本期目录
生物技术进展
2020年 第10卷 第1期
发布日期：2020-01-25
进展评述
基于RNAi技术的转基因植物研究进展
黄春蒙,,朱鹏宇,王智,王晨光,杜智欣,魏霜4,张永江,付伟
2020 Vol. 10 (1):
1-9.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0106
摘要 (
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RNA干扰（RNA interference，RNAi）是指由双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA）诱发同源mRNA高效特异性降解的现象，在真核生物中普遍存在且进化保守。RNAi技术作为21世纪初的重大科学成就，目前被广泛应用于疾病防治、基因功能研究、植物改良育种等领域。RNAi技术常与转基因技术结合用于植物改良育种，通过不同的载体设计或作用途径来研发满足生产需要的农业生物技术产品。为了明确现阶段基于RNAi技术的转基因植物育种技术进展，综述了RNAi现象的发现和作用机制、转基因载体设计、小RNA（small RNA，sRNA）的递送方式等方面的研究进展，并阐述了基于RNAi技术的转基因植物的研究实例和商业化情况，以期为相关研究提供参考，从而发挥RNAi技术的最大应用价值，使之服务于新时代的农业发展。
基于RNAi技术的转基因植物监管现状及其面临的育种领域的挑战
黄春蒙,,朱鹏宇,王智,王晨光,杜智欣,魏霜4,张永江,付伟
2020 Vol. 10 (1):
10-14.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0126
摘要 (
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(1009KB)(
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RNA干扰（RNA interference，RNAi）在植物、动物和真菌的生长、发育、病毒防御和转座子失活中起着至关重要的作用。目前已成功利用RNAi技术培育出抗病虫和品质改良等具有优良性状的生物技术产品，为农业绿色发展提供了强有力的支撑。然而，目前RNAi的相关机制尚未完全明确，基于RNAi技术的转基因植物面临着一些亟待解决的问题，同时，对于RNAi转基因植物应用的安全高效监管也需进一步完善。基于此，对RNAi转基因植物的监管现状及其面临的育种上的挑战进行了综述，并对存在的问题提出了解决建议，以期为RNAi技术进一步应用于农业植物改良育种提供新思路，并为其监管评价提供依据。
氢气生物学作用的生物酶基础
马雪梅,张鑫,谢飞,赵鹏翔,张昭,仪杨,张晓康,马胜男,李秦剑,吕宝北,刘梦昱,YAO Mawulikplimi Adzavon,孙学军,李英贤
2020 Vol. 10 (1):
15-22.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0002
摘要 (
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(2985KB)(
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氢气具有广泛的生物学功能，近年来逐渐引起广泛关注。但是氢气发挥生物学作用的机理一直都有争论，制约了氢生物学的进一步发展。现在被广泛接受的是氢气选择性与毒性自由基反应的理论，但是生理条件下氢气与自由基直接反应的证据并不充分，多数属于间接证据，无法区分氢气是与自由基直接反应还是影响了自由基的产生。氢气具有抗氧化作用，本团队研究表明，氢气不是在自由基产生之后去清除，而是减少自由基的产生，类似于在自由基产生之初就关上“开关”；氢气可以提高包括线粒体复合物Ⅰ、乙酰胆碱酯酶、HRP在内的生物酶的活性，可以影响线粒体膜电位和调节神经细胞膜电位，细胞膜的氧化还原酶类及离子通道等都受到氢气的调节，这表明氢气的作用可能是多靶点的主要基于酶学反应的过程，高等生物具有产生和利用氢气的氢化酶活性。主要探讨了氢气和自由基的关系以及氢气作用的生物酶学基础，以期为揭示氢气发挥生物学作用的机理提供参考。
创伤性脑损伤中神经炎症相关细胞的研究进展
赵清辉,罗秋丽,琚芳迪,何晋,姚婷婷,马胜男,寻治铭,赵鹏翔,谢飞
2020 Vol. 10 (1):
23-29.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0078
摘要 (
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创伤性脑损伤(traumatic brain injury, TBI), 亦称颅脑损伤或头部外伤, 专指由外伤引起的脑组织损害。然而，从轻度到重度的TBI，改善TBI患者预后的治疗方法都十分匮乏。神经炎症可引起脑外伤后急性继发性损伤，并与慢性神经退行性疾病有关，因此，系统了解参与TBI后神经炎性反应的细胞显得尤为重要。主要对TBI中参与炎症反应的细胞（如小胶质细胞、星形胶质细胞、少突细胞、中性粒细胞和淋巴细胞）的启动以及相互作用的最新研究进展进行了综述，以期为临床研究提供新的策略。
真菌漆酶及其介体系统：来源、机理与应用
徐鑫,张国庆,胡渤洋,刘子璐,孙悦
2020 Vol. 10 (1):
30-39.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0055
摘要 (
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漆酶是一类含铜氧化酶，广泛分布于植物、真菌、细菌、昆虫中，它们能够高效催化芳香族和非芳香族化合物氧化降解，并最终将分子氧还原为水作为副产物。一些小分子介体能够进一步提高漆酶的降解底物范围、催化效率和稳定性。它们与漆酶构成漆酶/介体系统（laccase mediator systems, LMS），能够更有效地降解非酚类、多环芳烃类等难降解化合物，在造纸制浆与漂白、染料脱色、环境脱毒等领域有着巨大的应用前景，成为近年来的研究热点之一。对漆酶的来源与功能、真菌漆酶结构与反应机理、介体类型与作用机理、LMS的应用进行了综述，以期为漆酶的应用研究提供参考。
异养硝化-好氧反硝化菌脱氮相关酶系及其编码基因的研究进展
张明霞,李安章,陈猛,徐帅帅,朱红惠
2020 Vol. 10 (1):
40-45.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0092
摘要 (
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水体氮素污染日益严重，如何经济、高效地去除水体氮素已成为研究热点。近年来，研究人员已从不同环境中分离到许多同时具有异养硝化和好氧反硝化功能的菌株，此类菌生长迅速，可在好氧条件下同时实现硝化和反硝化的过程，并可用于脱除有机污染物，是一类应用潜力巨大的脱氮菌。目前，异养硝化-好氧反硝化菌的脱氮途径和机制主要是通过测定氮循环中间产物或终产物、测定相关酶活性、注释部分氮循环相关基因及参考自养硝化菌和缺氧反硝化菌的氮循环途径等进行研究，其完整的氮素转化途径和氮代谢机制还需要进一步明确。总结了目前异养硝化-好养反硝化菌的脱氮相关酶系及其编码基因的研究进展，以期为异养硝化-好氧反硝化菌的理论研究及其在污水脱氮处理上的应用提供参考。
寡糖氧化酶研究进展
彤丽格,罗会颖,孟昆
2020 Vol. 10 (1):
46-52.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0091
摘要 (
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寡糖氧化酶（oligosaccharide oxidase）是一种新型氧化酶，属于辅助活性家族7（auxiliary activity family 7，AA7）。其可作用的底物范围较广，能够催化多种寡糖氧化成相应的醛酸，并在反应过程中产生过氧化氢。根据寡糖氧化酶的作用底物，可将已报道的寡糖氧化酶分为葡糖寡糖氧化酶（gluco-oligosaccharide oxidase，GOOX）、木寡糖氧化酶（xylo-oligosaccharide oxidase，XOOX）和壳寡糖氧化酶（chito-oligosaccharide oxidase，COOX）等。寡糖氧化酶用途广泛，可应用于食品、医药、饲料、生物燃料等多种领域。但目前国内外对寡糖氧化酶的研究较少。基于此，从基本酶学性质、分子结构、作用机理、酶分子改良及应用等方面对寡糖氧化酶进行了综述，以期为寡糖氧化酶的实际研究及应用提供参考。
生物技术生产丁酸的研究进展
王杰明,石雅丽,刘安礼,刘占英,兰辉,郝健霞,姚梽鹏,张清翠
2020 Vol. 10 (1):
53-59.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0058
摘要 (
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丁酸作为一种重要的化工原料，已经广泛应用于食品添加剂与医药等领域。目前，工业上生产丁酸主要是从石油中提取有机化合物进行化学合成。与有机化合物合成法相比，微生物发酵产丁酸的优势有：所用的原料来源非常广，发酵过程低能耗，不污染环境，而且可以持续添加原料发酵生产丁酸。因此，通过生物技术发酵生产丁酸越来越受到人们的重视。介绍了丁酸的性质、产丁酸菌株的特点、微生物发酵产丁酸的细胞代谢途径及其调控、发酵法生产丁酸的工艺运行方式和产丁酸菌株及其代谢产物的生理功能这五部分内容，以期为今后开展发酵法产丁酸的微生物基因工程改造以及生产工艺的优化提供参考。
研究论文
双重数字PCR在转基因大豆检测中的应用
刘晓,朱鹏宇,景小艳,李志红,张永江,李想,付伟,
2020 Vol. 10 (1):
60-66.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0077
摘要 (
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利用微滴式数字PCR(droplet digital PCR, ddPCR)平台建立针对MON87705、MON87769、DP356043三种转基因大豆中外源基因的双重PCR检测方法。利用双重数字PCR方法检测特异性、定量范围等参数，优化所用引物探针组合及实验体系程序，检测外源基因与内标准基因的拷贝数。结果表明，所用引物探针组合在数字PCR方法中仅对目标大豆品系有荧光信号，具有特异性，可用于转基因大豆品系的筛选与鉴别。检测了大豆的转基因成分含量，结果与材料标准品参数基本一致，并根据结果设定定量检测限为0.5%，定性检测限为0.05%，可满足低纯度样品检测的需求。双重数字PCR体系能够准确且稳定的满足实际检测需要，在实际应用上具有良好的发展前景。
西藏高原黄蘑菇的保鲜研究
许斌,朱雨婷,侯丽真,倪楠,扎罗4,王凤忠,李淑英
2020 Vol. 10 (1):
67-73.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0052
摘要 (
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为了延长黄蘑菇的保鲜期，利用酸性电解水（acidic electrolyzed water，AEW）、短波紫外线（short-wave ultraviolet，UVC）和臭氧（O3 ）对采后黄蘑菇进行单一和复合保鲜处理，观察黄蘑菇经保鲜袋包装和低温储藏后外观品质的变化，并检测其褐变度、硬度、失重率以及多酚氧化酶（polyphenoloxidase，PPO）、苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia-lyase，PAL）活性等指标数据。结果表明，UVC和O3处理均能够有效延长黄蘑菇的保鲜期，4 ℃冷藏可使黄蘑菇的保鲜期从10 d延长至42 d；而AEW并不适合用于含水量较少的高原黄蘑菇的保鲜，外来水分的带入反而会加速黄蘑菇的腐烂。研究结果对于黄蘑菇保鲜具有理论指导意义。
大鼠肝癌模型中Piwil4 、Mael 和Ddx4 基因mRNA和蛋白表达水平及其与肿瘤检测的关系
古丽米热·依米提,斯坎德尔·白克力,王延蛟
2020 Vol. 10 (1):
74-79.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0096
摘要 (
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PIWI和piRNA的表达水平与肿瘤类型密切相关。Piwil2 mRNA在肝癌中的表达量比肿瘤周围的肝脏组织的表达量高。PIWI/piRNA通路基因Piwil4 、Mael 和Ddx4 为候选癌基因，在多种癌组织中表达，而在肝癌组织中的研究尚无报道。为探讨Piwil4 、Mael 和Ddx4 基因在肝癌组织中表达水平变化的影响，建立了大鼠肝癌模型，并提取血清用ELISA方法检测肿瘤标记物，采用实时荧光定量PCR、蛋白质免疫印迹方法和免疫组织化学方法检测正常肝组织与模型组肝组织中Piwil4 、Mael 和Ddx4 基因mRNA转录和蛋白表达水平。结果表明，大鼠肝癌动物模型血清中肿瘤标记物含量明显升高。Piwil4 、Mael 和Ddx4 基因mRNA及蛋白在肝癌模型组织中高表达。研究表明，肝癌模型组织中Piwil4 、Mael 和Ddx4 基因表达水平有望作为肝癌检测的一种分子标志物。
Gac系统中gacS 基因的缺失对东湖假单胞菌HYS毒性的影响
游佳,桂哲,谢志雄
2020 Vol. 10 (1):
80-89.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0053
摘要 (
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细菌致病因子是细菌毒性的重要部分。Gac系统是细菌的一种全局性调控系统，调控着细菌多种毒性因子的产生。在前期研究中，首次从武汉东湖水域分离得到一株具备高产铁载体能力的革兰氏阴性菌——东湖假单胞菌（Pseudomonas donghuensis）HYS菌株。为了探索Gac系统对于HYS毒性的影响，首先通过氨基酸序列BlastP比对以定位HYS中Gac系统GacS蛋白的位置，经生物信息学分析，确定了HYS中存在Gac系统；再将来源于P. donghuensis HYS和铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）PAO1的gacS片段分别通过基因克隆回补至HYS的gacS基因敲除株ΔgacS中，并将获得的菌株喂食秀丽隐杆线虫，通过比较线虫的生存数量和生存天数来判断菌株毒性的强弱。结果表明，ΔgacS菌株毒性明显减弱，而2株回补菌株对线虫的毒性均有不同程度的恢复，说明HYS中的Gac系统参与了毒性调控途径，且P. aeruginosa PAO1的gacS片段也能在HYS中发挥一定的毒性调控作用。为了进一步探索ΔgacS菌株的减毒特性是否与HYS中毒力因子的丧失有关，利用脱脂牛奶平板检测菌株胞外蛋白酶的活性，并利用泳动运动平板、群集运动平板、蹭行运动平板检测菌株的运动能力，同时还对脂多糖、氢氰酸等代谢产物进行了检测。结果表明，相比于HYS，ΔgacS菌株的蛋白酶分泌完全消失，且3种运动能力相比HYS均显著下降（P<0.05）。此外，ΔgacS菌株的胞外脂多糖与氢氰酸的产量相比野生型HYS菌株也有不同程度的下降。而这些毒力因子表型在回补菌株ΔgacS/pBBR2-gacSHYS中均可恢复至野生型水平，且回补PAO1的同源gacS基因甚至可在一定程度上回补gacS的正调控毒性物质的功能。研究表明，潜在的动物致病菌——P. donghuensis HYS通过Gac系统正调控产生毒性因子，从而发挥对秀丽隐杆线虫的致死效应，这为将来生物体抵御HYS感染提供了理论基础。
TIG-Fc真核表达载体的构建及其对自然杀伤细胞功能的影响
李国华,高锦伟,周希胜,王霞,程伟华4
2020 Vol. 10 (1):
90-96.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0074
摘要 (
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(2778KB)(
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T细胞免疫球蛋白和免疫受体酪氨酸抑制性基序结构域\[T-cell immunoglobulin and immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif (ITIM) domain，TIGIT\]是一种新型的免疫抑制性受体，在机体的免疫调节网络中扮演着重要角色。为了进一步探究TIGIT对自然杀伤（natural killer，NK）细胞的免疫调节功能，构建了融合蛋白TIGIT胞外段（即TIGIT第1~135位氨基酸，以保留功能结构域IgV区，此胞外段简称为TIG）-人免疫球蛋白G3（immunoglobulin G3，IgG3）Fc段的真核表达载体，并对TIG-Fc融合蛋白的表达及其对NK-92细胞功能的影响进行了初步研究。利用分子生物学方法，将携带人TIG与人IgG3 Fc段的基因融合，然后插入真核表达载体pcDNA3.1(-)中，以构建重组质粒pcDNA3.1(-)-TIG-Fc。随后将重组质粒转染至人胚肾细胞HEK-293T中，通过流式细胞仪和Western blot检测TIG-Fc融合蛋白在293T细胞中的表达；再将重组质粒转染至NK-92细胞中，通过WST-1检测TIG-Fc融合蛋白对NK-92细胞增殖的影响，并利用ELISA法检测TIG-Fc融合蛋白对NK-92细胞分泌IFN-γ的水平的影响。结果成功构建了人TIG与人IgG3 Fc融合表达的真核表达载体，且TIG-Fc融合蛋白的表达能够显著抑制NK-92细胞的增殖和分泌IFN-γ的能力（P<0.05），为后期TIGIT的功能研究奠定了重要基础。
基于文献计量学的百合属植物研究态势分析
郎利新,窦晓莹,王欢,孔滢,白锦荣
2020 Vol. 10 (1):
96-107.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0003
摘要 (
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PDF
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基于Web of Science（简称WoS）核心数据库检索了1998—2018年间百合属植物文献，利用CiteSpace软件从国家、机构、作者、期刊以及高被引文章等方面进行了文献计量学统计分析。1998—2018年间共发表百合属植物文章1 058篇，2006年后中国发表文章数量居榜首并呈波动增长，中国科学院发表的文章数量在研究机构中排名第一。排名前2位的作者均来自荷兰瓦赫宁根大学。发文量及影响力最大的期刊是Scientia Horticulturae。发文量前10位的研究百合属植物的文章80%属于基础科学和技术科学，研究热点集中于形态学、细胞和分子生物学方向。近5年被引频次最多的高被引论文集中在百合属植物活性物质的功能验证、活性成分及其在营养健康方面的功效等方向，这些领域成为百合属植物研究的新趋势。
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