稀有海洋放线菌Salinispora arenicola非核糖体肽合成酶和卤代酶生物合成基因簇核心区的克隆及序列分析

克隆稀有海洋放线菌Salinispora arenicola的非核糖体肽合成酶(NRPS)和卤代酶生物合成基因簇核心区基因片段。根据已发表的放线菌NRPS和卤代酶生物合成基因簇核心区的核苷酸序列保守区设计两对简并性引物,采用PCR的方法扩增NRPS和卤代酶生物合成基因簇核心区基因片段,使用分子生物学软件进行序列分析。获得两段大小分别为662bp和557bp的基因片段,编码220个和185个氨基酸。这两段序列与海洋放线菌Salinispora arenicola CNS-205的NRPS和卤代酶生物合成基因簇核心区基因核苷酸序列的同源性分别为99%和98%。成功地获得了稀有海洋放线菌Salinispora arenicola的NRPS和卤代酶生物合成基因簇核心区基因片段,该基因片段的获取将为分离全长基因簇以及研究该基因簇在生物合成中的功能奠定基础。

PCR-DGGE研究青海农村户用沼气池微生物群落结构

采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析技术,对青海农村户用沼气池内细菌及古菌群落结构进行分析.结果表明,沼气池含有丰富的细菌及古菌类群,且泥样间的细菌和古菌的群落结构存在差异.4个户用沼气池发酵系统中,细菌分属于5个门,优势类群为拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria).在属分类水平上,属于24个类群,最优势类群为理研菌科佩特里单胞菌属(Petrimonas)、假单胞菌属(Pseudomona)、泰氏菌属(Tissierella)和梭菌属(Clostridium).同时,沼气池发酵系统中古菌主要包括热丝菌属(Thermofilum)、甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、甲烷囊菌属(Methanoculleus)、产甲烷菌属(Methanogenium),其中,Methanobrevibacter和Methanogenium是沼气池内最优势的产甲烷菌.说明沼气池的产甲烷途径主要是氢营养代谢类型,水解、酸化过程主要由来自动物消化系统内的细菌完成.

单核细胞增生李斯特菌SigmaB、PrfA因子对生物被膜形成影响的研究

目的探讨单核细胞增生李斯特菌(listeria monocytogenes,LM)sigmaB、prfA基因与生物被膜(biofilm,BF)形成的关系。方法利用微孔板技术,体外建立LM野生菌株EGD、ΔsigmaB、ΔprfA及无害李斯特菌(listeria innocua)生物被膜模型,经1%结晶紫溶液染色,间接反映生物被膜的形成情况,并用倒置显微镜直接观察4种菌株生物被膜的形成情况。结果①利用结晶紫染色与倒置显微镜观察相结合的方法,实现了对上述4种菌株生物被膜形成差异的比较;②结晶紫染色结果显示:在595nm波长下,EGD光吸收值最高,ΔsigmaB与ΔprfA菌株次之,无害李斯特菌最低。统计学分析结果显示,EGD与ΔsigmaB、ΔprfA菌株差异不显著(P>0.05),EGD与无害李斯特菌之间存在显著差异(P<0.01);③倒置显微镜观察结果显示:EGD能形成致密的链网状膜结构,交联度较高;ΔsigmaB、ΔprfA形成的链网状膜结构相对比较疏松,交联度稍低;无害李斯特菌几乎没有成型的链网状膜结构形成。结论实验结果表明LM生物被膜的形成与调控因子sigmaB(σB)、prfA的作用有关,并且LM与无害李斯特菌之间生物被膜的形成差异暗示着生物被膜的形成可能与LM的致病性有关。

调控蛋白PrfA的单个氨基酸突变对单核细胞增生李斯特菌毒力基因转录水平的影响

PrfA是单核细胞增生李斯特菌(L.monocytogenes)中迄今为止发现的唯一一个调控绝大多数毒力基因转录表达的蛋白因子.为了深入研究PrfA结构和功能的关系,模拟一株自然界分离得到的PrfA组成型突变株P14A(血清型4b),将标准野生株EGDe(血清型1/2a)的PrfA第145位甘氨酸突变为丝氨酸(简称PrfA*),分别构建野生型PrfA和突变型PrfA*表达融合载体,提取并纯化相应蛋白用于体外转录,直接检测依赖于PrfA的毒力基因plcA,hly和actA启动子的转录活性;同时,将携带prfA和prfA*的载体分别电转化入prfA基因缺失菌株中,应用实时RT-PCR检测plcA,hly和actA体内转录水平.实验结果显示:突变型PrfA*蛋白明显增强了plcA,hly和actA启动子的体外转录活性;依赖于PrfA的毒力基因在携带突变型PrfA*蛋白的菌株中的体内转录水平远远高于携带野生型PrfA蛋白的菌株,说明PrfA第145位甘氨酸突变为丝氨酸后增强了PrfA蛋白与其靶基因的结合能力,从而提高其表达水平.

基于生物信息学与生物技术开发植物分子标记的研究进展

各种序列数据库的迅猛增长与生物信息软件的不断开发使基于序列资源的标记开发更加便捷,各类分子生物学技术的涌现及高通量检测平台的建设为实验室开发分子标记提供了强有力的技术支持。本文从生物信息学角度概述了SNP、SSR等分子标记开发的方法、特点及应用现状,并介绍了利用分子生物技术开发SSR、SRAP、TRAP标记的手段及从RAPD、AFLP等标记向单位点特异性PCR标记(如SCAR、CAPS、dCAPS等)转化的进展。最后,对不同植物标记开发策略的选择及以上各种技术在功能标记开发中的应用前景作了展望。

GFP用于单核细胞增生李斯特菌PrfA调控毒力基因actA转录表达的研究

PrfA是单核细胞增生李斯特菌(LM)中迄今为止发现的惟一个调控绝大多数毒力基因转录表达的蛋白因子。为了研究PrfA转录调控毒力基因表达的分子机制,将无启动子的绿色荧光蛋白(GFP)基因与毒力基因actA的启动子融合,连接到穿梭载体pLSV16质粒上,构建成表达融合载体pLSV16-PactA-gfp,然后将其电转化入LM野生株P14、PrfA高表达突变株P14a和prfA基因等位缺失突变株A42中表达。利用荧光显微镜和荧光酶标仪检测上述3株细菌中绿色荧光蛋白的不同表达强度,从而评价actA基因依赖于PrfA的转录活性强弱。结果显示,绿色荧光蛋白在P14a中发出的荧光强度最高,P14次之,A42最弱,两两比较均有显著差异(P<0.01),表明毒力基因actA的转录水平高低与PrfA的活性成正相关,其转录表达依赖于PrfA的调控;该试验同时也显示GFP能方便、有效地用于研究PrfA调控LM不同毒力基因的转录表达水平。

铜绿假单胞菌Ⅲ型分泌系统的分子调控机制

铜绿假单胞菌是临床上重要的革兰氏阴性条件致病菌。通过Ⅲ型分泌系统,铜绿假单胞菌将其毒力因子注入到真核宿主细胞内部,逃避宿主巨噬细胞的吞噬降解,引起宿主相应的病理变化,是铜绿假单胞菌感染致病的重要原因。本文在简单介绍铜绿假单胞菌Ⅲ型分泌系统组成和功能的基础上,主要对调控T3SS基因转录表达的分子机制的研究进展进行综述和讨论。

水环境中藻类与细菌有益相互作用的研究进展与展望

藻类和细菌在生态系统中重要元素的生物地球化学循环、能量流动等过程中具有重要作用。一些细菌可以通过促进藻类生长、帮助藻类抵抗逆境胁迫等作用,与藻类发生有益相互作用,进而对两者的生存、竞争、生理功能方面均产生重要影响。本文对近年来藻类和细菌有益相互作用的主要方式、微生物类群、分子机制,及其在环境污染处理、生物质能源和合成生物学等方面的应用进展进行综述,并对未来研究提出展望。这不仅对理解水体微生物的群落结构与功能、微生物种间关系的机制与效应具有重要作用,也将为维护生态系统的健康、挖掘和利用生物资源造福人类提供重要的科学依据。

PCR-DGGE用于青海农村户用沼气池微生物群落分析的条件优化

采用变性梯度凝胶电泳技术研究青海农村户用沼气池微生物群落,对其PCR-DGGE的电泳时间及上样量进行优化。结果表明:最佳电泳时间为16 h,最适上样量为4μg,优化后的PCR-DGGE确保了实验的准确性和可重复性。运用此优化后的PCR-DGGE技术对2个户用沼气池内细菌和古菌群落进行了研究,获得了较丰富的多样性。

斑马鱼4个小maf时空表达分析及在调控胰外分泌酶原基因表达中的作用研究

Maf蛋白家族作为重要的转录调控因子,参与细胞众多生命进程。它分为大Maf蛋白和小Maf蛋白,小Maf蛋白需要与其他B-Zip家族蛋白结合形成异二聚体才能发挥作用。在斑马鱼(Danio rerio)中,小Maf包括Mafk、Mafg1、Mafg2和Maft,Mafg1和Mafg2是Mafg在鱼类中特有的分化出的两个旁系同源基因。为了研究这4个小maf在物种之间的进化关系及表达模式,实验对4个小maf进行进化树、染色体线性关系分析,结果显示4个小maf的分子进化方向与物种进化方向一致,mafk和maff在物种间的更趋于保守,mafg比前两者要相对活跃。同时,实验选取斑马鱼胚胎发育十个不同时期(1 cell、2 cells、3.5 hpf、6 hpf、12 hpf、24 hpf、36 hpf、48 hpf、72 hpf、96 hpf),对其表达模式进行了详细的研究,结果显示4个小maf中,mafg2的表达量最高,maft和mafk的表达量次之,mafg1的表达量最低。在胚胎发育的后期(48 hpf),除了mafg2在躯干的血液循环处有明显的表达,maft在躯干的血液循环处有较弱的表达,而除mafk和mafg1在血液循环处没有检测到表达之外,4个基因的表达部位基本重叠,都在全身广泛表达,这可能也与它们之间存在功能叠加和替换有关。利用双荧光素酶检测系统检测了4个小Maf参与调控胰外分泌酶原基因转录的不同功能,结果显示4个小maf的过表达都能使胰外分泌酶原基因的表达下调。研究结果将为深入研究4个小maf基因的功能叠加和互补作用奠定基础。

斑马鱼nrf基因时空表达分析及其在调控胰外分泌酶原基因表达中的作用研究

通过GenBank搜索发现,斑马鱼中有6个nrf同源基因,即nfe2、nrf1a、nrf1b、nrf2a、nrf2b和nrf3。为了研究6个nrf在物种之间的关系,实验对6个Nrf蛋白进行系统发育树分析,结果显示6个Nrf蛋白的分子进化趋势与物种进化趋势一致,尽管在硬骨鱼类中由于基因组倍增的原因,nrf1和nrf2基因各产生了两个拷贝,但Nrf蛋白仍然是比较保守的。此外,实验选取斑马鱼胚胎发育十个不同时期(1 cell、2 cell、3.5 hpf、6 hpf、12 hpf、24 hpf、36 hpf、48 hpf、72 hpf、96 hpf),对其表达模式进行了详细的研究,结果显示:6个nrf在一细胞期都有转录信号,且胚胎发育早期(48 hpf之前)全身广泛表达。72 hpf后,nrf1b、nrf2a、nrf2b、nrf3和nfe2基因的表达部位主要集中在头部、部分躯干、肠处,nrf2b还在脊髓处有微弱的表达。总体来说,6个nrf基因的表达部位基本重叠。研究还利用双荧光素酶检测系统检测了6个Nrf蛋白对胰外分泌酶原基因(tryl)转录的调控,结果显示nrf1a、nrf2a、nrf2b与nfe2的过表达能使tryl的表达上调,而nrf1b与nrf3的过表达能抑制tryl的表达。研究结果将为深入研究斑马鱼6个nrf基因的功能叠加、互补及其功能歧化奠定基础。

人为噪声对动物的非听觉影响

噪声在环境中广泛存在,城市化的迅速发展也使野生动物接触到人为噪声的机会增大。越来越多的证据表明,人为噪声在许多方面影响着人类的健康以及野生动物的生存。对这些研究进行总结发现,噪声会改变动物的生理状态,使其处在较高的应激水平,进而影响动物的抗氧化能力和免疫能力,甚至使雏鸟的端粒缩短。人为噪声的存在还会影响动物的学习和认知能力,干扰动物觅食、交流等行为。这些因素累积就可能会降低动物后代的存活率,改变物种丰度,对动物的生存造成威胁。对人为噪声带来的非听觉影响的研究,有助于更全面地了解噪声的潜在危害,采取更为积极的缓解应对措施。

棉花GhWLIM5在棉纤维发育中的功能分析

LIM结构域蛋白是重要的发育调控因子,常作为肌动蛋白结合蛋白(F-Actin)参与调控细胞骨架建成。为了进一步研究GhWLIM5在棉纤维中的生物学功能,通过研究棉花的遗传转化并获得相应的转基因植株,同时对多株转基因植株进行表型分析,并通过分子试验对棉花LIM蛋白GhWLIM5在棉花纤维发育中的功能进行相关研究。结果表明,与野生型相比,抑制GhWLIM5表达的GhWLIM5 RNAi转基因棉花纤维中肌动蛋白细胞骨架较为稀疏,细胞生长速度降低,成熟纤维较短,纤维强度较弱。通过低速共沉淀检测发现,GhWLIM5促进F-Actin成束的能力与pH环境密切相关,随着pH值的升高,GhWLIM5促进F-Actin成束的能力逐渐下降。高速共沉淀结果显示,加入同等浓度F-Actin的情况下,经高速离心,GhXLIM6存在于沉淀中的比例明显高于GhWLIM5,说明GhWLIM5结合F-Actin的能力弱于GhXLIM6。纤维品质分析表明,抑制GhWLIM5的表达还会影响棉纤维次生壁的发育;但实时荧光定量结果显示,与野生型相比,转基因棉花纤维中这些纤维素合酶基因GhCESA4/7/8的表达并未发生明显变化,说明GhWLIM5可能不直接影响棉纤维次生壁发育。研究结果揭示,GhWLIM5通过结合并维持动态的F-Actin细胞骨架在棉纤维伸长生长中起重要作用。

不同抗应激反应能力克氏原螯虾肝胰腺的代谢组分析

为探讨不同抗应激反应能力克氏原螯虾体内代谢物的差异,研究通过运输应激和温度应激处理后,选取抗应激反应能力强(SSR)和抗应激反应能力弱(WSR)的克氏原螯虾,取肝胰腺,通过液相色谱-质谱/质谱(LC-MS/MS)进行代谢组学分析。质谱共检测到10292个离子,从中筛选、鉴定出了464个显著差异的代谢物(差异倍数>1.20或<0.83,P<0.05,且VIP>1.0),其中与WSR相比,在SSR中下调的代谢物227个,上调代谢物237个。KEGG分析显示,这些差异代谢物主要富集在氨基酸代谢通路,包括组氨酸代谢、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、赖氨酸降解、缬氨酸和亮氨酸及异亮氨酸生物合成、谷胱甘肽代谢等,同时也富集到抗坏血酸和醛酸盐代谢途径、碳水化合物代谢途径(戊糖和葡萄糖醛酸相互转化)和脂肪酸代谢途径(不饱和脂肪酸生物合成)等。这些结果表明,克氏原螯虾在应对运输和温度应激时存在广泛的代谢应答,其中一些与抗氧化应激和增强免疫力相关的代谢物,如γ-L-谷氨酰-L-半胱氨酸、牛磺酸和油酸等可能在抗应激反应过程中发挥重要作用。研究不仅可为动物抗逆境机制的研究提供新的思路,而且在克氏原螯虾优良品种的培育及寻找应对克氏原螯虾应激反应的策略等方面也具有重要价值。

邻苯二甲酸丁基苄酯致神经细胞氧化损伤

为探究邻苯二甲酸丁基苄酯(butyl benzyl phthalate,BBP)对小鼠神经的毒性作用,进行了小鼠体外毒理学研究。首先用不同浓度的邻苯二甲酸丁基苄酯染毒神经模型细胞—N2a神经瘤细胞,通过噻唑蓝比色法(MTT),Hoechst 33258染色实验评价邻苯二甲酸丁基苄酯的细胞毒效应;通过对染毒细胞氧自由基(ROS)、丙二醛(MDA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量的检测来探究BBP对小鼠神经瘤细胞的氧化损伤效应。随着BBP浓度的不断增高,细胞的MTT值逐渐变小,当BBP的浓度达到10 g·L-1时,MTT实验结果与对照组出现显著性差异;Hoechst 33258染色结果显示:高浓度的BBP导致细胞核呈现出不规则状态,出现了凋亡小体;随着BBP染毒浓度的升高N2a细胞中的ROS水平和MDA含量逐渐上升,分别在0.16 g·L-1和10 g·L-1开始与对照组相比出现了显著性的差异(p<0.05);而GSH系数呈现下降趋势,在0.32 g·L-1时开始出现显著性差异(p<0.05)。实验结果表明高浓度的邻苯二甲酸丁基苄酯可以导致神经瘤细胞的凋亡,并产生氧化损伤效应。

毒力基因调控蛋白PrfA促进单核细胞增生李斯特菌生物被膜的形成

单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,LM)是重要的革兰氏阳性食源性致病菌,易在食品以及各种食品加工、运输和保藏设备的接触面形成生物被膜,从而具有更强的抗逆性而难以彻底清除,因此成为食品卫生安全的重要隐患。PrfA是LM毒力基因转录表达的重要调控因子,通过比较研究LM野生株(EGD和EGDe)、PrfA缺失株(EGD prfA和EGDe prfA)、无害李斯特菌(Listeria innocua,LI)、携带组成性表达PrfA蛋白的重组无害李斯特菌(LI-pERL3-prfA*)以及重组单核细胞增生李斯特菌(EGDe prfA-pERL3-prfA*)生物被膜形成能力的差异,探讨LM重要的毒力调控蛋白PrfA对生物被膜形成的影响。实验结果显示:LM野生株具有较强的生物被膜形成能力,而LI形成生物被膜的能力最弱;PrfA的缺失能降低LM生物被膜的形成能力;组成性高量表达PrfA蛋白可以回复EGDe prfA的生物被膜形成能力,但对LI没有增强作用。以上实验结果表明:PrfA在LM生物被膜形成中具有重要的促进作用。

HgCl_2对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生理生化特性的影响

为探讨汞对藻类的毒性效应,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为实验材料,检测了HgCl2对藻细胞数目、光合色素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量等生化指标的影响.结果表明,各暴露组(0.2～1.5mg·L-1)HgCl2对斜生栅藻的生长均有抑制作用,随HgCl2暴露浓度的增大,藻细胞密度逐渐降低,HgCl2对斜生栅藻的48、72、96hEC50值分别为1.194、1.113、0.986mg·L-1.随着HgCl2暴露浓度的升高(0.01～1.5mg·L-1),叶绿素a、b及类胡萝卜素等光合色素含量均呈逐渐降低趋势;SOD活性表现为先激活后抑制;MDA含量则显著增加(p<0.05,p<0.01).

邻苯二甲酸二乙基己酯对蚕豆根尖微核及幼苗超氧化物歧化酶的影响

为了初步探讨邻苯二甲酸二乙基己酯(Di-(2-ethylhexyl)phthalate,DEHP)对植物的毒害作用,采用不同浓度的DEHP溶液对蚕豆根部进行处理(终含量0、0.2、2、20、200mg·kg-(1细沙)),检测根尖微核率和对幼苗茎、叶SOD活性的影响.结果表明:对蚕豆根尖进行短期(6h)处理后,各DEHP处理组微核率随DEHP含量的升高呈显著上升趋势(与对照比较,p<0.05或p<0.01).处理7d后,随DEHP含量的升高(0～20mg·kg-(1细沙)),蚕豆幼苗茎、叶SOD活性均呈逐渐升高趋势;DEHP含量在20～200mg·kg-(1细沙)时,SOD活性均略有下降.以上结果表明DEHP对蚕豆种子具有遗传毒性,且能够对蚕豆幼苗产生氧化损伤.

纳米二氧化硅对斑马鱼胚胎发育毒性的初步研究

为了评价纳米二氧化硅对鱼类发育的影响,以斑马鱼为模式生物,研究了不同浓度纳米二氧化硅和常规二氧化硅的水溶悬浮液对斑马鱼胚胎发育的毒性效应.结果表明,常规二氧化硅对斑马鱼胚胎发育无明显毒性效应,而纳米二氧化硅对斑马鱼胚胎发育具有明显的抑制作用,且呈一定的剂量依赖性,其对84hpf斑马鱼胚胎的LC50值为240mg·L-1.纳米二氧化硅可导致胚胎孵化率显著下降、死亡率显著上升,且可观察到幼鱼多种畸形现象,此外纳米二氧化硅可使斑马鱼提前孵化,但提前孵化的幼鱼未发育完全.检测108hpf斑马鱼幼鱼体内丙二醛(MDA)含量发现,纳米二氧化硅染毒组MDA含量均显著高于对照组(0mg·L-1)(p<0.05),提示,纳米二氧化硅的发育毒性可能源于其导致的氧化损伤.

苯和甲醛联合染毒对小鼠脾脏的损伤

为了探讨苯和甲醛联合染毒对小鼠脾脏的损伤以及二者是否具有一定的协同作用,选择BALB/c雄性小鼠30只,随机分为5组,每组6只,设苯组、甲醛组、苯和甲醛联合染毒组及玉米油对照组和空白对照组,对小鼠进行气态甲醛吸入染毒或/和苯玉米油溶液灌胃染毒。染毒结束后对小鼠脾脏进行组织病理学观察,并且测定脾脏的脏器系数以及脾脏组织的活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)的含量。结果显示,苯和甲醛联合染毒组小鼠脾脏组织中ROS的含量与空白对照组相比有极显著的上升趋势(P<0.01),脾脏的脏器系数以及脾脏组织中MDA的含量与空白对照组相比有显著性差异(P<0.05)。此外,在脾脏免疫组织形态变化以及脾脏组织中MDA含量这2个生理生化指标上,苯和甲醛联合染毒对小鼠脾脏的损伤具有一定的协同作用。