龟裂链霉菌zwf2基因阻断提高土霉素生物合成

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)是链霉菌磷酸戊糖途径中第一个酶("看家"酶),也是形成NADPH的关键酶,由zwf1和zwf2基因编码。以温敏型质粒pKC1139为基础构建了用于阻断龟裂链霉菌zwf2的重组质粒pKC1139-zwf2′,通过大肠杆菌GM2929去甲基化pKC1139-zwf2′后电转至原始龟裂链霉菌M4018感受态细胞,筛选得到转化子。转化子进一步通过PCR鉴定和点杂交印迹分析鉴定,证明是zwf2基因阻断的阳性突变子命名为M4018-Δzwf2。以原始菌株为对照,突变子摇瓶发酵结果表明:突变子的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶酶活是原始菌的50%左右,但土霉素生物合成水平则提高了27%;在细胞生长方面,二者均在第4d进入生长稳定期而开始大量合成土霉素,发酵结束时细胞菌体浓度基本相同,但突变子的单位菌丝体土霉素生物合成能力则提高了31%。因此,zwf2的阻断有利于土霉素的生物合成,而对细胞生长没有明显影响。

龟裂链霉菌zwf2基因敲入及阻断对土霉素合成的影响

目的考察敲入及阻断zwf2基因对6-磷酸葡糖脱氢酶(G6PDH)活性、细胞生长、土霉素合成的影响。方法构建敲入转化子M4018-(zwf2)和阻断转化子M4018-Δzwf2后,以原始菌株为对照,比较敲入转化子菌株M4018-(zwf2)和阻断转化子菌株M4018-Δzwf2摇瓶发酵后G6PDH活性、细胞生长、土霉素合成等生物性质的变化。结果阻断转化子菌株M4018-Δzwf2的G6PDH活性是原始菌的50%左右,敲入转化子菌株M4018-(zwf2)的G6PDH活性则略高于原始菌;阻断转化子菌株M4018-Δzwf2土霉素生物合成水平比原始菌提高27%,比敲入转化子菌株M4018-(zwf2)高约40%;发酵结束时敲入转化子菌株M4018-(zwf2)的细胞干重高于其他2株菌,其它2株菌的细胞干重差异不大。结论zwf2阻断有利于土霉素的生物合成,zwf2增强则对细胞生长有利。

过量表达酿酒酵母ZWF1基因对异丁醇产量的影响

以W303-1A为出发菌株,过量表达支链氨基酸转氨酶BAT2基因得到工程菌HZAL-2。通过过量表达编码乙酰乳酸合酶的ILV2基因、编码二羟异戊酸脱水酶的ILV3基因,得到工程菌HZAL-2pILV2pILV3。在工程菌HZAL-2pILV2pILV3的基础上进一步过表达编码葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的ZWF1基因,得到工程菌HZAL-2pILV2pILV3 22-ZWF1,其异丁醇产量比对照菌株提高6.81倍。结果表明,通过表达ZWF1基因提高NADPH产量可以解决菌体内部还原力不平衡的问题,从而提高异丁醇产量。

龟裂链霉菌中zwf基因的克隆及其生物信息学分析

利用RT-PCR技术、巢式PCR技术、3'-RACE和5'-RACE技术从龟裂链霉菌K-16菌株中克隆获得zwf基因的全长c DNA序列。测序结果表明:经软件Vector NTI 11.0拼接zwf基因全长c DNA序列为1 679 bp,并带有一段很短的poly(A)尾巴,包含1 347 bp的开放读码框(ORF),编码一个含449个氨基酸残基的蛋白质。Blast2go生物信息学分析结果表明:该基因编码的酶为葡萄糖-6-磷酸脱氢酶,通过KEGG代谢途径注释明确该基因编码的酶是参与谷胱甘肽代谢和磷酸戊糖途径代谢的关键酶。

基于FE-P2Pnet的无人机小麦图像麦穗计数方法

针对无人机图像背景复杂、小麦密集、麦穗目标较小以及麦穗尺寸不一等问题,提出了一种基于FE-P2Pnet(Feature enhance-point to point)的无人机小麦图像麦穗自动计数方法。对无人机图像进行亮度和对比度增强,增大麦穗目标与背景之间的差异度,减少叶、秆等复杂背景因素的影响。引入了基于点标注的网络P2Pnet作为基线网络,以解决麦穗密集的问题。同时,针对麦穗目标小引起的特征信息较少的问题,在P2Pnet的主干网络VGG16中添加了Triplet模块,将C(通道)、H(高度)和W(宽度)3个维度的信息交互,使得主干网络可以提取更多与目标相关的特征信息;针对麦穗尺寸不一的问题,在FPN(Feature pyramid networks)上增加了FEM(Feature enhancement module)和SE(Squeeze excitation)模块,使得该模块能够更好地处理特征信息和融合多尺度信息;为了更好地对目标进行分类,使用Focal Loss损失函数代替交叉熵损失函数,该损失函数可以对背景和目标的特征信息进行不同的权重加权,进一步突出特征。实验结果表明,在本文所构建的无人机小麦图像数据集(Wheat-ZWF)上,麦穗计数的平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)和平均精确度(ACC)分别达到3.77、5.13和90.87%,相较于其他目标计数回归方法如MCNN(Multi-column convolutional neural network)、CSRnet(Congested scene recognition network)和WHCNETs (Wheat head counting networks)等,表现最佳。与基线网络P2Pnet相比,MAE和MSE分别降低23.2%和16.6%,ACC提高2.67个百分点。为了进一步验证本文算法的有效性,对采集的其它4种不同品种的小麦(AK1009、AK1401、AK1706和YKM222)进行了实验,实验结果显示,麦穗计数MAE和MSE平均为5.10和6.17,ACC也达到89.69%,表明本文提出的模型具有较好的泛化性能。

化合物ZWF对A549细胞迁移、细胞周期和凋亡的作用

目的观察化合物ZWF对人肺癌A549细胞迁移、细胞周期和凋亡的影响。方法用不同浓度ZWF处理A549细胞,通过划痕实验检测细胞的体外迁移能力;采用流式细胞术观察其对细胞周期的影响,利用Hoechst33342荧光染色法和Annexin V/PI双染流式细胞术检测细胞凋亡情况。结果 8~64 mg·L-1 ZWF的细胞迁移率均明显小于阴性组。1~12 mg·L-1的ZWF使G1期细胞比例均明显大于阴性组。阴性组细胞Hoechst33342荧光染色呈均匀浅蓝色荧光;ZWF8、16 mg·L-1组细胞核固缩,出现染色不均匀现象;32 mg·L-1组细胞核浓染更明显;64 mg·L-1组细胞大量破裂死亡,可初步判定ZWF能促细胞凋亡作用并呈剂量依耐性。ZWF在8~64 mg·L-1内,细胞凋亡比例均大于阴性组,且32、64 mg·L-1组存在显著性差异。结论 ZWF抗人肺癌A549细胞的作用可通过抑制细胞迁移、阻滞细胞分裂周期和诱导细胞凋亡等方式发生。

耐辐射异常球菌磷酸戊糖途径对DNA损伤修复的影响

耐辐射异常球菌(D.radiodurans)超强的辐照抗性归因于其高效的DNA损伤修复系统,磷酸戊糖途径(PPP)作为细胞各种糖类代谢枢纽,是合成核苷酸和核酸所需的核糖以及生成细胞还原力(NADPH)的重要途径。为探究D.radiodurans R1中PPP对DNA损伤修复的影响,本研究敲除PPP中编码限速酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)的基因zwf,比较UV辐照后突变株Δzwf与野生型D.radiodurans的生理生化差异。结果表明,zwf突变导致菌株对UV辐照敏感;UV辐照后Δzwf胞内NADPH、D-核糖、核苷酸合成前体IMP、UMP含量明显降低;葡萄糖酸-δ-内酯及D-核糖能完全和部分恢复Δzwf的UV辐射抗性。综上可知PPP通过提供DNA损伤修复原料及还原力,在DNA损伤修复过程中起着重要作用。本研究结果为DNA损伤修复机理提供参考。

重组大肠杆菌的构建及利用木糖生产木糖醇的研究

xylB基因失活可以降低木酮糖的磷酸化,使木糖还原为木糖醇而不进入PPP途径。利用Red重组技术构建xylB缺失大肠杆菌DxylB/E.coli BL21(DE3)可以提高木糖醇的产率。通过PCR克隆得到来自Neurospora crassa的木糖还原酶基因xr,将该基因与载体p ET30a(+)连接构建表达质粒p ET30a-xr;PCR克隆得到来自E.coli K-12的6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6-phosphogluconate dehydrogenase,6-PGDH)基因gnd和葡萄糖6-磷酸脱氢酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase,G6PDH)基因zwf,依次与双启动子原核表达载体p CDFDute-1连接构建表达质粒p CDFDuet-gnd-zwf;将上述构建好的两个重组质粒同时转化到DxylB/E.coli BL21(DE3)宿主体内。经异丙基-?-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达获得分子量约为38、51、54 k D的三种蛋白,酶活测定显示,重组菌种XR的比酶活为7.25 U×mg-1,6-PGDH的比酶活为2.26 U×mg-1,G6PDH的比酶活为1.31 U×mg-1。5 L发酵罐发酵结果显示,xylB基因敲除可以提高木糖醇的产率,含NADPH再生系统的菌株木糖醇的体积产率是1.04 g×(L×h)-1,比只含有木糖还原酶的重组菌株0.88 g×(L×h)-1高24.32%,为后续工业化利用大肠杆菌生产木糖醇奠定了基础。

风动送样系统在攀钢高炉铁渣样快速分析的应用

风动送样系统代替人工送高炉铁渣样已经在攀钢炼铁厂广泛应用,具有速度快、成本低、节约时间、减轻劳动强度的显著优点。利用风动送样系统,满足了炼铁生产的需要。

攀钢高炉铁渣样快速分析应用实践

利用西门子小型PLC控制器的风动送样系统,辅以分析仪器和计算机网络技术,将高炉铁渣样的送、分析有机结合在一起,达到高炉铁渣样分析快速返回到中心控制室,具有速度快、成本低、节约时间、减轻劳强度的显著优点,满足了高炉生产的需要。

操纵子前导区的修饰及PRPP合成途径的加强对大肠杆菌积累L-组氨酸的影响

目的:基于转酮酶基因缺失菌株MG1655-ΔtktA,研究启动子替换L-组氨酸操纵子前导区及6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因zwf、6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因gnd、PRPP合成酶基因prs的过表达对大肠杆菌产L-组氨酸的影响。方法:通过Red重组系统用T5启动子替换L-组氨酸操纵子前导区;构建gnd和zwf串联表达载体gnd-zwf-pSTV28,prs表达载体prs-pQE30。通过摇瓶发酵,考察上述改造对大肠杆菌积累L-组氨酸的影响。结果:测定结果显示,改造菌株的发酵液中均能实现L-组氨酸积累,平均分别为MG1655-ΔtktA-PT5,60.12 mg/L;MG1655-ΔtktA-PT5(prs-pQE30),66.47mg/L;MG1655-ΔtktA-PT5(zwf-gnd-pSTV28),89.69 mg/L;MG1655-ΔtktA-PT5(prs-pQE30,zwf-gnd-pSTV28),111.56 mg/L。结论:L-组氨酸操纵子前导区的修饰使菌株合成L-组氨酸的能力大大增强,而氧化戊糖磷酸途径的加强和PRPP合成酶活性的提高能够进一步提高产量。