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禾谷镰孢的致病机制及其与小麦的分子互作
杨青, 牛刚, 康建刚, 王晨芳, 段凯莉
2024, 14 (5): 738-744.
摘要2029)   HTML9)    PDF (550KB)(171)   

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。

镰刀菌毒素在植物与病原菌互作过程中的作用
王立雯, 王江坤, 王冰冰, 徐剑宏, 史建荣, 刘馨
2024, 14 (2): 182-188.
摘要2006)   HTML10)    PDF (1355KB)(232)   

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。

农业生物防治技术的现状及改进策略
吴焕振, 杨野, 崔秀明, 刘源
2024, 14 (5): 697-711.
摘要1763)   HTML16)    PDF (2146KB)(109)   

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。

微塑料及其生物降解研究进展
吕家硕, 任衍棋, 徐湘敏, 张译文, 刘晓晖, 刘成珍
2024, 14 (5): 768-775.
摘要1743)   HTML7)    PDF (571KB)(117)   

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。

农业基因编辑产品检测动态及发展趋势
王晶, 关海涛, 张晓磊, 王堡槐, 刘宝海, 温洪涛
2024, 14 (5): 712-723.
摘要1509)   HTML7)    PDF (935KB)(74)   

基因编辑技术是重要的生物育种技术之一。随着生物育种产业化的高速发展,农业基因编辑产品呈现快速增长态势,然而其标识溯源检测技术的研发速度难以匹配知识产权保护和安全监管的需求,严重制约了产业的发展,亟需研发与现行检测体系相适应的基因编辑产品检测技术与方法。从主要的基因编辑系统和技术优势、靶点编辑类型着手,分析了不同类型基因编辑产品检测技术的特征和优缺点,提出了检测技术创新、检测与评价技术融合、监管技术体系细化三方面建议,以期为农业基因编辑产品标识、溯源技术研究提供参考,为完善我国农业生物技术产品监管体系提供技术支撑。

CRISPR/Cas系统在斑马鱼中的研究进展
王阿利, 刘江东
2023, 13 (4): 485-491.
摘要1421)   HTML15)    PDF (506KB)(282)   

斑马鱼是生物学中十分重要的模式生物,可作为基因功能分析、人类疾病病理学研究和新药研发的有利工具。它具有易于控制操作、与人类进化关系相近的优势,目前已经开发了多种斑马鱼模型用于研究人类相关疾病。聚集的有规则间隔的短回文重复序列及其关联蛋白(the clustered regularly interspaced short palindromic repeats and CRISPR-associated proteins,CRISPR/Cas)技术的出现,大大降低了斑马鱼基因编辑的复杂性。主要描述了CRISPR/Cas系统的基本原理、技术革新,总结了CRISPR/Cas系统在斑马鱼基因敲除或敲入、活细胞成像、转录调控、多重靶向、建立疾病模型中的重要作用,以期为探究CRISPR/Cas系统在斑马鱼基因组学研究中的应用提供一定思路。

黄曲霉毒素降解技术研究及应用进展
李雨薇, 吕家硕, 于一凡, 刘晓晖, 刘成珍
2023, 13 (6): 853-862.
摘要1299)   HTML7)    PDF (849KB)(156)   

黄曲霉毒素是由多种曲霉属真菌产生的强致癌物,在多种恶劣环境中有极高的稳定性,该毒素分布广泛,与人类和动物接触可能性较大,因此也被认为是人类和动物最重要的饮食风险因素之一。此外,在降解黄曲霉毒素的过程中仍有可能会产生其他有毒物质,加之某些降解技术可能会破坏营养物质的结构,从而降低产品质量。黄曲霉毒素污染问题给全球卫生体系和食品工业造成了巨大负担。尽管降解黄曲霉毒素的方法多种多样,但仍未能找出一种比较完美的方法解决黄曲霉毒素的污染问题,因此寻求一种高效安全的黄曲霉毒素降解技术成为当代科研工作者研究的热点。综述了黄曲霉毒素的致毒机理、常用的降解方法及其优缺点,系统总结了生物法和新型纳米材料在黄曲霉毒素降解中的研究进展。目前使用生物技术手段和新型纳米材料降解黄曲霉毒素有着较高的生物安全性和高效性,因而未来可将黄曲霉毒素新型降解方法的研究聚焦于此,期望为科研工作者进一步开发黄曲霉毒素的降解方法提供助力。

虾蟹类动物社会等级研究进展
齐航宇, 都婷婷, 高权新, 唐琼英, 杨国梁, 易少奎
2023, 13 (6): 827-836.
摘要1235)   HTML11)    PDF (2013KB)(415)   

社会等级可以确定动物种群内的资源分配,减少群体间不必要的斗争,对动物的生存和繁殖都起着重要的作用。研究社会等级对提升虾蟹类动物的养殖产量有着重要的理论意义和应用价值,然而目前尚未见深入报道。综述了虾蟹类动物社会等级的类型,影响其社会等级形成的内部和外部因素,社会等级影响虾蟹类动物发生的行为变化以及信息素在动物社会行为中的作用机制。同时,对未来虾蟹类动物社会等级的研究进行了展望,旨在为深入探究水产养殖中虾蟹类动物生物学特点提供参考。

CRISPR/Cas9基因编辑技术在畜禽育种中的研究进展
贾名扬, 王磊, 陈俊峰, 张家庆, 闫祥洲, 邢宝松, 王璟
2024, 14 (4): 529-536.
摘要993)   HTML7)    PDF (554KB)(216)   

CRISPR/Cas9是一种高效、精准的基因编辑技术,在畜禽基因编辑领域已取得了广泛应用。简述了CRISPR/Cas9技术在猪、牛、羊及禽类遗传育种方面的研究进展和应用情况,总结了该技术在育种应用方面所面临的问题,并对其未来发展趋势进行了展望,以期为未来该技术在畜禽育种领域的应用提供参考。

基因编辑技术在植物启动子编辑中的研究进展
盖思宇, 陈子奇, 夏涵超, 赵仁贵, 刘相国
2023, 13 (3): 321-328.
摘要927)   HTML46)    PDF (571KB)(1936)   

植物基因的表达决定了植物的表型特征,而基因的表达受启动子的直接调控。启动子作为基因的一个组成部分,控制着基因表达(转录)的起始时间和表达程度。利用基因编辑技术对启动子进行定向编辑之后,会因为基因序列特有的重组排列、顺式表达等因素使得植物中的某个或某些基因的表达模式发生改变,进而影响基因功能。这些改变最终直接或间接地改变了植物的外在表型特征,而一些正向改变会对植物的品质起到优化和改良作用。综合近几年基因编辑技术对启动子的研究,主要从启动子的构成与分类、基因编辑技术和启动子编辑的研究进展这3个方面对启动子的编辑在植物中的应用进行了概述和总结,以期为启动子编辑技术应用于植物改良提供参考。

海洋链霉菌次级代谢产物研究进展
陈巧莉, 黄杰, 陈森瑜, 潘少婷, 唐灵芝, 洪璇
2023, 13 (6): 844-852.
摘要646)   HTML14)    PDF (1659KB)(699)   

链霉菌作为最高等的放线菌,广泛分布于多种生态环境中,具有复杂而独特的形态分化周期和强大的次级代谢能力。链霉菌的次级代谢产物具有抗感染、抗肿瘤、抗炎抗氧化、免疫调节等生物活性,是天然活性产物的主要来源之一。近年来随着对海洋资源的开发,许多新型的海洋链霉菌及其丰富的次级代谢产物被发现。从海洋链霉菌的生物活性物质、育种和发酵培养3个方面综述了海洋链霉菌次级代谢产物的研究进展,以期为缩短海洋链霉菌的发酵周期,提高次级代谢产物产量活性以及开发新型的海洋药物等提供参考和借鉴。

转基因抗虫棉研究进展
张安红, 肖娟丽, 赵战胜, 王志安, 刘圆, 罗晓丽
2023, 13 (5): 657-662.
摘要524)   HTML105)    PDF (512KB)(566)   

棉花是我国重要的经济作物,虫害对棉花生产造成巨大损失,而转基因技术培育抗虫棉为害虫防治提供了一个行之有效的方法。从转苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因棉花、RNAi转基因抗虫棉花、基因编辑创制抗虫棉花、转次生代谢物基因与棉花抗虫性的相关研究等方面对近年来转基因抗虫棉的研究进展进行了综述,以期为进一步研究转基因抗虫棉提供方向和参考。

Piezo1在癌症中的作用研究进展
安外尔·约麦尔阿卜拉, 孙莉莉, 布尔兰·叶尔肯别克, 郭文佳
2023, 13 (5): 712-717.
摘要482)   HTML16)    PDF (1675KB)(731)   

Piezo1是机械敏感压电离子通道家族的成员,能够将各种机械刺激转换为电化学信号。在几种恶性肿瘤中Piezo1作为致癌介质起重要作用,它通过多种机制介导多种癌细胞的增殖、迁移和侵袭。多项研究表明,Piezo1的表达与衰老和癌症患者的临床特征有关,使Piezo1有望成为一种新的生物标志物。综述了Piezol的结构、Piezol通道的动力学特性及其在癌症中的作用,以期为Piezo1用于多种癌症的诊断和预后判断以及作为肿瘤生物标志物和治疗靶点提供参考依据。

病原微生物检测技术研究进展
张春雷
2024, 14 (2): 189-195.
摘要432)   HTML36)    PDF (1185KB)(363)   

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。

细胞焦亡分子机制及其调控
韦双, 高维崧, 窦金萍, 赵泽鹏, 刘兴健, 李轶女
2023, 13 (6): 868-874.
摘要408)   HTML10)    PDF (1067KB)(265)   

与基因相关的细胞死亡途径统称为细胞程序性死亡,细胞焦亡是一种新近发现的依赖炎性半胱天冬氨酸酶,并且伴随炎症反应的细胞程序性死亡方式。细胞焦亡的生物学特征、发生与调控机制都区别于其他细胞死亡方式。简要概述了细胞焦亡的研究历史,并从非编码RNA、细胞应激、受体蛋白和化学物质4个方面详细介绍了细胞焦亡的影响因素和调控机制,以期明确细胞焦亡在先天免疫中的角色。

酵母生物活性物质及其化妆品功效研究进展
鲍佳生, 潘丙珍, 乔栖梧, 刘慧智, 潘素华
2023, 13 (3): 345-352.
摘要359)   HTML14)    PDF (592KB)(360)   

随着《化妆品监督管理条例》及其配套文件的实施,对化妆品原料安全性和功效性都提出了更具体的要求。酵母能够合成多种生物活性物质且安全性高,利用酵母来获取化妆品功效原料已成为化妆品行业的创新突破口。概述了酵母作为细胞工厂生产活性糖类、多肽类、萜类、维生素、多酚类等天然产物方面的研究进展,梳理总结了酵母提取物以及酵母相关生物活性物质的美白、保湿、舒缓、防晒、抗皱等多种化妆品功效,并展望了酵母在化妆品原料领域的开发和应用前景。

湿性愈合研究进展
刘子怡, 张旭娟, 蔡子松, 马晨, 刘梦昱, 赵鹏翔
2023, 13 (4): 534-541.
摘要344)   HTML10)    PDF (1258KB)(942)   

创面愈合是从组织破损恢复至原形态功能的过程,包含凝血、炎症、增殖、重塑多个阶段。常规的创面愈合多为干性愈合,以血小板凝集形成血痂覆盖于创口表面为特征,并易于形成疤痕。创面湿度过高,则造成慢性难愈创面。湿性愈合疗法通过维持合适的湿度改善创面微环境,促进多种细胞、因子的协同作用,提高了创面愈合速度和效果,避免了创面结痂并减少溃疡面的形成,因而在临床治疗中被广泛应用。对湿性愈合的发展、湿性疗法的治疗机制进行了综述,总结了以湿性愈合理论为基础的医用敷料的临床应用,并对湿性愈合疗法的未来发展方向进行了展望。

孤独症谱系障碍实验模型研究进展
方靖靖, 黄昆仑, 仝涛
2023, 13 (4): 509-523.
摘要330)   HTML15)    PDF (713KB)(339)   

孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder,ASD)是一种典型的由遗传或/和环境因素引起的异质性神经发育障碍。ASD患者的主要特征是社交沟通障碍、语言沟通障碍和刻板行为。目前,ASD的发病机制尚不明确,缺乏有效的治疗方法。综述了近年来用于ASD研究的细胞模型和动物模型,包括PC12细胞、SH-SY5Y细胞、人诱导多能干细胞、淋巴母细胞系和原代神经元,以及非哺乳动物模型、产前丙戊酸暴露模型、BTBR特发性小鼠模型、母体免疫激活模型、基于ASD易感基因构建的啮齿类动物模型和非人灵长类动物模型,总结了现有的ASD细胞模型和动物模型的关键信息,重点阐述了各模型的优势、局限性、构建方法和重要注意事项,以期为探索ASD的发病机制和开发新的诊疗方法奠定基础。

植物毛状根研究及应用
邹凯
2024, 14 (3): 341-348.
摘要285)   HTML18)    PDF (557KB)(515)   

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。

机器学习在肠道菌群宿主表型预测中的应用
曹海涛, 朱静, 马云鹏, 崔兴华
2023, 13 (5): 671-680.
摘要283)   HTML28)    PDF (1625KB)(440)   

随着第二代DNA测序技术的发展,研究人员积累了大量的肠道菌群数据,研究表明肠道菌群与宿主健康状况存在密切联系,因此如何对复杂、高维的肠道菌群数据进行建模分析,是当前生物信息学研究中的重要挑战。人工智能的兴起为处理肠道菌群数据,揭示肠道菌群与宿主表型之间的复杂关系提供了可能。综述了现阶段肠道菌群与宿主表型之间的相关研究,重点介绍了常用的5种机器学习算法(线性回归、支持向量机、K-近邻、随机森林、人工神经网络)的理论原理及在相关研究中的应用,对预测宿主表型的机器学习算法选择提出了建议,并对该领域的未来发展进行了展望,以期为利用机器学习对肠道菌群宿主表型预测提供参考依据。