CRISPR/Cas9系统在昆虫中的应用

CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeat/CRISPR-associated nuclease 9)技术是一种RNA引导的基因组靶向编辑技术,能对基因组序列进行精确编辑,在探究基因功能、修复受损基因、沉默有害基因、改良品质性状等方面具有广阔的应用前景。近年来,随着对CRISPR/Cas9系统研究的不断深入和改造,该系统以其操作简易、省时、高效等优点在生物学研究的众多领域中得以推广和应用,特别是在果蝇(Bombyx mori)、家蚕(silkworm)、埃及伊蚊(Aedes aegypti)和蝴蝶(butterfly)等多种昆虫中。本文概述了CRISPR/Cas9的结构、作用原理及发展优化,总结了CRISPR/Cas9导入昆虫的策略和在昆虫中的应用,以及对CRISPR/Cas9系统产生脱靶问题的应对策略,以期对经济昆虫和有益昆虫的分子育种、害虫的生物技术防控等研究提供参考。

酸和碱处理对野桑蚕丝结构与性能的影响

野桑蚕(Bombyx mandarina)是家蚕(Bombyx mori)的祖先种,可吐丝结茧,茧丝有多种色彩。为了通过加工技术获得实用性能优良的野桑蚕丝,用酸和碱对野桑蚕的茧丝进行处理后,测定与分析野桑蚕丝的结构和性能变化。结果表明:用不同质量浓度盐酸(30 g/L和60 g/L)、乙酸(30 g/L和60 g/L)以及氢氧化钠(10 g/L和20 g/L)和碳酸钠(15 g/L和30 g/L)处理对野桑蚕丝的聚集态结构影响不大,处理后的野桑蚕丝仍然是以β-折叠结构为主,同时还含有α-螺旋结构和无规卷曲结构。经60 g/L盐酸处理后的野桑蚕丝,其热稳定性稍有提高,断裂强度降低了22.9%,初始模量降低了22.7%,断裂伸长率降低了8.7%。碱处理对野桑蚕丝的热稳定性影响不大,但对其力学性能破坏严重,经20 g/L氢氧化钠处理后,野桑蚕丝的断裂强度显著降低,仅有36.7%的断裂强度保持率。研究结果提示:野桑蚕丝的加工过程应避免用强碱性物质处理。

昆虫启动子的研究及应用

启动子(promotor)作为基因时空表达调控的重要元件,与RNA聚合酶结合形成转录起始复合体,控制着基因表达的起始时间和表达水平。对启动子的研究可以更好地阐明基因表达调控的机制,为解析基因调控网络奠定基础。本文对昆虫启动子研究方法进行综述,主要阐述昆虫启动子及其特定元件的鉴定方法,以及昆虫启动子的应用。

后处理对静电纺丝素纤维膜性能的影响

静电纺丝素纤维膜在载药、组织工程及多种电池的研究中具有广泛的应用。静电纺丝素纤维膜在制备过程中,需要后处理以保持纤维的形状及提升纤维膜的性能。本研究以乙醇和甘油对静电纺丝素纤维膜进行后处理,并通过SEM、FTIR、XRD、TGA等表征手段系统研究了不同后处理条件对静电纺丝素纤维膜的结构及性能的影响,并分析及探讨了其影响机制。结果表明:仅用75%(体积分数)乙醇后处理可使丝素蛋白分子β折叠含量增大,纤维膜断裂强度显著增强;仅用甘油后处理可使丝素蛋白分子链无规卷曲度提高,纤维膜的断裂伸长率显著提高,亲水性大大增强;而用75%乙醇结合不同浓度的甘油对静电纺丝素纤维膜进行后处理可调控其力学性能,使其更能满足在不同领域的应用需求。

添食法制备改性蚕丝的研究进展

蚕丝是优异的天然蛋白质纤维,被广泛地应用在纺织、服装、生物医学等领域。蚕丝的形成需经历一个复杂的过程:家蚕首先在后部丝腺合成丝素蛋白,丝素蛋白液经过中部丝腺,与其合成分泌的丝胶液一起,通过腺腔内的压力进入到前部丝腺、吐丝管,再通过榨丝区的肌肉活动对丝蛋白受到的剪切力进行调节,使其二级结构改变,最后在家蚕头部的牵伸摆动下,迅速固化,形成蚕丝。蚕丝虽然具有优异的性能,但仍存在抗菌性能及抗紫外性能差等缺陷,这在一定程度上限制了蚕丝的应用及蚕丝产业的进一步发展。通过对蚕丝进行改性并赋予其新的功能可拓展蚕丝的应用领域,促进蚕丝产业的发展。添食法具有简单、高效、环保及有利于规模化生产等优点,可在源头改性蚕丝的性能,是大量制备改性蚕丝的最有效方法。添食物质的选择至关重要。首先,添食物质不能有毒性;添食后,不能影响家蚕正常的生理及生命活动。其次,要注意添食物质颗粒的尺寸。此外,选择的添食物质需要有突出的性能。综合以上因素,纳米颗粒成为添食家蚕的首选物质。研究者们选择不同种类的纳米颗粒进行添食,取得了一定的成果。在保证蚕丝质地柔软光滑本质的同时,能大幅提升蚕丝的力学性能,且改善蚕丝的热稳定性能。目前,通过添食纳米颗粒制备的蚕丝的力学性能最高可提高111.25%。荧光蚕丝在生物医药工程、光学和光电子领域都具有巨大的应用价值。近年来,有多种方法已应用于制备荧光蚕丝,但大都不够环保且难以大规模持续生产。研究人员通过给五龄时期的家蚕添食具有荧光效应的染料或稀土荧光粉的方法可获得彩色荧光蚕丝。通过此方法所得的荧光蚕丝不仅具有良好的荧光性能,而且具有优异的荧光稳定性。但添食荧光材料会对家蚕的生理和生命活动造成一定影响,并使蚕丝的力学性能有所降低。为了制备具有不同功能的蚕丝,研究人员拓展了添食物质的种类,利用含氮物质、超细羽绒粉体、色素等进行添食,得到了质量突出的蚕茧及力学性能优异的改性蚕丝。本文以添食物质、添食后制备的改性蚕丝的结构及性能为重点,综述了近年来利用纳米物质、荧光物质及其他物质添食制备改性蚕丝的研究进展,客观分析了不同添食物质对蚕丝结构、力学性能及热性能等的影响,展望了添食法未来的研究及发展方向。