本期目录
生物技术进展
2020年 第10卷 第4期
发布日期：2020-07-25
进展评述
长链非编码RNA调控脂肪发育与代谢研究进展
于树龙,张昊,李岑岑
2020 Vol. 10 (4):
333-338.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0038
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长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）是一种广泛存在于动植物中、长度大于200个核苷酸且不能编码蛋白的RNA。近年来，随着高通量基因组测序技术的不断发展，研究者们对lncRNA的关注度越来越高，通过对lncRNA的深入研究，证实其在细胞分化、表观遗传、细胞周期调控等众多生命活动中发挥重要作用，并且很多疾病的发生、发展过程都与之相关。借助于高通量测序或芯片技术，已经证实许多lncRNA与脂肪组织的生成、发育和代谢调控有关，在脂肪发育的过程中起着重要的作用。通过对脂肪发育相关lncRNA的研究可以更好地了解脂肪的发育、代谢过程，同时为代谢疾病的临床治疗提供新的方法。基于此，对lncRNA作用模式、调控脂肪发育以及其对肥胖相关代谢疾病的影响等研究展开综述，以期为脂肪发育与代谢研究提供理论指导。
抗狂犬病毒中和抗体研究进展
卞论,林冠峰,吴英松
2020 Vol. 10 (4):
339-344.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0099
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狂犬病是一种人兽共患传染病，人和动物一旦发病后死亡率几乎百分之百，而有效的暴露后预防措施可以将死亡风险降至零。根据WHO推荐的狂犬病暴露后预防方案，一般狂犬病暴露者需要进行疫苗注射，严重者则需在进行疫苗注射的同时注射抗狂犬病毒中和抗体。常用的中和抗体有马抗狂犬病毒免疫球蛋白和人抗狂犬病毒免疫球蛋白，然而两者都存在引起过敏反应或血液疾病的风险。人源抗狂犬病毒中和抗体则因为具有安全性高、成本低、可量产等优点有望代替免疫球蛋白用于暴露后预防。基因工程抗体技术的发展加速了抗体人源化的进程。就抗狂犬病毒中和抗体的发展历程，不同类型中和抗体的优缺点以及中和抗体的未来研究方向作了综述及展望，以期为新一代狂犬疫苗的研发提供参考。
转化生长因子5在发育性髋关节发育不良中的作用研究进展
姚佳炜,邱波
2020 Vol. 10 (4):
345-350.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0134
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发育性髋关节发育不良（developmental dysplasia of the hip，DDH）是一种主要因髋臼、股骨近端和关节囊等存在结构性畸形而导致的不稳定关节病变，进而发展成为髋关节的脱位。髋关节内软骨发育不良、骨骼及肌腱的异常均可导致髋关节结构的畸形，最终造成DDH。因此，早期预防与诊断是DDH治疗的关键。研究表明，DDH具有遗传基础，其易感基因包括GDF5、HOXD9、COL2AL、PAPPA2等，其中遗传因子转化生长因子5（growth differentiation factor 5，GDF5）对软骨细胞的增殖、分化具有重要作用，是当前研究治疗DDH的热点之一。因而，了解GDF5基因对软骨发育及分化的影响，对于DDH的发病机制和治疗具有重要意义。基于此，综述了国内外近期探讨的GDF5在基因层面上对DDH的影响，以及通过关节内注射重组人GDF5等基于GDF5的DDH治疗方案，以期为DDH的临床治疗提供新的策略。
马铃薯维生素代谢研究应用进展
孙卉,张春义,姜凌
2020 Vol. 10 (4):
351-357.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0048
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越来越多的人们逐渐意识到饮食与健康之间的紧密联系，粮食“量”与“质”协调发展的矛盾也开始凸显。马铃薯是全球第四大粮食作物，我国正在推进的“健康中国”建设和马铃薯主粮化战略给马铃薯育种和食品加工带来了更多的挑战和机遇。与其他粮食作物相比，马铃薯中维生素含量是最全面的，但市场上尚缺乏“量”与“质”俱佳的马铃薯品种和产品，因此这一领域存在着巨大的研究潜力。着重介绍了马铃薯维生素代谢研究的最新进展，探讨了在马铃薯营养代谢改良中的应用前景，以期为以健康为导向的营养强化研究做好技术储备，满足多样化的市场需求。
研究论文
转基因玉米2A-5特异性PCR方法的建立
武文艳,刘新香,周秒依,刘金香,刘亚
2020 Vol. 10 (4):
363-370.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0067
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根据转基因玉米2A-5的旁侧序列信息，设计并筛选出最佳特异性引物及Taqman探针组合2A-5-5-QF8、2A-5-5-QR8、2A-5-5-QP8，优化了该引物探针组合的反应体系，建立了转基因玉米2A-5转化体特异性PCR检测方法。将特异性引物及Taqman探针组合用于qRT-PCR和ddPCR技术,研究了转基因玉米2A-5转化体的定量检测方法，发现PCR定量检测转基因含量与测定样品转基因含量之间呈高度正相关。研究获得的转基因玉米2A-5转化体特异性PCR检测方法及定量qRT-PCR、ddPCR检测方法具有较高的特异性、准确性和灵敏度，是今后准确、高效检测2A-5及其产品的有效方法之一，同时也为我国转基因生物安全监管提供了良好的技术支撑。
云南芒果采后炭疽病病原菌的鉴定及室内生防菌的筛选
杨苑,郭永福,唐浩智,张彪,史龚林,汪娅婷,杨俊,魏兰芳
2020 Vol. 10 (4):
371-377.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2019.0090
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随着对云南芒果需求量的增加，其种植面积日趋扩大，并不断引入新品种，这也导致云南省芒果炭疽病害发生日趋加重。为了有针对性地开展芒果炭疽病的生物防治，采用组织块分离法分离芒果采后炭疽病病原菌，通过形态学观察初步鉴定，并遵循柯赫氏法则对病原菌进行验证。随后，利用rDNA-ITS序列和系统发育树分析明确病原菌的分类学地位。最后，采用5种生防细菌对病原菌进行拮抗试验。通过对芒果采后炭疽病病原菌进行分离鉴定，确定胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）是引起云南芒果采后炭疽病的病原菌，该菌株内转录间隔区（internal transcribed spacer，ITS）序列长度为536 bp，登录号为MH744668；5株生防细菌对芒果炭疽病病原菌都有一定的抑菌作用，具有较好的生防开发潜能，其中抗生素溶杆菌L-44的抑菌效果最好，抑制率达53.7%。研究结果为云南省芒果采后病害的生物防治提供了新的思路。
铁蛋白与法氏囊病毒核衣壳蛋白重组蛋白的原核表达及纳米颗粒胞外自组装
杜梦潭,张伟业,刘兴健,李轶女,张志芳,胡小元
2020 Vol. 10 (4):
378-385.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0017
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传染性法氏囊病毒（infectious bursal disease virus，IBDV）是传染性法氏囊病（infectious bursal disease，IBD）的病原，其导致的高死亡率使全球的家禽养殖业受到了严重的经济损失。近年来，基因工程疫苗和DNA疫苗的迅速发展为IBD更有效的防控带来了希望。基于自然合成的铁蛋白大多可以组装成较稳定的多聚体这一特点，其可以作为很多疾病的免疫原载体。根据大肠杆菌密码子的偏好性，对IBDV-VP2、铁蛋白序列进行了优化，并通过大肠杆菌表达系统进行了融合表达，通过质谱、Western blotting、SDS-PAGE检测，该融合蛋白已成功在大肠杆菌中以包涵体的形式表达，且通过透射电镜可观察到大小均一的纳米级颗粒，研究结果为后期探究铁蛋白自组装对提高IBDV疫苗的广谱性、免疫原性的作用提供了参考，也为进一步研究其作为药物和抗原载体的应用机制奠定了基础。
融合铁蛋白的猪瘟病毒囊膜蛋白E2的表达及鉴定
魏珍珍,曾振,杜梦潭,刘兴健,张志芳,胡小元,李轶女,易咏竹
2020 Vol. 10 (4):
386-392.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0028
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目前，传统的灭活猪瘟疫苗及弱毒（减毒）猪瘟疫苗存在免疫保护期短、毒力返强等缺点，而蛋白源性亚单位疫苗可以很好的解决上述问题。铁蛋白24个亚基可以自组装成稳定的多聚体纳米颗粒，成为理想的抗原呈递载体和疫苗开发平台。基于此，将铁蛋白与具有较强免疫原性的猪瘟病毒囊膜蛋白E2（具有高保守性的保护性抗原）结合，构建融合基因E2-Fe，将该基因克隆到pET28a原核表达载体中，转化至大肠杆菌（Escherichia coli）BL21（DE3）感受态细胞中进行诱导条件的探索及其高效表达，再将表达的融合蛋白进行镍柱纯化、质谱分析、Western-blotting验证及电镜检测。结果显示，融合基因E2-Fe已成功克隆到pET-28a载体上，0.50%乳糖诱导6 h为融合蛋白E2-Fe表达的最优条件；质谱分析与Western-blotting均显示融合蛋白的大小约为51 kD，与理论值相符；电镜观察到的纳米颗粒直径约为20 nm。结果表明，融合铁蛋白的猪瘟病毒囊膜蛋白E2在大肠杆菌中得到高效表达，经镍柱纯化后可获得数量可观的自组装纳米颗粒抗原，为研究新的猪瘟疫苗拓宽了研究思路。
氢气影响大鼠神经兴奋传导的研究
张晓康,仪杨,谢飞,张昭,马胜男,赵鹏翔,马雪梅
2020 Vol. 10 (4):
393-399.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0018
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氢气是一种具有重要生物学功能的气体分子，可以用于神经退行性疾病、抑郁、睡眠障碍和毒瘾戒断症状等的治疗和改善，普遍认为和氢气的选择性抗氧化有关，但氢气对神经功能的调控机制尚不清楚。为了探究氢气对神经功能的调控机制，通过脑片膜片钳技术分别检测了氢瞬时作用大鼠大脑切片皮层神经细胞和饮用富氢水（8周）大鼠大脑切片皮层神经细胞的动作电位变化，以判断氢的干预是否能够影响神经兴奋的传导；利用液相色谱质谱联用仪（liquid chromatograph-mass spectrometer，LCMS）检测饮用富氢水（8周）大鼠大脑切片皮层神经递质的含量变化，以进一步探究氢气影响神经兴奋传导的具体机制。结果表明，氢气处理组与对照组相比大鼠皮层神经细胞的阈值电压、动作电位间隔和输入抗阻具有显著性差异（P<0.05），氢气处理组静息膜电位升高，神经细胞爆发动作电位阈值升高，表明氢气可能对神经细胞膜离子通道的开放和关闭有影响，氢处理能够使皮层神经细胞兴奋性明显降低。大鼠在连续饮用富氢水8周后大脑皮层同样显现出兴奋性降低趋势，经LCMS测定，发现神经递质的含量没有明显变化。研究提示，氢气可能是通过改变细胞内外电荷差异变化或者直接影响神经细胞表面钠、钾等离子通道的打开或关闭，从而实现对神经细胞兴奋性的调节。
氢分子对肝癌细胞Huh7的影响
商蕾,李佳腊,苏泽华,谢飞,马雪梅
2020 Vol. 10 (4):
400-408.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0024
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氢分子对癌症等疾病具有良好的治疗或改善效果，并且获得简单、使用简便且无副作用。为了明确氢分子对肝癌细胞Huh7的影响，从细胞活性、细胞周期和凋亡、细胞成瘤能力、细胞迁移侵袭等方面研究了氢分子对肝癌细胞Huh7的作用效果。细胞活性检测（CCK-8法）结果表明，氢分子对Huh7细胞活性具有明显的抑制效果。细胞成瘤能力实验中，克隆球实验显示，含氢培养基组（H）细胞成球数目有所减少，同时克隆球直径大小显著降低（P＜0.000 1）；平板克隆实验显示，H组细胞克隆的数量也显著减少（P＜0.001），说明氢分子可以抑制Huh7细胞的干性。氢分子对Huh7细胞周期的影响也较为明显，且具有促凋亡的作用和抑制细胞迁移与浸润的效果。同时，氢分子对细胞内中间丝波形蛋白的表达也具有抑制作用。研究表明，氢分子降低了Huh7细胞的活性和增殖能力，减弱了Huh7细胞的干性，同时抑制了细胞侵袭及迁移的能力，降低了细胞波形蛋白的表达，为氢分子用于肝癌防治提供了一定的实验基础。
氯化高铁血红素诱导K562细胞红系分化对其细胞周期的影响
马艺戈,王冰蕊,高洁,刘金花,佟静媛,刘丽君,石莉红
2020 Vol. 10 (4):
409-416.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0033
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细胞周期的测量是细胞增殖动力学的研究基础。通过添加30 μmol·L-1氯化高铁血红素(Hemin)诱导人慢性髓系白血病K562细胞红系分化，利用5-溴脱氧尿嘧啶核苷（BrdU）与7-AAD双染的方法检测Hemin诱导的K562红系分化细胞对细胞周期各期比例的影响，未诱导的K562细胞周期各期比例作为对照，检测发现Hemin诱导的K562红系分化细胞对其细胞周期相对值无明显影响。应用BrdU间隔染色结合流式细胞术的方法，通过分析BrdU间隔染色后BrdU阳性细胞群的动态变化规律，从而推算出K562红系分化细胞的倍增时间及细胞周期各期时长。根据测量结果发现,未诱导的K562细胞总倍增时间约为20 h，与通过生长曲线公式法计算倍增时间的结果相符，Hemin诱导的K562细胞的细胞周期倍增时长约为23 h。Hemin诱导的K562红系分化细胞较未诱导的K562细胞倍增时间与各期时长无明显差异。因此，Hemin诱导K562细胞红系分化对其细胞周期绝对值及相对值均无明显影响。
基于生物信息学分析SCHIP1在急性髓系白血病中的表达及其临床意义
许杰,王可飞,魏晓晶,龚莉欣,焦阳,邱录贵,郝牧
2020 Vol. 10 (4):
417-425.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0019
摘要 (
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通过数据挖掘和生物信息学分析手段，探讨施旺膜蛋白相互作用因子1(schwannomin interacting protein 1，SCHIP1)基因在急性髓系白血病患者中的表达情况及其临床意义。首先，对Oncomine数据库中收录的所有急性髓系白血病(acute myloid leukaemia,AML)数据集进行荟萃分析，筛选出目标基因SCHIP1并进一步分析其在AML病人中的表达变化。随后，从GEO数据库中下载含生存信息的AML数据集源文件，分析SCHIP1表达对疾病的预后作用。另外，利用TCGA数据库对SCHIP1的表达情况进行亚组分析及与FLT3基因突变、PML/RARα融合基因和RAS活化等高危因素进行相关性分析。最后，利用GEPIA2工具验证SCHIP1的表达情况、预后意义及与FLT3、PML基因表达的相关性。结果发现Oncomine数据库中收录了44个AML数据集，总计共3 534个样本数据。其中5个数据集共1 188个样本包含“Cancer vs. Normal”的mRNA表达数据，对其进行荟萃分析显示SCHIP1位于显著高表达分子的第17位。生存分析显示，SCHIP1表达量与AML患者总体生存率呈负相关。亚组分析显示SCHIP1在M0/M1/M2中较M3/M6中表达更高，但与年龄、性别和种族无关。另外，相关性研究分析显示SCHIP1与FLT3基因突变弱相关，但与PML/RARα融合基因和RAS活化等高危因素无显著相关性。这些结果表明SCHIP1在急性髓系白血病中高表达，且其高表达与患者的生存预后呈显著负相关。因此，SCHIP1可作为疾病的预后生物标志物，并有望成为AML的精准治疗靶点。
碳纳米管固定化纤维素酶的最佳工艺研究
李丽娟,夏文静,马贵平
2020 Vol. 10 (4):
426-431.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0021
摘要 (
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纤维素酶在环保、医药、食品等领域都具有广泛的应用前景，但由于纤维素酶的生产成本较高,生物活性较低，使得纤维素酶的应用受到了限制。为了寻找一种固定化纤维素酶的方法，使酶可以重复多次使用，首次以多壁碳纳米管为载体固定化纤维素酶，研究功能化的多壁碳纳米管固定化纤维素酶的固定化条件，采用正交试验对酶固定化中的主要条件进行优化，并通过傅里叶变换红外光谱仪对多壁碳纳米管（multiwalled carbon nanotube，MWCNTs）、纤维素酶及固定化纤维素酶的结构进行表征。结果表明，固定化纤维素酶的最佳工艺条件为：酶浓度5 mg·mL-1，温度40 ℃，pH 5.0，固定化时间3 h；通过傅里叶变换红外光谱证实纤维素酶成功固定到多壁碳纳米管上。
丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)原生质体融合育种研究
王欢,武芳,牛昆
2020 Vol. 10 (4):
432-437.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0029
摘要 (
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PDF
(1943KB)(
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为了提高丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)的丁醇耐受能力和培养基总糖产丁醇的转化率，通过原生质体融合的方法，研究了溶菌酶浓度及其作用时间、再生培养基种类、55 ℃条件下菌体致死时间、不同PEG分子量以及作用时间、Ca2+和Mg2+不同的添加量对丙酮丁醇梭菌原生质体制备、融合、再生的影响，得到了一套比较系统的丙酮丁醇梭菌的原生质体融合条件，同时通过气相色谱检测了融合菌的产溶剂能力并计算总糖转化率。结果显示，最终得到的215I菌株的总糖转化率比原始菌株提高了34.7%，产丁醇能力比原始菌株提高了32.2%, 并且发现1株融合菌能产生新物质。原生质体融合方法在丙酸丁醇梭菌育种方面有广泛的应用潜力，通过融合得到的菌株为丁醇生产奠定了基础。
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