本期目录

生物技术进展

2020年第10卷第2期发布日期：2020-03-25

进展评述

miRNA参与植物胚和胚乳发育调控的研究进展
邢利娟，刘悦萍，王磊，徐妙云
2020 Vol. 10 (2): 109-116. DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0120
摘要 ( ) PDF (1204KB)( )
籽粒性状是构成产量的重要基础，是粮食产量的最终体现，也是育种最复杂的性状之一。籽粒主要由胚和胚乳组成，胚乳是积累和贮藏营养物质的场所，主要为胚的萌发和生长提供营养。胚乳细胞的发育、增殖和充实情况决定了籽粒的重量和品质。籽粒发育是一个非常复杂的生物过程，涉及许多基因的时空表达以及转录水平和转录后水平的调控。微小RNA（microRNAs，miRNAs）是一类内源性的非编码小RNA（21～24 nt），可通过靶向降解和翻译抑制在转录后水平调控植物基因表达。miRNA及其靶基因组成精密的调控网络参与籽粒的发育。基于此，概述了植物miRNAs的生成及作用机制，综述了miRNAs在植物胚和胚乳发育中的调控功能研究进展，以期为进一步鉴定与玉米籽粒发育相关的miRNAs并解析其调控功能提供更好的研究方向。

光生物反应器培养微藻研究进展
李磊, 张红兵, 李文涛, 李会宣
2020 Vol. 10 (2): 117-123. DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0115
摘要 ( ) PDF (1748KB)( )
微藻具有固定CO2和净化有机废水的能力，在环保、食品饲（饵）料、医药和生物能源开发等领域备受关注，但规模化培养及其产业化仍是研究的难点，亟待解决。就常用于大规模培养微藻的光生物反应器的特点和结构进行了综述。其中，封闭式微藻光生物反应器能够较好地调控藻种的培养条件、不易遭受污染，藻种的纯度容易控制，但培养规模小，生产成本较高；而开放式微藻光生物反应器无法精确控制藻种生长环境，但生产规模大、产量高、生产成本低，因此应用广泛。最佳的方法是综合两者优点，即首先利用封闭式微藻光生物反应器进行中试放大，大量繁殖藻种，然后投入开放式微藻光生物反应器内进行大规模商业生产，此方法有望成为微藻光生物反应器的发展方向，以期为微藻大规模培养提供参考借鉴。

系统生物学在认知功能障碍研究中的应用
徐奚如，张彪，顾晓群
2020 Vol. 10 (2): 124-129. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0005
摘要 ( ) PDF (1082KB)( )
认知功能障碍可导致患者日常生活能力、社会适应能力明显下降，严重影响患者的生活质量。根据近年来众多研究显示，认知功能障碍的发生发展与基因、蛋白质、微生物等内环境因素的失调和紊乱有关。基于系统生物学的研究，梳理了近年来国内外研究学者在代谢组学、蛋白质组学、基因组学和肠道微生物组学层面对认知功能障碍的研究，并对系统生物学在认知功能障碍中的应用前景进行了展望，以期为认知功能障碍相关研究提供参考。

激光捕获显微切割在肿瘤多组学研究中的应用进展
常文婧，赵彦艳
2020 Vol. 10 (2): 130-136. DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0101
摘要 ( ) PDF (1120KB)( )
当今社会，肿瘤因其高发病率和高死亡率成为威胁人类健康的重要疾病，研究者们对其发病机制及治疗手段的研究和探索也在不断深入。随着单细胞多组学测序技术的发展，肿瘤组织的异质性问题逐渐被研究人员所认识。为了解决这一问题，激光捕获显微切割（laser capture microdissection，LCM）技术应运而生。LCM技术是一种在显微镜直视下从器官或组织中准确获取某种特定的细胞群或单个细胞的样本收集技术。LCM技术结合多种分子生物学手段可以对异质性组织进行多组学研究，丰富了现有的肿瘤蛋白质组学、基因组学以及转录组学图谱，因此，LCM技术成为研究特异性表达及分子机制的有力工具，在肿瘤学领域得到广泛应用。基于此，对LCM的原理、优势及其在肿瘤多组学研究中的应用进行了综述，并对其未来可能的发展方向进行了展望，以期为肿瘤的研究和治疗提供新的思路。

PCR增强剂在核酸体外扩增检测技术的研究进展
徐蕾，肖桂清，盛晓菁，戚智青，刁勇
2020 Vol. 10 (2): 137-143. DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0105
摘要 ( ) PDF (1130KB)( )
在各种高致病性病原体、禽流感病毒、食源性微生物等引起的疾病随时大规模流行的背景下，利用聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，PCR）技术对第一例或第一波病例的快速实验室诊断显得尤为重要，同时发展出多种以PCR技术为基础的检测技术以便更加快速、高通量、敏感地对疾病进行诊断、预防或预测。然而，在实际病原体检测中，常常出现灵敏度低、准确性差的结果。PCR增强剂是在PCR及PCR衍生技术中添加的一类物质，其可从产率、特异性、灵敏度等方面提高核酸扩增性能，从而优化核酸检测，解决病原体检测的应用瓶颈，为第一例病原体检出节约宝贵的时间。结合以PCR为基础的核酸体外扩增检测技术对PCR增强剂在其中的应用、优缺点、作用机理进行介绍，以期为病原体核酸检测的实际应用提供一些参考。

Toll样受体3激动剂在疫苗佐剂中的应用进展
曹晓亚，徐福洲，郭杰，温彤，苏霞，周宏专，杨兵，崔一芳，郭芳芳
2020 Vol. 10 (2): 144-151. DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0116
摘要 ( ) PDF (2818KB)( )
模式识别受体（pattern recognition receptor，PRR）在先天免疫系统中起着至关重要的作用，是重要的宿主传感器，可识别入侵病原体所显示的病原体相关分子模式（pathogen-associated molecular pattern，PAMP）。PAMP是独立的免疫调节剂，且具有多种生化成分和特殊结构，逐渐被认为是许多现代疫苗的关键成分。Toll样受体（Toll-like receptor，TLR）3激动剂是一种合成的双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA），能够以与病毒感染相似的模式激活宿主免疫防御的多种通路。当与抗原适当混合时，TLR3激动剂可以用作PAMP-佐剂，以调节和优化抗原特异性免疫应答。基于此，主要讨论了TLR3及其激动剂的作用机制以及TLR3激动剂在疫苗佐剂中的应用进展，以期为动物疫苗的研究提供新的思路。

研究论文

应用高通量测序技术对我国东海带鱼肠道菌群的研究
刘铭，刘辉，李娜，陈潇，胡光春，刘岚铮
2020 Vol. 10 (2): 152-157. DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0130
摘要 ( ) PDF (2512KB)( )
带鱼（Trichiurus spp.）是我国东海区重要的经济鱼类，通过研究分析我国东海带鱼肠道内容物的菌群结构，了解其所携带的自身特有的病原微生物情况。采集我国东海海域捕获的带鱼，提取肠道内容物DNA，采用Ion S5TM XL高通量测序平台和生物信息学分析方法，构建10个样本的16S rRNA V3-V4区基因测序文库。结果显示，10个样本共得到 1 221 个OTU（operational taxonomic unit），分属28个菌门345个菌属。从门水平上看，柔膜菌门（Tenericutes）和变形菌门（Proteobacteria）丰度较高，分别为51.30%和29.58%；从属水平上看，支原体属（Mycoplasma）和弧菌属（Vibrio）占比较高，相对丰度分别为50.95%和13.79%。研究结果提示我国东海带鱼肠道内容物微生物菌群中支原体属含量可能较高，在食品加工过程中存在交叉污染的可能，相关生产过程需提高警惕并采取一定控制措施，同时为新病原的发现和防控提供了参考。

水相中氢气浓度检测方法的建立
张昭，魏娅楠，仪杨，马胜男，张晓康，马雪梅，张鑫
2020 Vol. 10 (2): 158-163. DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0119
摘要 ( ) PDF (1154KB)( )
近年来，研究表明氢分子具有广泛的生物学效应，饮用富氢水（hydrogen-rich water，HRW）是其主要的摄取方法，但目前对于水相中氢气浓度检测方法的研究甚少。为了建立适用于测定水相中氢气浓度的检测方法，利用纯水氢气发生器制备饱和富氢水。然后，利用氢气微电极直接测定水相中的氢气浓度，结果表明，在不同氢气浓度范围内（0～1.620 0 mg·L-1和0～0.202 5 mg·L-1），氢气浓度与微电极信号值均呈现良好的线性关系，方法检出限（method detection limit，MDL）为4.3×10-3 mg·L-1。同时，采用顶空方式将水相中的氢气转移到气相中，通过气相色谱法测定氢气的浓度，结果表明，在不同氢气浓度范围内（0～1.620 0 mg·L-1和0～0.202 5 mg·L-1），氢气浓度与气相色谱峰面积均具有良好的线性关系，MDL为8.7×10-4 mg·L-1。研究结果表明，氢微电极法和气相色谱法均可用于水相中氢气浓度的精确定量，即成功建立了采用氢气微电极及顶空气相色谱测定水相中氢气含量的检测方法。

硫酸软骨素荧光传感器的构建新策略
马翾，高思悦，李可馨，梁志宏，姚志轶
2020 Vol. 10 (2): 164-169. DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0103
摘要 ( ) PDF (2751KB)( )
硫酸软骨素（chondroitin sulfate，CS）是一类从动物组织中提取的蛋白类黏性多聚糖，在人体免疫调节、缓解关节疼痛、抗凝活性和保护神经元等方面发挥效用，开发硫酸软骨素传感器对生物医药行业研发相关药剂、保健产品质量的粗筛具有重要意义。利用荧光传感器制备简便、响应迅速、选择性强的特点，用阳离子聚合物PDDA诱导芘基分子HPTS自组装，导致荧光淬灭构建传感器。研究结果显示，待测物的加入引起510 nm处荧光强度的恢复，最终建立了实际样品中CS的快速分析方法。构建的硫酸软骨素荧光传感器在浓度0～5 μmol·L-1间呈现良好的线性关系，线性方程为y=1.907 52+0.273 59x(R2=0.998 2)，检出限为2.8 μmol·L-1，样品加标回收率在104%～121%之间。该传感器具有水溶性好、特异性强、直观可视等特点。

微生物糖基转移酶催化合成槲皮素糖苷及其抗炎活性评价
王程，窦文芳，何丽丽
2020 Vol. 10 (2): 170-175. DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0112
摘要 ( ) PDF (1501KB)( )
利用微生物来源的糖基转移酶GT-1、GT-2和BTGT-1对槲皮素进行糖基化修饰。研究发现这3种酶均能够催化以槲皮素和UDP-葡萄糖为底物生成槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖（异槲皮苷），GT-1、 GT-2和BTGT-1催化反应的产物生成率分别为5.33%、15.18%和63.82%。通过对槲皮素、异槲皮苷和槲皮素-N-乙酰-D-氨基葡萄糖进行水溶性以及体外细胞抗炎活性检测，发现槲皮素经糖基化后其水溶性得到较大提高，异槲皮苷和槲皮素-N-乙酰-D-氨基葡萄糖水溶性分别是槲皮素的13.8倍和15.4倍。同等浓度下槲皮素糖苷对RAW264.7 细胞的毒性作用低于槲皮素，且3种化合物在一定浓度范围内对LPS诱导RAW264.7细胞释放NO、 IL-1β、IL-6 都有显著的抑制作用，且呈剂量依赖性，研究表明3种化合物都具有一定的抗炎作用。

miR-148a通过靶向调节己糖激酶2基因抑制乳腺癌细胞糖酵解和细胞增殖能力
张海涛，张宇新
2020 Vol. 10 (2): 176-184. DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0109
摘要 ( ) PDF (3932KB)( )
为了探讨miR-148a及己糖激酶2（hexokinase 2，HK2）基因对人乳腺癌细胞糖酵解代谢途径的影响和可能机制，利用实时荧光定量PCR（real-time fluorescent quantitative PCR，qRT-PCR）检测多种乳腺癌细胞系中miR-148a的表达量，从中筛选miR-148a表达量相对较低的乳腺癌细胞系作为研究对象。再通过观察miR-148a表达量的变化对乳腺癌细胞葡萄糖摄取量、乳酸生成量和细胞增殖指标的影响，以探究miR-148a对乳腺癌细胞糖代谢能力的影响。随后，通过TargetScan在线数据库预测miR-148a和HK2基因的靶向关系，再通过双荧光素酶报告实验、Western免疫印迹以及基因回复实验进行验证，以进一步明确miR-148a和HK2在乳腺癌细胞的糖酵解代谢途径中的作用机制。通过qRT-PCR发现miR-148a在多种乳腺癌细胞系表达降低，尤其是在乳腺癌细胞系MDA-MB231中表达量显著降低（P<0.000 1）。过表达miR-148a使MDA-MB231细胞的葡萄糖摄取量、乳酸生成量、细胞增殖指标均显著下降（P<0.01）；而抑制miR-148a表达使MDA-MB231细胞葡萄糖摄取量、乳酸生成量、细胞增殖指标均显著上升（P<0.01）。通过TargetScan在线数据库预测得出，miR-148a与HK2基因3′非编码区（3′-untranslated region，3′-UTR）具有部分结合位点；而双荧光素酶报告实验发现miR-148a与野生型HK2基因的3′-UTR荧光素酶报告载体结合，不与突变型HK2基因的3′-UTR结合。Western免疫印迹检测结果表明，过表达miR-148a使MDA-MB231细胞中HK2蛋白表达量显著下降（P＜0.000 1），而抑制miR-148a表达则促进HK2蛋白表达量显著上升（P<0.05）。基因回复实验显示，过表达HK2基因使MDA-MB231乳腺癌细胞的葡萄糖摄取量、乳酸生成量、细胞增殖指标显著上升（P＜0.01）；将过表达miR-148a载体与过表达HK2载体共转染MDA-MB231细胞，miR-148a逆转了HK2所致的葡萄糖摄取量增加和乳酸生成量上升，并抑制细胞增殖。因此，研究提示，miR-148a可通过靶向抑制HK2基因表达而抑制乳腺癌细胞MDA-MB231糖酵解代谢和细胞增殖。

响应面法降低肝细胞冷冻保护液中的二甲基亚砜浓度
邱冠宇，李维杰，刘宝林
2020 Vol. 10 (2): 185-189. DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0107
摘要 ( ) PDF (4476KB)( )
为有效降低干细胞冷冻保护液中的二甲基亚砜(Me2SO，DMSO)浓度，减少其作为冷冻保护剂对细胞低温保存时产生的毒性，提高细胞存活率，以肝细胞为目标，采取响应面法对冷冻保护剂配方进行了优化。结果表明：冷冻保护剂的最佳配比为DMSO浓度3%、甘油浓度6%、海藻糖浓度0.1%，在此条件下肝细胞复温存活率可达到84.35%，研究结果有效地降低了DMSO的浓度，减少了由此带来的对肝细胞造成的毒性损害，为后续的研究奠定了基础。

两种精油熏蒸处理对金针菇贮藏品质的影响
刘宏，贠建民，毛永强，何田田，毕阳
2020 Vol. 10 (2): 190-197. DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0128
摘要 ( ) PDF (1237KB)( )
为了开发高效的食用菌绿色保鲜剂，以新鲜的白色金针菇为供试材料，以花椒精油和丁香精油为供试熏蒸剂，分别在常温（25±1）℃和低温（4±1）℃条件下开展了适用于金针菇保鲜的精油种类和浓度的筛选试验，并对金针菇贮藏期内的感官评价、失重率、呼吸强度、褐变度、多酚氧化酶（PPO）活性、苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性、丙二醛（MDA）以及总酚含量进行了测定。结果显示，常温（25±1）℃条件下用0.1 mL·kg-1花椒精油和0.5 mL·kg-1丁香精油保鲜效果优于其他处理，且有统计学意义（P<0.05），0.1 mL·kg-1花椒精油和0.5 mL·kg-1丁香精油处理组感官评分分别高于对照组23.4%和27.8%，二者均能够抑制金针菇褐变、减轻腐败变质，且有统计学意义（P<0.05）；在低温（4±1）℃贮藏试验中发现，0.1 mL·kg-1花椒精油和0.5 mL·kg-1丁香精油均能有效抑制呼吸强度和PPO活性的升高（P<0.05），其呼吸高峰较对照组分别降低了28.3%和39.6%；贮藏15 d后，精油处理组PPO活性较对照组分别降低了8.2%和16.6%；精油处理有效降低了MDA含量的产生，保持着较高的总酚含量、减轻腐烂褐变的程度。第15天时，对照组MDA含量为1.75 μmol·g-1，而花椒精油和丁香精油处理组MDA含量分别比对照组低0.15、0.40 μmol·g-1，丁香精油处理组显著低于花椒精油处理组和对照组（P<0.05）。研究结果表明，0.1 mL·kg-1花椒精油和0.5 mL·kg-1丁香精油均对金针菇采后贮藏保鲜效果显著，其中，0.5 mL·kg-1丁香精油的保鲜效果最明显，在15d的贮藏期内，金针菇依然保持着良好的品质，而对照组已经轻微褐变，部分开始腐烂。研究结果为花椒精油和丁香精油应用于金针菇采后贮藏保鲜提供了理论依据。

响应面法优化火麻仁油微胶囊喷雾干燥工艺的研究
石江传,石佳，于明晓，赵伟学，徐昊，徐磊
2020 Vol. 10 (2): 198-204. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0009
摘要 ( ) PDF (8273KB)( )
为了制备包埋率高、稳定性好的火麻仁油微胶囊，拓展其在食品领域的应用范围，以火麻仁油为芯材、单双脂肪酸甘油酯为乳化剂、酪蛋白酸钠为壁材、固体玉米糖浆为填充剂、柠檬酸钠为缓冲盐、抗坏血酸棕榈酸钠为抗氧化剂，通过喷雾干燥法制备60%载油率的火麻仁油微胶囊，以微胶囊包埋率为响应值，在单因素实验的基础上，以干物浓度、进风温度、出风温度为实验因素，采用Box-Behnken响应面分析法进行优化。随后通过扫描电镜观察火麻仁油微胶囊表面形态结构，以确定包埋效果。并利用油脂氧化分析仪检测火麻仁油微胶囊的氧化稳定性。研究确定微胶囊的最佳工艺条件为：干物浓度42%、进风温度168 ℃、出风温度74 ℃，在此条件下制备得到的火麻仁油微胶囊包埋率可达92.15%。通过扫描电镜观察到火麻仁油微胶囊表面圆滑无裂痕，表明火麻仁油微胶囊包埋效果比较理想。经油脂氧化分析仪测定，与对照组（火麻仁油）相比，试验组（火麻仁油微胶囊）的氧化诱导期时间较长，能够达到30 h以上，说明通过对火麻仁油进行微胶囊包埋可以较大程度地提高油脂的稳定性。研究结果为火麻仁油在食品工业领域的开发和应用提供了理论支持。

铜藻岩藻黄素提取及纯化工艺研究
李红艳,王颖,刘天红,姜晓东,李晓,孙元芹，纪蕾，唐欢欢
2020 Vol. 10 (2): 205-213. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0001
摘要 ( ) PDF (1739KB)( )
为了对岩藻黄素的提取、纯化进行系统研究，进而为高纯度岩藻黄素的工业化生产提供研究基础，筛选了适用于提取铜藻（Sargassum horneri）鲜藻中岩藻黄素的有机溶剂，并通过单因素实验和正交实验确定了最佳的提取溶剂浓度、提取温度、提取时间、料液比等工艺参数。随后采用硅胶柱层析法进行纯化，并通过单因素实验确定了最佳的硅胶柱床高度、上样量和洗脱流速。最后采用制备液相法对经层析纯化的岩藻黄素进一步纯化。结果表明，有机溶剂萃取的最佳工艺条件为：甲醇浓度90%，提取温度50 ℃，提取时间1 h，料液比1∶10，此条件下岩藻黄素提取率达到(0.258 9±0.003 6) mg·g-1鲜重（FW）［(1.078 8±0.015 0) mg·g-1干重（DW）］。硅胶柱层析的最佳工艺条件为：硅胶柱床高度10 cm，上样量6 g，洗脱流速10 mL·min-1，此条件下岩藻黄素得率为0.176 5 mg·g-1FW（0.735 3 mg·g-1 DW），纯度为87.01%±0.88%。经制备液相进一步纯化后，岩藻黄素得率为0.127 1 mg·g-1 FW（0.529 4 mg·g-1 DW），纯度为99.27%±0.22%。研究所用工艺简单，岩藻黄素得率高，为高纯度岩藻黄素的制备提供了实验基础。