酵母的分子生物学鉴定

酵母种类繁多,与人类的关系极其密切,但目前由于研究方法的不同,对于酵母的分类还存在着不同的分类体系。而准确快速的对酵母进行鉴定,既可以有效防止食品腐化变质,又可以增加经济效益,同时也为酵母的分类鉴定奠定一定的理论基础。对常用的核糖体DNA鉴定法、DNA指纹图谱鉴定、脉冲场电泳鉴定、实时PCR和基因芯片等分子生物学鉴定方法在酵母鉴定工作中的研究情况进行了比较。

生物物理学大实验课程改革与实践

从推动科研成果转化实验项目、研发教学设备用于教学、开发数字化教学资源加强实验室信息化、推进实验室开放和虚实融合教学模式应用、构建过程考核评价体系等方面,总结近年来在生物物理学大实验课程改革上的探索与实践。这些工作是落实以学生为中心教学理念的重要举措,课程内容丰富具体,实践效果显著,在提升学生创新思维和实践动手能力等方面发挥了积极作用。

微生物组生物合成基因簇发掘方法及应用前景

生物合成基因簇(biosynthetic gene cluster,BGC)是一类非常重要的基因集合(gene set)类型。BGC普遍存在于各类生物基因组中,并且发挥着重要的代谢和调控作用。从线性结构上来说,一个BGC中的基因通常在基因组中处于相邻的位置;从基因功能上来说,一个BGC中的基因通常共同负责一类通路,生成特定的化合物小分子。因此,BGC作为极具潜力的元件来源,在合成生物学研究中极为重要。然而从序列模式上来说,一个BGC中的基因数量众多且序列差异度大,很难通过序列同源性发掘新类型的BGC。因此,建立生物合成基因簇的智能发掘策略,系统性地发掘BGC并进行验证和转化研究,不论在理论方面还是实际应用方面,都具有非常重要的价值。本文主要基于微生物组大数据,较全面地介绍了BGC挖掘的意义和瓶颈问题,系统性地总结了当前BGC发掘中的数据资源和挖掘方法,尤其是人工智能方法,指出了干湿结合方法对于验证新发掘BGC的重要价值,同时展示了新发掘BGC的多样性和广泛应用领域。最后,展望了结合现有BGC挖掘方法和合成生物学转化,将如何在广度和宽度方面扩展目前的合成生物学研究。

基于易错PCR技术的短小芽孢杆菌YZ02脂肪酶基因BpL的定向进化

利用易错PCR技术对短小芽胞杆菌(Bacillus pumilus)YZ02脂肪酶基因BpL进行两轮定向进化研究,分别获得最佳突变株BpL1-7和BpL2-1369,其脂肪酶活力比出发酶分别提高了2倍和6倍。序列分析表明,突变体BpL2-1369有4个碱基发生了突变:T61C/C147T/A334G/T371A,其中有3个碱基突变导致了氨基酸的改变。通过SWISS-MODEL数据库模拟脂肪酶的结构显示,3个突变氨基酸分别位于第1个α螺旋的第3个氨基酸、第4和第5个β折叠之间的转角以及第5个β折叠的第1个氨基酸位置。将野生型脂肪酶基因BpL和进化后的基因BpL2-1369的高效表达产物经Ni-Agarose柱和Sephadex-G75纯化后,酶学性质测定表明:突变脂肪酶的比活力比野生型脂肪酶提高了1.31倍,Km值由8.24mmol/L降低至7.17mmol/L;在pH>8.0时的稳定性较野生型脂肪酶有所提高。

洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶:一种应用前景广阔的生物催化剂

洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶对有机溶剂(醇)、热、氧化剂、表面活性剂、去污剂、蛋白酶等具有良好的抗性,在有机合成、对映体拆分、非水相催化等领域应用十分广泛。综述了洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶的发酵生产、分离纯化、基因克隆与表达、固定化与生物印迹、蛋白质结构解析及应用研究等,并展望了其未来发展方向,以期为该工业酶的研发与广泛应用提供参考。

基于核糖体基因序列快速鉴定产脂肪酶微生物

利用含罗丹明B的橄榄油检测平板从中国各省市油污土壤中分离、筛选产脂肪酶微生物菌株,扩增细菌的核糖体基因16S rDNA序列和真菌的ITS2序列,分析核糖体基因簇DNA,并结合形态学特征从而对产脂肪酶菌株进行分子生物学鉴定。核糖体基因16S rDNA序列分析及系统发育分析表明,分离得到的产脂肪酶细菌分别属于枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)、洋葱伯克霍尔德氏(Burkholderia cepacia)、琼氏不动杆菌(Acinetobater jurii)、嗜麦芽窄食单孢菌(Stenotrophomonas maltophilia)和荧光假单胞菌(Pseudomonas sp.);真菌核糖体基因转录间隔区(ITS2)序列及同源性分析表明产脂肪酶真菌分别属于黑曲酶(Aspergillus niger)、白地酶(Galactomyces geotrichum)、解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)、丝孢酵母(Trichosporon guehoae)和假丝酵母(Candida sp.)。研究结果表明,核糖体基因簇的DNA分析技术为从自然界分离、鉴定产脂肪酶菌种提供了一种快速有效的手段,为产脂肪酶微生物资源开发利用奠定了技术基础。

月桂酸生物印迹对脂肪酶酯化活力的影响

生物印迹是改良酶学特性,扩大脂肪酶工业应用领域的新兴技术。结合溶胶-凝胶脂肪酶固定化工艺,以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和四甲氧基硅烷(TMOS)为前驱体,月桂酸为印迹分子,考察了月桂酸生物印迹对脂肪酶PS酯化活力的影响。脂肪酶酯化活力测定及扫描电镜观察表明生物印迹能显著提高脂肪酶的活性及稳定性。印迹体系经正交试验优化获得的最优条件为:水和硅烷摩尔比(R)为12,聚乙二醇(PEG)加入量为120μl,月桂酸加入量为0.15mmol。在最优反应条件下,印迹酶相对于游离酶比活力提高了44.3倍,相对于未印迹固定化酶提高了2.4倍;印迹酶具有较好的热稳定性,在80℃下处理0.5h后,残余酶活分别为58%,而游离酶未检测到活性。

ORCA3转录因子对红豆杉细胞中紫杉醇生物合成的影响

ORCA3是一个受MeJA诱导的调控植物基础和次生代谢的转录调控因子。本文拟探讨ORCA3转录因子对红豆杉细胞中紫杉醇生物合成的影响,旨在为创制紫杉醇稳定高产的红豆杉细胞系,解决细胞大规模培养中紫杉醇含量低的瓶颈问题提供参考。从长春花中克隆ORCA3基因后,采用农杆菌介导法转入红豆杉细胞中,通过PCR、组织化学活性染色等检测法,筛选得到20余株转基因细胞系。HPLC检测转基因细胞系内紫杉醇含量表明:与阴性对照相比,转基因细胞系的紫杉醇含量增加了0.5～2.5倍,最高可达159.315μg/g。因此,ORCA3转录因子可以调控红豆杉细胞中紫杉醇合成。

双顺反子表达技术在线虫神经元钙成像中的应用(英文)

在线虫中,钙成像技术已被广泛用于检测不同神经元的活性.然而,对于准确记录爬行中的活体线虫神经元钙信号仍然存在许多挑战,其中一个困难即来自于标记目标神经元。在同一个目标神经元中共同表达基因编码的钙指示蛋白和常量参考值荧光蛋白常常具有无法共表达的不确定性.另外,光谱的串扰影响存在于目前最常用的绿色钙指示蛋白系列G-CaMP与其参考值荧光蛋白DsRed系列之间,光谱的串扰有时会给信号记录带来假阳性结果.综上所述,本文首次提出应用双顺反子表达技术用于同一神经元的双蛋白标记,这不仅提高了共表达效率,更简化了线虫神经元标记的工作量.同时,本文还首次采用mKate2,一种与G-CaMP没有串扰的红色荧光蛋白作为参考量.以上改进已在感觉神经元ASH中得到验证.希望本文提出的方法能给线虫神经回路的研究提供一个更为方便、有效的途径.

云南小麦高分子量麦谷蛋白亚基基因1Dy12^＊的分离

通过SDS-PAGE分析,从云南小麦中鉴定出一个电泳迁移率比高分子量麦谷蛋白亚基1Dy12稍快的亚基1Dy12*。利用Glu-Dy位点特异引物对1Dy12*基因编码区进行了克隆和序列测定。1Dy12*基因全长为1980bp,编码658个氨基酸。氨基酸序列比较结果表明:与亚基1Dy12相比有3个氨基酸的差异和1个二肽(GQ)的缺失,与亚基1Dy10相比有15个氨基酸的差异、2个六肽(IGQGQQ)的插入以及1个二肽(GQ)的缺失。这表明1Dy12*亚基是一个新型高分子麦谷蛋白亚基,其对小麦加工品质的影响正在评价中。

特发性基底节钙化致病的分子机制

特发性基底节钙化(Idiopathic basal ganglia calcification,IBGC)俗称Fahr病,是一种以基底节及大脑其他部位钙化为特征的神经系统遗传疾病,患者可出现运动障碍及认知、精神异常,目前尚无有效治疗药物。该病具有遗传异质性,自2012年本课题组发现第一个致病基因SLC20A2以来,现今又发现4个该病的致病基因:PDGFRB,PDGFB,ISG15和XPR1,初步将IBGC的发生机制分别与大脑局部无机磷稳态失衡、血脑屏障功能障碍及IFN-α/β免疫信号过度放大联系起来。文章综述了IBGC的遗传学研究进展,初步探讨了不同基因导致IBGC的分子机理。

复合酶法制备乌桕梓油生物柴油工艺优化

采用响应面法对复合酶Novozym435和Lipozyme TLIM催化乌桕梓油制备生物柴油的工艺条件进行了优化。通过SAS 9.0软件分析,获得最优工艺参数为:复合酶加入量Novozym 4352.52%、Lipozyme TLIM1.68%(基于油质量),反应温度40℃,叔丁醇加入量41%(基于油体积),分子筛加入量5.5%(基于油质量),醇油摩尔比5.05∶1。在此条件下,生物柴油的转化率高达98.72%,与回归模型预测的最优条件下生物柴油转化率97.69%非常接近。

具协同催化效应的毕赤酵母全细胞催化生物柴油制备

以表面共展示具协同催化效应的南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica lipase B,CALB)与嗜热丝孢菌脂肪酶(Thermomyces lanuginosus lipase,TLL)重组毕赤酵母全细胞作为催化剂催化生物柴油制备,考察了生物柴油制备条件,并进行了初步优化。结果表明,共展示CALB与TLL脂肪酶毕赤酵母全细胞在叔丁醇介质体系中可有效催化生物柴油制备。冻干酵母细胞量0.31 g/g油,醇油摩尔比4∶1,温度35℃,反应36 h,生物柴油得率达86.25%。

走自制实验设备之路 凸显学科专业特色

培养拔尖创新人才需要一流专业,而一流专业建设离不开创新型实验教学体系建设。以华中科技大学生命科学与技术学院生物物理学大实验课程为例,针对该领域商用教学设备少、缺乏针对性和前瞻性、滞后学科发展等问题,先后自制了膜片钳系统、视网膜电图仪、随机扫描光刺激系统以及小动物行为记录装置与光片式显微成像系统等教学仪器;并在此基础上开设了一系列新的实验项目,推进了学科的发展,使学生触及前沿技术,拓宽了实验的广度与深度,起到很好的教学效果,促进了实验室建设和实验教学改革,提升了学科专业特色和影响力。

改良的小波变换算法在生物微粒检测中的应用(英文)

荧光图像的微粒检测已经成为了生物学研究中不可或缺的工具之一.介绍了一种改良的小波变换算法(improved wavelet transform,IWT),该方法实现简单,能够以很高的速度和精度来进行生物微粒的检测.IWT 源自多尺度小波乘积算法(wavelet multiscale products,WMP),但它不仅解决了 WMP算法遇到的问题,而且在处理各类图像的时候具有更强的适应性.使用人工合成的图像和真实的图像来定量地分析 IWT、WMP以及多尺度方差稳定变换算法(multiscale variance stabilizing transform,MSVST)的检测效果.实验结果表明,IWT 在大多数情况下的检测效果比 WMP 好很多,且与更为复杂的MSVST 算法相当.此外,在处理相同图像时,IWT 的速度比 MSVST 快 20%.因此,IWT 算法能够普遍适用于各种生物微粒的自动化检测,其简单准确的特点使之成为荧光图像分析更好的选择.

红豆杉根际益生菌的筛选及其抗病促生作用研究

炭疽病是红豆杉幼苗普遍发生的病害之一,建立其绿色生物防治技术具有重要意义。本文从健康红豆杉根际土壤中分离具有抗病促生作用的益生菌,采用平板对峙试验以及盆栽防病试验评估其拮抗能力,通过溶磷、产IAA和分泌嗜铁素等试验以及红豆杉枝条扦插生根试验探究其对红豆杉的促生作用。结果表明,筛选出4株对红豆杉炭疽病病原菌具有明显防治效果的菌株MK17(Burkholderia stabilis)、MK18(Paraburkholderia caffeinilytica)、MK30和MK128(Burkholderia pyrrocinia),其中MK30和MK128抑菌率均为56.86%。盆栽防病试验表明,4株拮抗菌的防治效果均达到30%以上,且MK128菌株在加入阿拉伯胶、吐温-20和抗坏血酸混合液后,防治率提升到63.24%,达到了与化学药物苯醚甲环唑相同的效果。同时,这4株菌均至少具有溶磷、产IAA和分泌嗜铁素中的一种活性,其中MK18分泌IAA可达21.03±0.20 mg/L,MK128溶磷和分泌嗜铁素D/d值分别为6.16±0.09 mg/L和2.45±0.03。扦插试验表明,与生根粉相比,MK18和MK128单独或联合处理均能显著促进红豆杉枝条生根,且两个菌联合处理的效果优于单菌处理。上述结果为红豆杉炭疽病的绿色生物防治提供了依据和优良的益生菌株。

结构修饰提高酶稳定性、活性

酶因其特异性和可持续性而成为广泛应用的绿色催化剂,其稳定性和催化活性是决定酶适用性的关键因素。为满足实际应用需求,通过蛋白质结构修饰赋予其所需的催化特性是当前的研究热点。提高热稳定性的策略有:引入非共价/共价相互作用(疏水相互作用、氢键、盐桥、芳香环相互作用、二硫键)、环截短、C端和N端工程,及增加脯氨酸/减少甘氨酸的数目等;获得具有高效性和多样性的生物催化剂的策略有:降低空间位阻、拓宽催化口袋、增加底物亲和力及调节活性位点灵活性等。然而,在稳定性或催化功能改造的过程中,新突变的引入会削弱其他功能,致使进化过程中稳定性和催化活性相互制约。因此,采用基于理性计算优选突变热点、基于多重蛋白质稳定性或活性改造策略的共进化,以及基于高度稳定的蛋白质骨架创造或/和优化蛋白质功能等多种策略克服酶稳定性-活性之间的权衡。本综述重点阐述了结构修饰方法在提高酶稳定性或/和催化活性方面的应用,并展望了该领域的未来发展前景。

曼氏无针乌贼(Sepiella maindroni)繁殖习性及其产卵场修复的研究

采用对比分析方法,观察了曼氏无针乌贼的繁殖习性,比较了不同产卵附着物的附卵效果,选择典型产卵场(中街山列岛海区)进行附着物的调查。结果表明,曼氏无针乌贼有较高等复杂的性行为,有显著的求偶、争偶及雌雄搏斗现象,乌贼交配对其它乌贼交配有诱导作用;乌贼对附卵基有严格选择,没有充足适宜的附卵基,不仅使乌贼产卵时间延迟、数量减少,而且易被水流冲散、沉入底部致受精卵大量死亡,是影响乌贼繁衍的重要因素;附卵基附卵效果依次为聚乙烯(PE)绳、聚丙烯(PP)绳、钢筋、竹子、木头,颜色依次为黑色、蓝色、红色、黄色,形状依次为圆柱体、正三棱柱体、正长方体、扁长方体,粗度以直径0.25—0.50cm为宜,此外附卵基间应有适当空隙;目前,中街山列岛海区柳珊瑚(Plexaauraa sp.)生物量为0.15—0.64棵/m2,平均生物量为0.32棵/m2,资源数量趋于恢复,但远不能适应乌贼资源修复需要。增殖放流试验表明,修复乌贼资源的可能性很大,但在加大增殖放流工作的同时,必须尽快开展产卵场生态环境修复尤其是产卵附着物修复工作。

一株产紫杉醇内生真菌YN6的分离及鉴定

从云南红豆杉(Taxus yunnanensis)树皮内表皮中分离得到75株内生真菌,采用基于紫杉醇合成关键酶10-去乙酰巴卡亭Ⅲ-10-O-乙酰基转移酶(10-deacetylbaccatinⅢ-10-O-acetyl transferase,DBAT)和C-13苯丙氨基侧链CoA乙酰基转移酶(C-13 phenylpropanoid side chain-CoAacyltransferase,BAPT)基因为标志分子的快速筛选方法获得一株可产紫杉醇的内生真菌YN6,并通过高效液相色谱法和质谱法对其紫杉醇进行分析.同时,通过对内生真菌YN6的形态特征分析以及18S rDNA序列分析将其初步鉴定为拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis sp.)真菌.拟盘多毛孢YN6的紫杉醇产量约为120～140μg/L,是目前已报道的紫杉醇产量较高的野生菌株之一.拟盘多毛孢YN6的发现为微生物发酵生产紫杉醇提供了潜在的优良种质资源.

麻黄碱对支气管平滑肌细胞增殖的影响

在前人工作的基础上,采用一种更简省的方法分离培养支气管平滑肌细胞;并且利用显微镜观察和MTT的方法,研究了麻黄碱对支气管平滑肌细胞形态和增殖的影响。结果表明:麻黄碱对支气管平滑肌细胞的形态没有明显影响,但是对平滑肌细胞的增殖有一定的抑制作用,并进一步阐述了麻黄碱治疗哮喘等呼吸系统疾病的作用机理。