真核生物启动子研究概述

启动子是调控基因表达的重要基因元件,它的调控作用是多层次多因素共同作用的结果。通过启动子的调控能够控制基因表达的水平、部位及方式。深入研究启动子对于了解生物的生长发育、防御系统、疾病等都有非常重要的意义。本文综述了启动子克隆、生物信息学分析和预测的方法,比较了两种启动子分析方法,介绍了启动子甲基化、多态性和合成启动子的研究进展,以期能够为启动子的研究提供参考。

高直链淀粉禾谷类作物种质创新与利用研究进展

当前,营养过剩和营养不均衡导致的慢性病和糖尿病人数逐年增长,开发适合慢性病人的食物,开展功能型农业生物的品种设计和选育工作,越来越受到重视。高抗性淀粉水稻和小麦被认为是对慢性病很有效的功能型食品,而高直链淀粉玉米则用途更为广泛。综合近年来对禾谷类作物淀粉合成调控网络及关键基因的研究发现,籽粒中淀粉分支酶的表达对直链淀粉的积累、抗性淀粉的形成和脂肪酸、氨基酸等营养成分,以及甾体等代谢物的改变均具有重要作用。本文对参与禾谷类作物胚乳中淀粉合成代谢的酶类、提高直链淀粉含量的方法、高抗性淀粉水稻、小麦和高直链淀粉玉米种质的创新及利用等方面进行综述,并对今后的研究方向进行展望。

乳蛋白重组表达与人造奶生物合成:全球专利分析与技术发展趋势

乳蛋白是天然动物奶的主要成分,具有高营养、易吸收、增强免疫力、抗氧化等多种生物活性。采用基因工程和细胞工厂等技术手段,高效表达天然奶中的各种乳蛋白组分,已成为当前人造奶生物合成的研发热点和技术难点。人造奶作为一个已商业化面向市场并正在改变世界的新兴科技食品,营养风味与天然牛奶相当,但不含乳糖、胆固醇、抗生素和致敏原等不良因子,其生产过程无需养殖动物,可以有效节约资源与能源,是一种颠覆传统养殖业的未来乳制品生产新模式,将引领未来食品产业和细胞农业发展方向。本文系统总结了模式微生物底盘改造、重组乳蛋白高效表达和人造奶制品产业化等相关核心技术的知识产权保护现状,探讨了目前人造奶制品研发面临的瓶颈技术挑战和生物安全评价等热点问题,介绍了乳蛋白组合表达、风味物质添加、致敏原删除和细胞工厂智造等最新发展动态,为人造奶等未来合成食品产业化提供重要的理论与技术参考。目前我国乳蛋白重组表达与人造奶生物合成技术研发力量相对薄弱,研发资金与风险投资不足。为应对日趋激烈的国际竞争,“十四五”期间我国应加大研发投入,着力突破共性关键技术与产品生产工艺,同时加快制定未来合成食品商业化管理法规与产业政策,为促进我国未来养殖业发展和实现农业碳达峰、碳中和目标提供的科技支撑。

CRISPR/Cas系统研发进展及展望

成簇间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeat sequences,CRISPR)发现至今已有20年,但从第一个CRISPR/Cas基因编辑的成功应用至今,其在医药、农业、环保等领域短时间内即有了迅猛发展。归纳总结了CRISPR/Cas系统的分类和应用进展,阐述了该技术的研发现状、研究热点与发展态势,并对CRISPR/Cas技术的应用前景提出展望。

基于RAD高通量测序探讨中国85种杜鹃花属植物的分类

[目的]探讨RAD-seq技术在中国杜鹃花复杂类群分类与物种界定方面的优势。[方法]本研究对杜鹃花属85个种进行了RAD-seq测序,评估了数据的基本特征;同时,以马缨杜鹃基因组作为参考,获得高质量SNP位点,并进一步通过ADMIXTURE、PCA、GCTA及FastTree软件对其进行基因分型、聚类与系统树构建。[结果]本研究中85份材料比对至马缨杜鹃的平均比对率87.52%,在参考基因组上的平均覆盖度为5.21%,最终获得了620371个SNP位点。基于PCA、Structure聚类及系统发育树的分析结果,本研究支持目前在亚属水平(杜鹃亚属、常绿杜鹃亚属、马银花亚属、羊踯躅亚属、映山红亚属和长蕊杜鹃亚属)的形态学分类处理,并突出了鳞片在杜鹃属植物分类中的重要作用。[结论]RAD-seq数据产生的大量SNP位点可区分杜鹃花亚属和组内的大部分物种,说明其在复杂类群分类与物种界定方面具有可行性。

高产γ-氨基丁酸的双歧杆菌的筛选及对抑郁细胞模型的改善作用

为了筛选出具有缓解抑郁作用的菌株,本研究以94株双歧杆菌为研究对象,以胆盐水解酶活性、抗生素耐性、抗逆性、粘附性作为益生菌评价的基本指标;以高产γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)作为潜在抗抑郁症菌株的筛选指标;最后通过体外抑郁细胞模型试验,研究菌株对抑郁细胞模型的改善作用,进而评价菌株改善抑郁的潜力。结果显示:13株双歧杆菌的胆盐水解酶活性较高,且都不具有种属特异性耐性之外的抗生素耐性。耐酸耐胆盐实验证明:双歧杆菌ZT3、84和95都具有较高的抗逆性能;粘附结果表明:双歧杆菌91、92、95和98具有较强的粘附能力,粘附能力分别为:19.34、33.77、23.23、20.46 CFU/Cell。13株双歧杆菌产GABA能力检测结果显示,双歧杆菌98和95的GABA的产量较高,分别为285.0和232.8 mg/L。抑郁细胞模型试验结果显示:高、中、低剂量高产GABA的双歧杆菌98都具有缓解CORT诱导的细胞损伤的能力,而只有高剂量的双岐杆菌95可以缓解CORT诱导的细胞损伤。由于双歧杆菌98、95具有安全的抗生素耐受范围,较高的酸、胆盐耐受性和粘附能力以及高产GABA和缓解细胞模型损伤的能力,因此,其可以作为潜在的改善抑郁症状的菌株。

分子标记及RAD测序辅助选择改造两系不育系水稻粒型

长粒型稻米具有垩白度低,直链淀粉含量高,蒸煮后坚韧蓬松的优点。为了改良水稻粒型,本研究以‘R15’为长粒型基因供体材料,‘Y58S’光温敏两系不育系作为轮回亲本进行改良,开发出了与控制粒型的qGL7紧密连锁的分子标记R072774。利用该分子标记在每一代选出含有长粒型基因的株系进行建库测序,利用RAD重测序数据进行基因组选择,选择含有长粒型基因且基因组背景最接近轮回亲本‘Y58S’的个体。从F2代开始进行回交,经过4代回交和1代自交,F2代及回交后代与‘Y58S’遗传背景平均相似率为F2(37.07%)<BC1F1(53.03%)<BC2F1(97.89%)。最终得到的新品系系‘深华香15S’总共有356 920 821 bp的片段与轮回亲本‘Y58S’一致,占基因组的95.62%。7号染色体22 482 655～29 697 621 bp区间被‘R15S’替换,使得新品系携带有长粒型基因。与亲本‘Y58S’相比,‘深华香15S’籽粒长度增加29%,长宽比增加了51.7%,成功培育出长粒型水稻不育系。本研究为快速选择、培育长粒型水稻提供了理论和实践参考。

利用MAS技术改良香稻‘R15’的直链淀粉含量

R15是适应性较广,产量较高的中熟晚籼香稻品系,但由于含有Wx^a基因,其直链淀粉含量高达23.5%,严重影响食用口感。因此,我们以含有Wx^b等位基因的不育系Y58S为供体,通过杂交、回交,利用RAD测序技术、分子标记辅助筛选等技术,经过8个世代的筛选,成功用Wx^b基因替换掉R15中的Wx^a基因,培育出1个新的纯合株系——‘深华R16’,其染色体上有10882234 bp长度的碱基,基因型和供体亲本‘Y58S’一致,占2.92%;有362363285 bp长度的DNA片段基因型和受体亲本‘R15’一致,占97.08%;其直链淀粉含量为14%。将‘Y58S’分别与‘深华R16’和‘R15’进行组配,结果表明,‘Y58S’/‘深华R16’组合的直链淀粉含量(13.9%)低于‘Y58S’/‘R15’组合的直链淀粉含量(19.9%),其它米质性状与农艺性状基本一致。本研究为分子标记辅助育种提供了新思路,培育出一新的水稻品系。