

微藻生物量与油脂产量偏低是目前微藻油脂难以商业化生产的主要原因之一,新型基因编辑技术TALEN和CRISPR/Cas9在解析油脂合成代谢的关键基因以及进一步遗传改造产油藻株方面有巨大潜力。本文主要介绍了TALEN和CRISPR/Cas9技术的基本原理,以及它们在产油微藻中的研究进展,并展望了两种技术在研究产油微藻功能基因和构建工业株系方面的应用前景。

载有磷酸甘油激酶基因启动子的新表达载体的构建以及在发酵性丝孢酵母中启动外源基因的表达研究(英文)

利用简并PCR技术从一株丝孢酵母(Trichosporon sp.)中克隆到磷酸甘油激酶基因的部分序列,然后利用染色体步移的方法克隆到了已知片段的上游序列约950bp。通过启动子序列分析软件分析,发现序列中含有启动子所需的必须元件如TATA BOX和CAAT BOX等,因此确定克隆到的基因片段含有启动子序列。将潮霉素基因置于该启动子下构建了丝孢酵母整合型表达载体pTFPH,并转化发酵性丝孢酵母(Trichosporon fermentans),转化后的酵母能够在含有潮霉素的抗性选择性平板长出,而未进行转化的对照菌株则不能生长。以上试验证明:丝孢酵母的磷酸甘油激酶基因启动子具有启动异源基因在发酵性丝孢酵母中表达的功能,这个结果为油脂酵母工程菌的构建和开发新的酵母表达宿主奠定了基础。

解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)ATCC30162脂肪酶基因Yllip1和Yllip2的结构及表达特征

以目前报道油脂产量最高的解脂耶氏酵母菌株(Yarrowia lipolytica)ATCC 30162为对象,采用逆转录PCR扩增到脂肪酶编码基因Yllip1和Yllip2,编码产物分别为816和549个氨基酸。保守结构域预测表明,Yllip1包含Patatin类磷脂酶和功能未知的DUF3336结构域,而Yllip2包含lipase_3类脂肪酶结构域,且这两个蛋白都具有1～4个跨膜区域。与不同物种来源的脂肪酶同源蛋白的多序列比对表明Yllip1和Yllip2分别包含8和6个保守区域,这些生物信息学分析表明这两个来源于解脂耶氏酵母的脂肪酶作用底物可能分别为细胞内膜磷脂和酰基甘油酯。荧光定量PCR分析表明:培养基中添加油酸在短期内(6 h)诱导了这两个脂肪酶基因Yllip1和Yllip2的显著上调表达,表明它们可能参与了酵母分解利用油酸的生化过程。