生物技术进展
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  生物技术进展--2020, 10 (3)   发布日期: 2020-05-25
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进展评述

蛋白质-RNA相互作用鉴定技术研究进展

熊冰钰,叶玙璠,崔凌云,郑天娇,李茹玉,徐永杰*
生物技术进展. 2020, 10 (3): 217;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2020.0016
全文: PDF (2918 KB)   ( 55 )
摘要
RNA结合蛋白(RNA binding protein, RBP)是基因表达调控的关键因子,参与包括蛋白质复合物的协调与稳定、RNA的加工与成熟以及mRNA的转运、稳定、翻译和降解等重要的细胞生物学过程。而RBP和RNA之间的相互作用可以在它们各自的生物学过程中起到重要作用。因此,快速、准确检测RBP-RNA相互作用的技术对研究RBP和RNA的功能至关重要。对近些年发展起来的RNA纯化的染色质分离(chromatin isolation by RNA purification,ChIRP)、RNA靶标的捕获杂交分析(capture hybridization analysis of RNA targets,CHART)、三分子荧光互补技术(trimolecular fluorescence complementation,TriFC)、RNA免疫共沉淀(RNA immunoprecipitation, RIP)、紫外交联免疫沉淀(UV-crosslinking and immunoprecipitation,CLIP)、RNA Pull-down和RNA电泳迁移分析等主要RBP-RNA相互作用鉴定技术的基本原理和优缺点以及应用进行了综述,旨在为新型技术的发现提供新的思路。

二氢槲皮素的研究进展

董潞娜,曹浩,张欣宇,王海胜*
生物技术进展. 2020, 10 (3): 226;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2020.0008
全文: PDF (1273 KB)   ( 36 )
摘要
二氢槲皮素是自然界中一种重要的黄酮类化合物,主要存在于高寒带落叶松的根部。由于其具有较好的抗氧化、抗肿瘤等生物学活性而被广泛应用于食品领域、工业领域和医药领域。然而,目前二氢槲皮素的工业化生产仍然依赖于传统的植物提取,原料稀缺、提取难度大、产率较低,阻碍了其工业化应用的推进。基于此,主要综述了二氢槲皮素的化学结构及性质、生物合成的分子机制、生物学活性以及生产工艺的研究进展,并对未来二氢槲皮素的相关研究趋势进行了展望,以期为日后二氢槲皮素的生物合成研究提供理论参考。

炎症-肿瘤转化在眼部相关疾病中的研究进展

刘诗博1,吴昊1,洪焦2,刘梦昱1,YAO Mawulikplimi Adzavon1,赵鹏翔1*
生物技术进展. 2020, 10 (3): 234;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2019.0110
全文: PDF (1313 KB)   ( 38 )
摘要
炎症向癌症转化的机制一直是癌症研究中的重点。作为炎症-肿瘤转化起始时所处的环境,炎性微环境是一个多种调控因子、细胞的大集合,其中包含的肿瘤干细胞、肿瘤相关巨噬细胞以及细胞因子(如趋化因子、生长因子)等在常见的眼部肿瘤中对肿瘤的起始、发生、演进乃至恶性转化和转移的过程起到了至关重要的调控作用。基于此,主要讨论了在炎性微环境中的肿瘤相关细胞、细胞因子以及细胞外基质等对肿瘤细胞的增殖、转移、浸润、侵袭过程的影响,着重探讨了眼部炎症-肿瘤转化相关的分子机制;并综述了视网膜母细胞瘤、腺样囊性癌等常见眼部肿瘤的特征及其由炎症到肿瘤发生过程中起重要调控作用的分子;最后,针对这些眼部肿瘤普遍存在的信号通路和分子靶点做出了对未来诊断及治疗方法的展望,以期在今后对眼科肿瘤的诊治过程中,能够针对提及的炎性成分设计思路,最大化防止炎症-肿瘤转化和恶性转归出现。
研究论文

小麦全基因组抗赤霉病QTL关联位点特异性SSR标记的筛选、等位变异及效应解析

吴迪1,2,郑彤1,李磊1,李韬1*
生物技术进展. 2020, 10 (3): 242;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2020.0042
全文: PDF (4306 KB)   ( 34 )
摘要
赤霉病是小麦主要的流行病害之一。借助标记辅助选择将不同数量性状基因座(quantitative trait loci,QTL)聚合是防治赤霉病有效且环保的方法,可以从源头上控制赤霉病并降低籽粒中毒素含量。抗赤霉病QTL在小麦全基因组均有分布,但除了Fhb1、Fhb2等少数位点有比较可靠的鉴别标记,绝大部分位点缺乏有效的位点特异性鉴别标记。简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)标记多态性丰富,可以区分自然群体中不同等位变异,方便用于标记辅助育种。基于此,搜集了不同文献中报道的与赤霉病关联的SSR标记386个,并用这些标记构建全基因组赤霉病抗性QTL一致性图谱,接着对这些关联标记进行拷贝数分析,进而选择位点内的单拷贝SSR标记,将这些单拷贝标记在156个品种组成的自然群体中进行扩增,并与三季大田和三季温室环境下赤霉病抗性进行关联,筛选与赤霉病抗性关联的单拷贝SSR标记,明确这些标记在自然群体中的有效等位变异和效应。结果表明,共8个单拷贝SSR标记至少在两季试验中与表型显著关联(P<0.05),涉及2B、2D、3B、5A、5B、6A、6D、7A染色体,有5个单拷贝标记位点存在有效等位变异。中国地方品种和日本品种携带更多的有利变异,且有利等位变异数目越多的品种赤霉病抗性越好。研究分析的QTL位点及其关联的单拷贝SSR标记可用于赤霉病抗病育种,有利于提高品种赤霉病抗性水平和育种效率。

鸡κ干扰素在家蚕杆状病毒表达系统中的表达及其抗病毒活性检测

杨鑫,宋浩志,刘兴健,李轶女,张志芳*
生物技术进展. 2020, 10 (3): 251;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2020.0036
全文: PDF (2203 KB)   ( 35 )
摘要
干扰素(interferon,IFN)是宿主先天免疫系统的重要组成部分,它是抵抗病原体的第一道防御。为了利用家蚕杆状病毒表达系统表达鸡κ干扰素,根据已报道的序列对鸡κ干扰素的基因序列进行家蚕密码子优化,并利用共转染技术成功构建了表达用重组杆状病毒。将重组杆状病毒感染家蚕,成功获得了大量鸡κ干扰素的表达产物,并通过Western blot技术对产物进行了检测鉴定。用细胞病变抑制法对干扰素κ抑制VSV-GFP感染鸡成纤维细胞(CEF)的效果进行检测,结果显示鸡干扰素κ的抗病毒效价可以达到(1.04±0.23)×107 IU·mL-1以上。高效价鸡κ干扰素的成功表达为其在抗家禽疫病等方面提供了重要的试验数据。

铁观音茶水提物对小鼠高尿酸血症的缓解作用

席圆圆§,徐宏彦§,刘霞,尹慧青,刘晓盼,王庆路,王清路*
生物技术进展. 2020, 10 (3): 256;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2019.0084
全文: PDF (7509 KB)   ( 33 )
摘要
近年来,高尿酸血症(hyperuricemia,HUA)在人群中频发,危害性强,并发症多。为了探究日常饮品——半发酵茶铁观音茶水对于缓解HUA是否具有辅助作用,以小鼠为实验对象,采用氧嗪酸钾和次黄嘌呤联合法构建小鼠高尿酸血症模型,21只模型鼠随机分为模型组、铁观音茶水提物组、阳性药物组,7只非模型鼠作为对照。做不同处理2周后,取小鼠血清及肾、肝、小肠。观察各器官病理变化,从细胞层面鉴定铁观音茶水提物对高尿酸血症小鼠各脏器的影响;测定与HUA相关度较高的生化指标:血清尿酸(uric acid,UA)浓度、肝黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase,XOD)活力,以明确造模是否成功以及判断铁观音茶水提物对HUA是否具有缓解作用;利用qRT-PCR检测尿酸合成和排泄相关基因的mRNA表达水平,并利用Western blot检测肝XOD蛋白的表达水平,以从分子层面明确铁观音茶水提物对HUA的影响。病理切片显示,相比于阳性药物组,铁观音茶水提物组小鼠的肾和肝损害程度较轻;生化指标测定结果显示,铁观音茶水提物可降低血清尿酸水平,并且抑制XOD活性;从分子层面可以看出,铁观音茶水提物显著升高了尿酸重吸收转运体尿酸转运蛋白1(uric acid transporter 1,URAT1)和有机阴离子转运蛋白3(organic anion transporter 3,OAT3)的mRNA表达水平(P<0.05),显著降低了葡萄糖转运子9(glucose transporter 9,GLUT9)和有机阴离子转运蛋白1(organic anion transporter 1,OAT1)的表达水平(P<0.05)。虽然qRT-PCR和Western blot提示,XOD的mRNA和蛋白质的表达水平升高,但尿酸生成量却下降,推测可能是铁观音茶水提物中的某种成分使得无催化活性的XOD蛋白表达增加进而对XOD基因的转录表达造成一种正反馈。研究提示,铁观音茶水提物对小鼠高尿酸血症具有缓解作用,其缓解高尿酸血症的作用与抑制XOD活性、干预尿酸生成过程和刺激或抑制相关阴离子转运体mRNA的表达相关。

胶质母细胞瘤预后相关基因的数据挖掘分析

马胜男,张晓康,仪杨,张昭,姚婷婷,赵清辉,谢飞*
生物技术进展. 2020, 10 (3): 265;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2020.0025
全文: PDF (11605 KB)   ( 15 )
摘要
胶质母细胞瘤(glioblastoma, GBM)是恶性程度最高的颅内恶性肿瘤,目前临床上缺乏有效治疗药物,复发率高且预后差,开发新的抗GBM药物是目前临床上亟待解决的问题。为了筛选与GBM预后密切相关的基因,为寻找新的药物靶点提供线索,采用GEO2R工具从GEO数据库中的269个肿瘤组织和61个正常组织中初步筛选出差异表达基因,然后利用Cluster Profiler数据库进行基因功能富集分析,STRING及Cytoscape进一步筛选出37个差异表达基因,采用GEPIA交互分析对这37个基因在GBM肿瘤组织中的表达进行验证。为了进一步探索这些差异表达基因与患者预后的关系,研究中利用GEPIA工具对TCGA数据库中与患者预后相关的数据进行深入挖掘,最终发现PTTG1、RRM2、E2F7与患者中位生存期呈显著性负相关。研究筛选出的与患者预后密切相关的基因不仅可以为评估患者预后提供参考,同时也为开发新的抗GBM药物提供了潜在的靶点。

KIF26B在非小细胞肺癌发生发展过程中的表达与功能研究

李芳芳,穆登彩,杨春艳,王磊,沈昊,郑尚永*
生物技术进展. 2020, 10 (3): 273;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2019.0132
全文: PDF (13763 KB)   ( 13 )
摘要
驱动蛋白与肿瘤的发生有密切联系,但对 KIF26B驱动蛋白在非小细胞肺癌的表达和相关功能作用的研究甚少。为了探索KIF26B在非小细胞肺癌中的表达水平及潜在机制,通过干扰KIF26B后探索对非小细胞肺癌增殖、侵袭、迁移、细胞周期、凋亡以及相关蛋白表达量的影响。对mRNA TCGA 数据库信息分析得出,KIF26B基因在非小细胞肺癌中高表达。qRT-PCR 检测 KIF26B在几株常见非小细胞肺癌细胞系中的表达水平,筛选出 KIF26B在A549 和 NCI-H292细胞系中高表达。利用 RNA干扰技术(RNA interference, RNAi)敲低 A549 和 NCI-H292细胞的 KIF26B基因,通过CCK8、采用实时细胞分析仪、平板克隆及 Transwell 实验检测敲低 KIF26B基因后的生物学功能,免疫印迹法检测蛋白表达水平。结果显示,敲低KIF26B后A549 和 NCI-H292细胞增殖明显降低,侵袭及迁移能力明显减弱。敲低KIF26B后阻碍了A549 和 NCI-H292细胞从G1期向S期的转变,同时凋亡细胞明显增多,与之相关的细胞周期蛋白 D1、Bcl-2、E-cadherin和Vimentin的表达水平显著下调,同时活化的半胱天冬酶-3(active Caspase-3)和其剪切底物 PARP1 的剪切体(cleaved PARP1)表达水平显著上调。结果表明KIF26B可能作为非小细胞肺癌发生的促癌基因,参与了非小细胞肺癌的发生及发展过程。KIF26B有望成为非小细胞肺癌治疗的潜在靶点。

抗体滴定在血液细胞流式细胞术中的应用

张晓茹1,张明英1,刘怡宁1,付莉霞2,邢文1,周圆1*
生物技术进展. 2020, 10 (3): 284;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2020.0014
全文: PDF (6586 KB)   ( 40 )
摘要
流式细胞术(flow cytometry)可以实现高速、逐一的细胞定量分析和分选,是研究和诊断血液病的重要手段之一。但是由于不同实验所用细胞和实验条件不同,经常存在抗原阴性细胞非特异染色等问题。利用抗体滴定法,可通过计算、比较染色指数,得到使抗原阳性细胞群和阴性细胞群达到最佳分离效果的实验条件。为了优化血液细胞流式细胞术中荧光抗体染色的实验条件,以小鼠骨髓细胞为被标记细胞,选择利用非串联荧光染料FITC标记的大鼠抗小鼠CD11b抗体(FITC Rat Anti-Mouse CD11b)和串联荧光染料APC-eFluor780标记的大鼠抗小鼠CD11b抗体(APC-eFluor780 Rat Anti-Mouse CD11b)进行标记。通过计算不同浓度抗体标记小鼠骨髓细胞的染色指数进行抗体滴定,确定合适的抗体浓度区间,进而分析细胞数量、染色时间及固定步骤对抗体染色指数的影响,探究影响血液细胞抗体染色的关键因素。结果显示,FITC Rat Anti-Mouse CD11b和APC-eFluor780 Rat Anti-Mouse CD11b的浓度分别在0.156~2.500 μg·mL-1和0.25~1.00 μg·mL-1范围内染色指数较高,但是超出这个范围的抗体浓度会使染色指数降低;抗体浓度、染色时间一定时,FITC Rat Anti-Mouse CD11b和APC-eFluor780 Rat Anti-Mouse CD11b分别在细胞数量为1.56×105~5.00×106 cells·管-1和1.56×105~3.12×105 cells·管-1范围内染色指数较高,但是超出这个范围的细胞数量会使染色指数降低;抗体浓度、细胞数量一定时,对于FITC Rat Anti-Mouse CD11b,随着染色时间的延长,染色指数降低,而APC-eFluor780 Rat Anti-Mouse CD11b与之相反;通过比较固定前后染色指数的高低发现,FITC Rat Anti-Mouse CD11b和APC-eFluor780 Rat Anti-Mouse CD11b在固定后染色指数均显著下降(P<0.01和P<0.05)。研究结果提供了一种通过抗体滴定优化流式分析血液细胞的方法,并指出在特定实验中根据抗体滴定结果选择合适的抗体浓度、细胞数量、染色时间和固定步骤对标记血液细胞进行流式检测的研究至关重要。

羧基化石墨烯/半胱胺修饰金电极对多巴胺的电化学行为研究

高先娟1,汲霞1,王清路1,杜青青1,王凤丹1,王怀生2
生物技术进展. 2020, 10 (3): 292;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2020.0013
全文: PDF (1813 KB)   ( 30 )
摘要
为了基于羧基化石墨烯/半胱胺修饰金电极建立更为先进的多巴胺生物传感器,以定量检测儿茶酚胺类神经递质多巴胺,利用自组装技术将半胱胺修饰于金电极上,再利用1-乙基-\[3-二甲基氨基丙基\]碳酰二亚胺盐酸化物/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)交联剂将羧基化石墨烯固定在修饰后的金电极上制成多巴胺电化学传感器。先对修饰电极进行表征以检验其灵敏度,再利用循环伏安法研究该电极在多巴胺溶液中的电化学行为,包括检测条件的优化和传感器性能的测定。修饰电极表征结果表明,羧基化石墨烯/半胱胺修饰金电极提高了电极传递电子的能力,具有较高的灵敏度。经单因素实验得出,最佳检测条件为利用pH 6.00的0.30 mol·L-1磷酸盐缓冲溶液(PBS)配制多巴胺溶液,扫描速率设定为200 mV·s-1。在最佳检测条件下,制备的多巴胺电化学传感器电流的大小随着多巴胺浓度的增大而增大,在1.0×10-3~3.5×10-3 mol·L-1范围内呈现良好的线性关系,线性回归方程为I=8.120 6C+7.017,相关系数R2为0.999 5。且该传感器精密度好,稳定性强,具有一定的抗干扰能力。研究结果为药物盐酸多巴胺注射液中多巴胺含量测定提供了支撑。

基于钙基催化剂的生物质焦油催化裂解试验

黄圣博,解建华,甄帅,冯飞*,金良,张蕾
生物技术进展. 2020, 10 (3): 299;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2020.0015
全文: PDF (1168 KB)   ( 34 )
摘要
生物质气化技术是生物质高值利用的重要技术之一,然而却存在副产品焦油难以处理的问题。为了解决生物质气化过程中副产品焦油的问题,以钙基催化剂为床料,在流化床反应器内开展焦油催化裂解试验。结果表明,钙基催化剂对焦油裂解具有很好的催化作用,可显著提高焦油裂解效率;流化床的操作条件对生物质焦油的催化裂解过程产生了重要影响,即操作温度越高,焦油裂解效率也越高,加入适当比例的水蒸气可以提高焦油裂解效率,且能增大产品气的产量。研究结果显示,添加钙基催化剂后,理想的操作温度为850℃,水蒸气与焦油质量比例为5∶1。研究结果为焦油的再利用相关研究提供了参考。
技术与方法

2,4-D和干燥处理对谷子成熟胚离体再生体系的影响

李颜方,王高鸿,杜艳伟,赵根有,赵晋锋*
生物技术进展. 2020, 10 (3): 304;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2020.0004
全文: PDF (2697 KB)   ( 26 )
摘要
谷子离体再生体系不够稳定、转化效率低,已成为谷子功能基因研究和品种改良的瓶颈。为了建立谷子成熟胚稳定的离体再生体系,以当地高产优质的6个谷子品种成熟胚为外植体,以不同2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)浓度及对胚性愈伤的不同干燥处理时间为变量,通过单因素实验和正交实验考察各因素对谷子愈伤组织分化及成苗的影响。结果表明,晋谷21在2,4-D浓度为9 μmol·L-1、4 h干燥处理的条件下所建立的再生体系最好,分化率为64.35%,成苗率为29.06%。研究通过探索谷子组织培养的最适条件,为谷子高效稳定遗传转化体系的建立和利用基因工程手段进行品质改良提供了依据。

产油微藻的选育及其培养条件优化

张红兵,刘荟,史秀英,李会宣,范道春
生物技术进展. 2020, 10 (3): 311;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2020.0011
全文: PDF (6397 KB)   ( 39 )
摘要
为了利用微藻处理废水生产生物质燃料,实现治理环境污染和缓解化石能源短缺的耦合,需要筛选能够适应石家庄本地气候,生产状况良好且油脂产率较高的微藻藻株。从石家庄市自然河流中采样,经过BG11培养基分离纯化后筛选出10株微藻,利用SPASS 19.0软件对培养中的相关数据进行方差分析及LSD多重比较发现,自养条件下藻种DK-3生物量、总脂含量较其他藻株高,分别为:1.86 g·L-1、(10.23 ± 2.63) mg·L-1·d-1,经18S rDNA 鉴定为栅藻(Scenedesmus meyen),构建其系统发育树。利用Box-Behnken Design (BBD)设计耦合响应曲面法(RSM)探索藻种DK-3最佳异养培养条件,最终藻种DK-3最佳培养条件为葡萄糖20 g·L-1、K2HPO4·3H2O 90 mg·L-1、MgSO4·7H2O 200 mg·L-1(其他成分参考BG11培养基),经验证在此培养条件下,经240 h培养后生物量为5.47 g·L-1,油脂产量为1.28 g·L-1,比对照组生物量3.37 g·L-1提高了62.31%,因此,藻种DK-3具有较高的研究潜能。

发酵法生产制备番茄红素的工艺研究

王英燕,陈文娜*,贾存江,房树标,秦斌,朱正乔
生物技术进展. 2020, 10 (3): 320;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2019.0124
全文: PDF (7032 KB)   ( 12 )
摘要
番茄红素是一种类胡萝卜素,存在于多种果蔬中,具有较好的抗氧化、抗衰老、提高免疫力等功能,被广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。然而,传统的提取方法番茄红素产量低、成本高且受制于原料来源,化学合成法存在安全隐患。微生物发酵法因具有工艺简单、生产效率高、生物活性与天然植物提取物一致等优点,逐渐受到关注。基于此,以番茄红素产量为响应值,在单因素实验的基础上利用响应面法优化代谢控制条件,考察正负菌株接种比例、代谢流抑制剂和外源性植物油对番茄红素产量的影响。结果表明,最优条件为三孢布拉氏霉菌负正菌株接种比例6∶1,番茄红素环化酶抑制剂2,6-二甲基吡啶添加量0.09 g·L-1,以3.57 g·L-1大豆油为外源性植物油辅助发酵,在该最优条件下发酵液中的番茄红素产量达1.51 g·L-1,菌体生物量51 g·L-1。研究结果显著提高了发酵菌体生物量,促进了番茄红素的生物合成转化率,为番茄红素的工业化生产提供了理论基础。

牛樟芝固态发酵菌丝体三萜及多糖提取工艺优化研究

邓春萌1,王哑倩1,吴美媛2*
生物技术进展. 2020, 10 (3): 328;  doi: 10.19586/j.2095-2341.2020.0010
全文: PDF (1024 KB)   ( 28 )
摘要
为研究牛樟芝固态发酵菌丝体中三萜和多糖的最佳提取工艺,选取浸提时间、料液比和提取温度3个因素,分别设置3个水平,以三萜和多糖得率为指标,并采用正交试验法进行分析。结果表明,三萜的最佳提取工艺条件为:浸提时间3 h、料液比1∶30 (g·mL-1)、温度70 ℃,在此条件下,得率为3.43%;多糖的最佳提取工艺为:浸提时间2 h、料液比1∶20 (g·mL-1)、温度95 ℃,在此条件下得率为4.71%。研究结果为牛樟芝固态发酵菌丝体中三萜和多糖的提取工艺提供了参考。
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