由禾谷镰孢(Fusarium graminearum)引起的小麦赤霉病作为小麦上重要的真菌病害之一,其能够产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)等真菌毒素,不仅影响小麦的品质,造成小麦严重减产,还严重威胁人畜健康。研究表明,在禾谷镰孢侵染小麦早期,效应蛋白以及DON毒素发挥着重要作用。综述总结了禾谷镰孢的致病机制、与小麦互作过程中效应蛋白和DON毒素的分子作用机制等方面的研究进展,并对未来致病基因的有效利用进行了展望,以期为今后禾谷镰孢-小麦的互作机制研究以及小麦赤霉病的防治提供理论参考。
镰刀菌引起的赤霉病和根腐病是威胁多种粮食作物安全生产的真菌病害,可引起粮食减产和谷物品质降低。田间受镰刀菌感染的谷物也会在仓储过程中造成粮食劣变和毒素污染等问题。镰刀菌通过形成侵染结构、合成细胞壁降解酶(cell wall degrading enzyme, CWDE)及毒素抵御宿主防御反应破坏植物组织完成侵染。毒素是病原真菌的重要致病因子,植物通过化学修饰和化学分隔等形式将毒素与基质结合、泵出胞外以降低毒素的植物毒性。通过杂交育种或转基因技术对解毒基因进行改良利用是防控镰刀菌病害及毒素污染的有效途径之一。综述了侵染过程中毒素等次生代谢产物在病原菌和植物互作及病害发展过程中的作用机制,以期为植物抗病育种和镰刀菌病害及毒素防控新策略的研发提供依据。
在全球人口增长和耕地减少的双重压力下,农业的可持续发展迫在眉睫。生物防治通过利用天敌、微生物等有益生物抑制害虫和病原体,展现出巨大的潜力,是现代农业病虫害防治的有效途径。概述了生物防治在农业可持续发展中的重要性及其在保护生物多样性和环境中的积极作用,详述了害虫天敌的应用、有益微生物防治植物病害、拮抗菌筛选技术的发展,以及组学技术和纳米技术的应用。最后,提出若干改进策略,旨在为生物防治相关研究和实际应用提供有价值的参考和指导,从而提高对生物防治技术的认识和应用,促进农业可持续发展。
微塑料(microplastics, MPs)通常是指粒径小于5 mm的塑料纤维、颗粒或者薄膜,其遍布于海洋和陆地的各个环境介质中,是生态系统中的主要污染物,可被生物吸收,产生生态风险和健康风险。由于生物法降解MPs具有成本低、环境友好等特点,拥有广阔的应用前景,是未来MPs降解的总发展趋势。综述了MPs对环境和生物造成的影响,并详细介绍了MPs对人体的潜在毒性,讨论了多种降解MPs的方式(细菌、真菌、生物膜)和机制,以期为进一步研究微塑料的生态风险和高效降解策略提供科学参考。
近年来,通过科技创新与推广绿色有机种植技术等手段,食用菌的品质和附加值明显提升。但是,同质化严重的问题也导致食用菌产业面临升级和结构调整等现实问题。同时,随着社会经济的发展,“低碳”“绿色”“循环”等发展新理念对产业提出了更高的要求。概述了食用菌合成生物学的研究进展及其在该领域的创新应用,希望能够将这一快速发展的领域纳入我国及其他国家的食用菌技术变革的新赛道中。重点讨论了以食用菌为基础的循环经济、人类健康和药学、替代蛋白、替代皮革、污染治理以及航空航天等应用领域发展的难点,并提出了利用合成生物学解决这些问题的应对措施。希望未来使用食用菌合成生物学可以更好地推动可持续的社会经济和生态发展。
维吾尔族药材(简称维药)苦白蹄是一种常用的民族药材,主要源自多孔菌科拟层孔菌属中的苦白蹄Fomes officinalis (Vill. ex Fr.) Ames的子实体。详尽考证了维药苦白蹄的名称、基原、药性、功效及其复方制剂,系统整理了从苦白蹄中分离并鉴定出的三萜酸类、甾醇类、芳香类、倍半萜类及其他化学成分,并对维药苦白蹄进行了现代药理学分析。现有研究表明,维药苦白蹄具有抗肿瘤、抗氧化、调节免疫、止咳祛痰、抗阿尔兹海默病及抗菌、抗炎、抗衰老等多种药理作用。鉴于苦白蹄丰富的药用价值及其巨大的开发潜力,总结了其本草考证、化学成分及现代药理研究的进展,旨在为维药苦白蹄的临床应用与开发提供参考。
金针菇(Flammulina filiformis)是一种著名的药食两用真菌,具有良好的开发应用前景。高效稳定的遗传转化体系是其进行基因功能研究的关键技术。农杆菌介导的转基因方法是目前金针菇遗传转化的重要方法之一。系统综述了转化受体、农杆菌菌株、双元载体、乙酰丁香酮和共培养时间等因素对金针菇遗传转化效率的影响,总结了农杆菌介导的转化技术在金针菇基因功能研究中的应用进展,并就该技术存在的问题和应用前景作简单的探讨,以期为今后建立高效的农杆菌介导的金针菇遗传转化系统提供参考。
研究旨在探讨矿质元素和植物激素对超群羊肚菌菌丝生长和多糖产生的影响。以超群羊肚菌菌株为测试材料,以该菌株在不同质量浓度培养基上生长的菌落直径为考察指标,探究矿质元素和植物激素质量浓度对羊肚菌菌丝生长的影响;再从上述浓度梯度中选取菌丝生长较优的质量浓度,配置成培养基对羊肚菌进行培养,测定其多糖含量。结果显示,CaSO4在一定的浓度范围内对羊肚菌菌丝的生长起到促进作用,在质量浓度为10 g·L-1时促进作用最为明显;低浓度MgSO4(<0.1 g·L-1)对羊肚菌的菌丝生长起到促进作用,质量浓度为0.01 g·L-1时促进作用最明显,浓度过高则出现抑制且随质量浓度升高抑制作用越明显;植物激素水杨酸对羊肚菌的生长无明显作用;适量质量浓度(0.005~0.05 mg·L-1)的茉莉酸甲酯能促进羊肚菌菌丝的生长。一定质量浓度的CaSO4(10 g·L-1左右)可以促使羊肚菌产生胞外多糖;MgSO4质量浓度越高,羊肚菌胞外多糖的总量越高。适量质量浓度的CaSO4、MgSO4和茉莉酸甲酯都能促进羊肚菌菌丝的生长,水杨酸对羊肚菌的生长无影响。CaSO4对羊肚菌产生胞外多糖表现为双重作用,既可以抑制羊肚菌中胞外多糖产生也可促进其产生;MgSO4对胞外多糖的产生则表现为促进作用。
以黑木耳(Auricularia heimuer Dai13782)的基因组作为参考框架,利用NCBI数据库中收录的皱木耳SS5、黑木耳B14-8、毛木耳CCMJ2827及毛木耳ACW001等菌株的基因组为测试数据,通过一系列生物信息学工具(如Bwa、Samtools、Bcftools)分析了黑木耳及近缘种共5个菌株之间的基因组变异情况。利用Tassel 5软件,构建了包含5个菌株在内的亲缘关系矩阵,利用R语言中的Pheatmap包,对这一矩阵进行了可视化处理,直观地展示了这5个菌株之间的亲缘关系。采用VCFtools-0.1.16软件,通过设定300 bp的滑动窗口,筛选出其中单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)数量等于或大于50的丰度SNP(abundance SNP, aSNP)区域。利用Primer 3软件,针对这些aSNP区域设计了47 407对引物。经过e-PCR的严格筛选,发现1 020对引物符合实验设定,涉及8个aSNP区域,每个区域保留1对特异引物,分布在参考基因组的6个重叠群区域。以常用的ITS和LSU作为参考标记,以aSNP标记验证分析13个黑木耳菌株的遗传亲缘关系。结果显示,aSNP标记揭示的系统发育关系大体上与ITS、LSU标记结果一致,甚至能更细致地区分亲缘关系很近的黑木耳菌株。总体上反映出黑木耳菌株与毛木耳亲缘关系相对较近,与皱木耳关系最远,该结果与基于全基因组SNP揭示的亲缘关系结果基本一致,侧面证实了基于aSNP序列分析结果的可靠性。实验开发的aSNP标记序列区间含有丰富的变异位点,有望作为传统ITS、Rpb2、Ef1α等靶标分析序列的有益补充,为黑木耳等种质资源的系统发育及遗传鉴定提供助力。
暴马桑黄(Sanghuangporus baumii)作为一类大型药用真菌,不仅是中国传统中备受推崇的名贵中药材,更随着近年来菌类栽培学研究的迅猛发展,已经成为人工种植桑黄的主要菌种。现代研究发现,暴马桑黄中含有的黄酮类、多糖类、多酚类和萜类等多种化学成分,具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎、保肝和抗肝硬化等药理活性。系统整理了暴马桑黄中抗肿瘤活性成分的提取与分离方法,总结了暴马桑黄抑制肿瘤细胞的作用机制,以期为暴马桑黄在医药领域的研究与应用提供理论参考。
为筛选适用于大球盖菇采后品质提升的干制技术,探究了热泵干制和射频干制技术对大球盖菇风味成分含量及品质的影响。不同干制技术对大球盖菇样品风味成分含量及品质影响较大。脂质、烷烃、杂环类物质是射频干制的大球盖菇样品中的主要挥发性化合物,醛酮醇类物质是热泵干制的大球盖菇样品中的主要挥发性化合物,挥发性成分主要富集在初级醇类、酮类、杂芳香族化合物的合成代谢通路上。甜味、鲜味氨基酸是两种干制样品中的主要氨基酸种类,其中,谷氨酸、丝氨酸、丙氨酸和缬氨酸等是主要氨基酸;热泵干制样品中滋味成分核苷酸、氨基酸、有机酸总量及等鲜浓度值均高于射频干制样品。热泵干制样品鲜甜味滋味成分的电子舌及挥发性硫化物和芳香族化合物的电子鼻响应信号更高。大球盖菇干品的风味成分、感官及质构分析结果显示,热泵干制技术更有利于大球盖菇干品形成愉悦风味和较好品质外观,该技术有望进一步推广应用于大球盖菇采后品质提升。
桑树在我国种植广泛,每年修剪下来的枝条利用率低。桑枝木屑中含有的纤维素、半纤维素、木质素等成分,是食用菌生长的理想基质原料。研究不同桑枝木屑添加量复配其他基质成分对茶树菇(Agrocybe aegerita)菌丝生长状态、子实体产量、形态、生物学效率及经济效益的影响,可为新型栽培基质的应用提供理论依据。以茶树菇为试材,按20%、40%、60%和80%不同添加量的桑枝木屑进行栽培试验,不添加桑枝木屑的处理作为对照组(CK)。结果显示,添加不同比例桑枝木屑复配的配方均促进了菌丝生长,提高了子实体产量和生物学效率。当添加量为80%时,生物学效率比CK提高了17.06%,投入产出比为1∶2.25。在这项研究中,使用桑枝木屑栽培茶树菇,降低了生产成本,提高了生物学效率及投入产出比,增加了茶树菇栽培的原料供应,减少了桑枝对环境造成的污染和资源浪费。
香菇(Lentinula edodes)作为我国重要食用菌,具有悠久的栽培历史,如今在全球广泛应用于食品和药用领域。香菇富含生物活性多糖,其中β-葡聚糖的含量尤为丰富。自20世纪70年代以来,人们发现香菇多糖的抗癌生物活性之后,针对香菇多糖的活性研究从未停止。研究表明,香菇多糖具有多种显著的生物活性,涵盖抗氧化、抗肿瘤、抗衰老、抗炎、免疫调节、抗病毒、保肝以及降胆固醇等功效。香菇多糖的分离提纯方法、化学性质与生物活性一直备受世界各地学者的密切关注。基于前人的工作基础,全面总结了香菇多糖的最新研究进展,包括香菇多糖的分离方法及不同分离方法对其结构活性的影响、结构特征与多糖生物活性的关系以及香菇多糖在发挥生物活性时的作用机制等内容,期望为香菇多糖在医疗和功能性食品领域的进一步应用提供有价值的信息参考。
为了探究不同保存方式对香菇、金针菇、杏鲍菇、银耳等四种常见食用菌菜品中亚硝酸盐及细菌数量的影响,对加工后的食用菌菜品在不同温度和时间下的亚硝酸盐含量和细菌数量进行了测定。具体而言,将这四种食用菌菜品分别保存在4 ℃和22 ℃的环境中,并在0、12、24、48和72 h的时间点进行取样,测定亚硝酸盐含量、硝态氮含量及细菌数量。实验结果显示,在22 ℃保存72 h后,香菇、金针菇、杏鲍菇、银耳菜品与4 ℃保存相比,亚硝酸盐含量显著升高,而硝态氮含量显著下降,但食用菌菜品中亚硝酸盐含量均处于国家标准规定的20 mg·kg-1的安全范围内。同时,在保存72 h后,香菇、金针菇、杏鲍菇、银耳菜品在22 ℃下的细菌数量更多。从时间维度看,为了保证食用菌菜品的品质和安全性,建议尽快食用新鲜食用菌菜品,如需保存,则更推荐置于4 ℃的冰箱中保存。
市场中肉类食品掺假的复杂多样化使得监管机构对动物源性成分鉴定的便捷性、准确性、灵敏性要求越来越高。尤其是市场上经济价值较高的牛肉类产品已成为制假的重灾区,迫切需要建立一种快速、高效的牛源性成分分子检测方法。基于此,以牛组成型表达基因β-actin为靶基因设计并筛选了几组牛特异性扩增的引物和探针组合,经过灵敏度检测和特异性验证,建立了一种牛源性成分实时荧光重组酶聚合酶扩增技术(recombinase polymerase amplification, RPA)快速检测方法。通过优化试剂配比,提高了一步法提取牛肉制品DNA的效率,同时将PRA技术与胶体金免疫试纸条显色技术相结合实现了检测的便捷化和结果的可视化。实际应用结果表明,研究建立的牛源性RPA检测方法能够特异性地检测牛源性成分,且最低检测灵敏度可达到14.8个拷贝,通过胶体金免疫试纸条得到的可视化结果的准确性和灵敏度与实时荧光RPA相同。该方法特异性强、灵敏度高,整个过程在25 min内即可完成,极大缩短了检测时间。
真菌Simplicillium lanosoniveum已被报道具有多种生物学效应,往往被用作生物防治。然而,有关其液体发酵的研究却很少。通过形态学和系统发育分析,鉴定了1株从发网菌属中分离出的丝孢真菌SL001,即S. lanosoniveum。以菌丝生物量和胞外多糖产量为指标,通过单因素和正交实验优化发酵培养基的组成和比例,以阐明液体发酵S. lanosoniveum的最优培养条件。结果表明,在麦芽糖40 g·L-1、蛋白胨3 g·L-1和KH2PO4 1 g·L-1的营养条件下,S. lanosoniveum的菌丝生物量和胞外多糖产量最高,对S. lanosoniveum菌丝生物量的影响程度由大到小依次为麦芽糖>蛋白胨>KH2PO4。最后,根据营养需求对培养条件进一步优化。结果显示,最佳培养条件为麦芽糖40 g·L-1,蛋白胨3 g·L-1,KH2PO4 1 g·L-1,培养温度28 ℃,pH 5.5,转速150 r·min-1,装液量80 mL/250 mL,接种量6%。在最佳培养条件下,菌丝生物量和胞外多糖可达到最大值1.69 g·100 mL-1和3.968 mg·ml-1,与对照组相比有显著差异(P<0.01)。通过单因素和正交实验得到真菌S. lanosoniveum的最佳液体发酵条件,为进一步研究S. lanosoniveum的抗菌作用和工业化生产提供了理论依据。
随着新兴技术的不断发展,传感器和人工智能技术的应用让病原体检测更加便捷、快速和准确。然而,目前对于传感器和人工智能技术在病原体检测中的综合应用研究尚比较缺乏。对病原体检测技术进行了综述,包括传统的培养技术、分子检测技术和免疫检测技术,重点总结了基于传感器和人工智能图像识别技术的病原体检测方法,并介绍了它们各自的优势和特点,以期更清晰地了解各种病原体检测技术的优势,把握未来病原体检测技术的发展方向。
目前,簇状规则间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeat, CRISPR)相关蛋白Cas9系统(CRISPR/Cas9)已经成为提高真核生物基因组编辑效率的主要技术。然而,对于像罗非鱼这样繁殖周期较长的物种,CRISPR/Cas9技术由于低纯合效率,在进行大规模遗传筛选研究时面临一定的困难。为了解决这一问题,以罗非鱼为模型,以SLC24A5基因为例,开发了一种高效的CRISPR/Cas9方法,能够在注射的胚胎中以相对稳定的概率直接实现F0代的双等位基因敲除。具体而言,采用两个高效的gRNA进行混合,Cas9蛋白的浓度为800 ng·μL-1,Cas9蛋白与gRNA的质量比例为4:1,注射剂量控制在1 nL,即800 pg的Cas9蛋白和200 pg的gRNA。这一敲除技术使得在新吉富罗非鱼(Oreochromis niloticus)的F0代注射胚胎中,能够直接产生表型外显率(Lv.1、Lv.2、Lv.3和Lv.4)为71%的个体,其中显著表型外显率(Lv.1和Lv.2)为17%。这一技术突破为罗非鱼的遗传筛选提供了便利和高效的手段。
发根农杆菌侵染植物诱导产生分枝呈毛状、生长迅速的不定根,通常称为毛状根。毛状根具有生长快、遗传性稳定、不需要外源激素也能自主生长、能够合成次生代谢产物等特点,通过优化培养条件可以实现提高次生代谢物产量的目的。简要阐述了发根农杆菌诱导植物形成毛状根的机理,着重介绍了毛状根合成次级代谢产物的影响因素以及近5年毛状根在合成次生代谢产物、环境修复和植株再生方面的应用,并对毛状根培养过程中存在的问题进行总结,旨在为毛状根相关研究和应用提供参考。