本期目录

生物技术进展

2021年第11卷第2期发布日期：2021-03-25

进展评述

国际转基因食品安全评价政策及启示
焦悦,朱鹏宇,梁晋刚,付伟
2021 Vol. 11 (2): 121-127. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0120
摘要 ( ) PDF (1139KB)( )
转基因技术作为现代生物技术的核心之一，在保障粮食安全、保护生态安全、拓展农业功能等方面发挥了重要作用，但同时，也带来了潜在的安全性问题。为此，世界上主要国家和国际组织都制定了与转基因生物安全管理相关的法律法规，加强管理。通过对国际食品法典委员会（Codex Alimentarius Commission, CAC）、经济合作与发展组织（Organization for Economic Co-operation and Development, OECD）的转基因食品安全评价体系与评价政策进行介绍分析，总结其现实积极作用及价值，指出其缺陷或不足，以期为健全我国转基因食品安全评价体系、完善监管措施，提供理论政策及法律规范方面的参考性建议。

环介导等温扩增技术的应用进展
刘旺,靳晶豪,陈孝仁
2021 Vol. 11 (2): 128-135. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0152
摘要 ( ) PDF (1516KB)( )
环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification，LAMP)是一种新式核酸扩增技术，它依靠一种具有链置换活性的DNA聚合酶与2对特殊设计的引物，在等温条件下即可高效快速地完成扩增反应。相较于传统扩增检测方法，LAMP技术具有特异性强、灵敏度高、操作简单快速等优点，更能在现场快速检测和基层应用中广泛推广，目前LAMP技术已广泛应用于植物病害检测、动物病害检测、食品安全检测等领域。基于此，简要介绍了LAMP技术的基本原理、反应产物的检测方法，重点阐述了LAMP技术的改进与发展，综述了近年来其在科研生产中的应用进展，并对其发展前景进行了展望，以期为LAMP技术的进一步发展提供合理的研究方向。

光片荧光显微镜特点及其应用
陈炫亦,李绍军,陈卫民,孟泉科
2021 Vol. 11 (2): 136-147. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0115
摘要 ( ) PDF (1784KB)( )
传统荧光显微镜由于对某些荧光分子存在光毒性、光损伤等方面的缺陷，无法满足对部分活体样本进行长时间观测的需求。光片荧光显微镜（light sheet fluorescence microscope，LSFM）是一种新型荧光显微镜，有别于激光共聚焦显微镜，其特殊的正交光路设计和高效的信号采集装置，使其具备低光毒性、低光漂白、低光损伤和高时空分辨率等优良特性，从而能对细胞及大尺度生物组织样本进行时空连续性较好的记录，尤其适宜于活体生物样品。基于此，概述了光片荧光显微镜的成像原理、成像优势、成像效果的改进与优化历程及其在生命科学领域应用所取得的研究成果，重点对近三年相关应用进行了汇总，并简要介绍了其在神经生物学、发育生物学、动物细胞生物学和植物科学领域中一部分代表性研究内容，最后，总结了光片荧光显微镜的优点与发展至今仍存在的不足，并对其在光遗传学和多组学研究中的潜在应用进行了展望，以期为研究人员提供较为系统的光片荧光显微镜相关基础知识、最新的研究应用进展以及未来的潜在应用方向，为研究人员提供参考。

肝脏类器官的研究及应用进展
肖金平,曹云娣,李程,孙志坚
2021 Vol. 11 (2): 148-154. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0126
摘要 ( ) PDF (1162KB)( )
肝脏疾病易感性差异大且个体间的肝脏细胞存在明显的异质性，因此开发体外能够长期存活并具有代谢功能的人体类肝组织细胞模型，对治疗终末期肝病、开展肝脏致病机理研究及药物筛选具有重要意义。过去十年中，体外三维类器官模型发展迅猛，为疾病模拟、精准化治疗领域的研究提供了新的工具，显示出巨大潜力。肝脏类器官具有患者的基因表达与突变特征，在体外能够较长时间地保持肝脏细胞功能，已被应用于疾病模拟及药物有效性研究，并具有进行原位或异位移植发挥治疗作用的应用潜能。就干细胞、肝脏原代细胞等不同来源的肝脏类器官的发展及近年的研究进展作了综述，以期为肝脏类器官在疾病建模、药物发现和器官移植领域的研究和应用提供新的思路。

双硫仑抗癌作用研究进展
刘程林子,吴耀钦,黄恩泽,徐瑞丰,郑鹏,
2021 Vol. 11 (2): 155-162. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0142
摘要 ( ) PDF (1184KB)( )
双硫仑作为一种治疗慢性酒精中毒的药物在临床中广泛使用。近几十年研究发现它除了戒酒作用还在治疗癌症中具有巨大潜力，针对它在体外和体内模型的研究结论已有部分在临床治疗中得到证实。双硫仑通过其代谢产物抑制乙醛脱氢酶活性导致体内乙醛含量积累，增加细胞毒性从而抑制肿瘤干细胞增殖分化；提高细胞内活性氧的浓度诱导细胞凋亡；抑制蛋白酶体活性，积累大量废弃蛋白质诱导细胞凋亡；通过抑制NF-κB下调来抑制上皮间质转化等。此外双硫仑与抗癌药物联合使用可提升抗癌药物药效。由于具有低毒、低成本且对肿瘤组织有趋向性等特点，双硫仑重新应用于临床作为抗癌药物具有广阔前景。简要回顾了双硫仑最新研究中阐明的双硫仑抗癌作用分子机制，展望了未来双硫仑用作新临床抗癌药物的前景，以期为双硫仑在抗癌药物中的应用研究提供参考。

富血小板血浆注射治疗在膝骨关节炎中的应用进展
邢亨特,邱波
2021 Vol. 11 (2): 163-169. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0153
摘要 ( ) PDF (1153KB)( )
富血小板血浆(platelet-rich plasma，PRP)由于富含多种活性生长因子，能够刺激软骨细胞增殖，促进软骨前体细胞增殖、迁移、向软骨细胞分化，促进胶原蛋白合成以及抑制软骨的炎性反应和退变，提供有利于组织修复的内环境，延缓病情进展。近年来PRP注射治疗已成为治疗与骨关节炎(osteoarthritis，OA)相关疾病的新型选择，并且疗效显著。为了进一步提高其效用，PRP注射治疗不仅在关节腔内进行，还可在软骨下骨内进行注射。软骨下骨的病变会加速软骨损耗，故有必要将软骨下骨也当作OA众多发病机制和病理过程的关键因素之一。根据PRP的生物特效以及PRP注射治疗在膝骨关节炎(knee osteoarthritis，KOA)中应用的研究进展进行了综述，同时对软骨下骨内PRP注射治疗KOA的研究进行了展望，以期为KOA的治疗提供更加有效的方法。

谷氨酸-谷氨酰胺循环异常与孤独症谱系障碍研究进展
袁启锋,姚宝珍
2021 Vol. 11 (2): 170-175. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0110
摘要 ( ) PDF (1785KB)( )
孤独症谱系障碍（autism spectrum disorder，ASD）是一种多病因神经发育性疾病，人群患病率高，病因复杂多样，包括炎症、自身免疫、基因异常等，但具体发病机制尚不清楚。在哺乳动物中枢神经系统（central nervous system，CNS）中，谷氨酸是最主要的兴奋性神经递质，也是一种潜在的神经毒素，其引起的兴奋毒性可能导致神经细胞的死亡。而星形胶质细胞和神经元之间谷氨酸-谷氨酰胺的代谢偶联，防止了过量的谷氨酸扩散到周围神经元上，进而避免了神经元的过度兴奋，对神经元起到保护作用。有研究表明，谷氨酸-谷氨酰胺循环异常可能为ASD发生的核心机制。因此，对炎症、自身免疫、基因异常等孤独症谱系障碍经典病因与谷氨酸-谷氨酰胺循环之间的联系进行综述，以期为孤独症谱系障碍分型和治疗提供一种新思路。

研究论文

以回交重组自交系定位水稻萌芽期耐镉胁迫相关QTLs
黄诗颖,谭景艾,王鹏,蒋宁飞,贺浩华,,边建民,
2021 Vol. 11 (2): 176-181. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0135
摘要 ( ) PDF (2144KB)( )
水稻是世界上最主要的粮食作物之一，目前农用耕地存在土壤重金属污染的问题，而水稻对镉（Cd）等重金属的耐受性较低，进而使水稻产量和质量受到影响。定位稻种耐Cd胁迫相关数量性状基因座(quantitative trait loci, QTLs)，对于指导水稻耐Cd育种具有重要意义。为发掘Cd胁迫相关基因，以粳稻02428和籼稻昌恢891衍生的124个回交重组自交系群体（backcross recombinant inbred ines，BILs）为材料，对水稻萌芽期的根长、芽长进行了分析，并对萌芽期与Cd胁迫相关的QTLs进行了定位分析。结果显示：Cd胁迫处理下，02428和昌恢891根长和芽长均受到显著抑制（P＜0.01），其中Cd对根长的抑制强于芽长；QTL分析共检测到5个萌芽期与Cd胁迫相关的QTLs：qCdBL3、qCdRL7、qCdBL8.1、qCdBL8.2和qCdBL9分别位于水稻第3、7、8、8和9号染色体上，贡献率为6.45%~19.46%。其中，qCdBL3、qCdBL8.1、qCdBL8.2和qCdBL9与芽长相关，qCdRL7与根长相关。同时，检测到2个在对照条件下（水溶液）影响根长和芽长的QTLs：qCKBL8、qCKRL4，分别位于第8和4号染色体上，贡献率为10.53%和10.89%。比较显示，对照和Cd处理条件下控制水稻萌芽期根长或芽长的QTLs均不相同，说明Cd胁迫条件下，控制水稻根长和芽长的遗传机制可能不同于非Cd胁迫条件。研究结果为耐Cd基因的克隆和耐Cd水稻新品种的选育提供了参考。

蒺藜苜蓿糖基转移酶基因SMALL AND EMERALD1的克隆和功能研究
孙志康,王娜,孟颖颖,林浩,牛丽芳
2021 Vol. 11 (2): 182-189. DOI:10.19586/j.2095-2341.2021.0006
摘要 ( ) PDF (7784KB)( )
类黄酮代谢对于植物生长发育和植物-环境互作至关重要，其中糖基转移酶介导的糖基化修饰在类黄酮代谢中发挥着重要作用。为了研究蒺藜苜蓿中糖基转移酶的生物学功能，通过定向筛选蒺藜苜蓿Tnt1逆转座子插入突变体库，获得了一类植株矮小、叶片深绿的突变体small and emerald1 (se1)。通过基因表型连锁性分析成功克隆了SE1基因，该基因编码1个糖基转移酶，与拟南芥中调控类黄酮生物合成的AtUGT84A1氨基酸同源性为52.8%。对野生型和se1突变体叶片的类黄酮含量进行测定发现类黄酮总量在se1突变体中显著降低(P<0.01)。进一步研究发现在se1突变体中类黄酮合成途径关键基因CHS、F3H和F3’H表达水平下降。亚细胞定位显示SE1可能在细胞质和细胞核中发挥生物学功能。研究表明糖基转移酶基因SE1可能参与蒺藜苜蓿类黄酮合成代谢调控，进而影响其生长发育。此外，研究还发现SE1基因对于叶绿素合成可能具有负向调控作用。

温度与盐度对刺松藻生长和营养盐吸收的影响
魏丽媛,,郑怡
2021 Vol. 11 (2): 190-195. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0133
摘要 ( ) PDF (1775KB)( )
随着养殖业迅猛发展，海洋富营养化问题日益加剧。利用大型海藻所具有的超吸收氮磷营养盐的能力，可有效治理和修复富营养化海域。从福建省连江县罗源湾海域养殖筏架采取经济价值较高的刺松藻，为分析其在海水养殖区的生长条件，在实验室条件下，研究温度（18、25、32 ℃）和盐度（10、20、30）对刺松藻生长和营养盐吸收的影响。研究结果表明，刺松藻生长受温度影响极显著(P<0.01)，受盐度及二者相互作用影响显著(P<0.05)；在25 ℃和盐度20的条件下，刺松藻特定生长率（specific growth rate，SGR）最高，达89.45%；在32 ℃和盐度30的条件下，刺松藻对营养盐的吸收效果最好，其中对NH+4-N的吸收效果最佳。研究结果为生物修复种群的选择和刺松藻的人工养殖提供了一定的参考。

磺胺甲恶唑高效降解菌群的多样性分析和降解微生物的分离表征
赵冬雪,刘璐,穆迎春,韩刚,张洪玉,房洪博,阮志勇4,宋金龙
2021 Vol. 11 (2): 196-203. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0155
摘要 ( ) PDF (6532KB)( )
为了解决养殖水体中抗菌药物磺胺甲恶唑残留污染的问题，以抗菌药物磺胺甲恶唑为唯一碳源，通过连续4次传代富集，获得了磺胺甲恶唑降解菌群。通过16S V3-V4区高通量测序分析了每个代次的群落组成和丰度变化，推测了与磺胺甲恶唑降解相关的菌株信息，进一步连续分离纯化到了磺胺甲恶唑降解菌株LLE3。经16S rDNA及生理生化鉴定，初步将LLE3鉴定为鞘氨醇杆菌属（Sphingobacterium）菌株。对该菌进行了降解条件优化，在最优降解条件下（30 ℃，pH 7，接种浓度为5×107 CFU·mL-1），该菌7 d内对50 mg·L-1的磺胺甲恶唑降解效率可达93.7%。运用高效液相色谱与质谱联用鉴定了菌株LLE3降解后的代谢产物为N-\[4-(1，2-恶唑-3-基氨磺酰基)苯基\]乙酰胺。研究结果为磺胺甲恶唑污染的水体和土壤环境修复提供了优良的微生物资源。

十溴联苯醚（BDE-209）短期暴露对成年期小鼠的免疫毒性研究
廖桃桃,汤俊杰,史潇翔,张伟杰,茆广华,吴向阳
2021 Vol. 11 (2): 204-213. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0140
摘要 ( ) PDF (3990KB)( )
为了探讨十溴联苯醚（BDE-209）短期暴露对成年期小鼠免疫毒性及机体自我修复能力的影响，构建了雌性Balb/c小鼠BDE-209短期暴露及恢复模型。分别于给药结束后的第1 d和第21 d考察脏器指数、免疫球蛋白、淋巴细胞增殖、脂质过氧化、免疫细胞因子及相关基因变化；在此基础上，采用综合生物标志物响应结合主成分和析因分析综合评估BDE-209对成年期小鼠的免疫毒性。结果显示，BDE-209可降低小鼠的免疫器官指数，并伴随氧化损伤；BDE-209可刺激IgG分泌，抑制脾淋巴细胞增殖；BDE-209可改变Th1、Th2细胞相关细胞因子分泌及基因表达，进而引起Th1/Th2失衡。综合分析表明，BDE-209的免疫毒性在暴露结束21 d后可得到改善，BDE-209的暴露剂量和是否度过恢复期之间存在交互影响。结果表明，BDE-209短期暴露对成年期小鼠具有免疫毒性，但该毒性效应可通过机体的自我修复得到一定程度的改善。

利用N糖苷酶F对单克隆抗体N糖酶解条件的优化
张博慧,贾戴辉,程倩,许俊彦,邵喆,黄应峰
2021 Vol. 11 (2): 214-222. DOI:10.19586/j.2095-2341.2021.0005
摘要 ( ) PDF (9089KB)( )
为了优化利用N糖苷酶F（PNGase F）酶解单克隆抗体中N糖的方法，应用本公司生产的单抗对PNGase F酶的酶解条件进行优化，包括缓冲液pH、酶种类、仪器、酶解程度、变性缓冲液及酶加入量等，总结酶解条件对N糖谱结果的影响。结果显示，置换缓冲液至1×PBS中可以避免某些单抗在低pH酶解时G0F转化为G0F-GN并可改善峰型；快速PNGase F和加入变性缓冲液能有效提高酶解效率；UPLC和1.7 μm粒径色谱柱能提高分离度；不完全酶解影响N糖含量结果。研究结果表明，采用优化的酶解条件可快速、有效的酶解单抗上的N糖，使N糖谱结果准确可靠，为细胞株筛选和单抗药物质量控制提供有效手段。

铜川汉族人群38个Y-STR基因座多态性调查
靳涛,田杨,全言钊,李明亮,严安心,李璐瑶
2021 Vol. 11 (2): 223-230. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0164
摘要 ( ) PDF (8072KB)( )
Y染色体上的短串联重复序列（Y chromosome short tandem repeats, Y-STRs）在法医鉴定，尤其是混合斑中男性成分的检测分析和家系排查中具有重要作用。随着Y-STR试剂盒的不断推出和数据库的建立，国内外针对不同地区和群体的Y-STR多态性研究日益增多，而有关铜川汉族Y-STR研究鲜有报道。基于此，采用YfilerTM Platinum复合扩增试剂盒对陕西铜川汉族669名无关男性个体进行38个Y-STR基因座遗传多态性调查，并探索铜川地区汉族与其他群体之间的遗传关系。调查共检出657种单倍型，单倍型多样性和识别能力分别为0.999 937 345和0.982 1。38个Y-STR基因座共检出428个等位基因，基因多样性值在0.108 9（DYS645）~0.969 9（DYS385）。群体遗传分析中，多维尺度分析（multi-dimensional scaling, MDS）和系统发育树分析结果显示铜川汉族与其他地区的汉族群体遗传距离更近。综上，研究结果中38个Y-STR基因座在铜川汉族群体中具有较高的遗传多态性，适合铜川地区法庭科学应用。

蒙古黄芪病程相关蛋白AmPR-10于大肠杆菌不同载体的可溶性表达策略研究
王珏,胡丽丽,李桂兰,吴娜,张育敏
2021 Vol. 11 (2): 231-237. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0158
摘要 ( ) PDF (6273KB)( )
蒙古黄芪病程相关蛋白（Astragalus membranaceus pathogenesis-related protein-10, AmPR-10）具有核酸酶活性，对黄芪生长发育及抗病机制具有重要意义。但从天然黄芪中提取蛋白质的传统方法成本较高，蛋白得率较少。研究首次利用大肠杆菌表达体系对AmPR-10进行可溶性外源表达，构建了3种重组子：①以pET28a为载体构建pET28a-AmPR-10；②以pET30a为载体构建pET30a-AmPR-10；③以pET30a为载体、大肠杆菌分子伴侣skp修饰构建pET30a-skp-AmPR-10。通过SDS-PAGE分析，目的蛋白可溶性表达量比较结果是：pET30a-skp-AmPR-10 > pET30a-AmPR-10 > pET28a-AmPR-10。由蛋白质三级结构模拟分析发现，载体pET-30a上的标签S-tag通过影响AmPR-10局部α螺旋构象而提高目标蛋白的可溶性表达，分子伴侣skp通过提高融合蛋白整体α螺旋比例进一步提升目标蛋白可溶性表达量。研究解决了目前从天然黄芪中提取蛋白操作复杂、提取量小的问题。同时，经测定，目的蛋白具有核酸酶活性，为外源AmPR-10相关活性研究提供了依据。

RTN4对于结肠癌细胞增殖的调控作用
杨梦恬,袁菊懋
2021 Vol. 11 (2): 238-243. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0097
摘要 ( ) PDF (4877KB)( )
2018年全球癌症统计调查显示，结直肠癌约占患癌新病例的12.1%。因此，寻找新的结肠癌发生有关的基因，发现新的治疗靶点显得尤为迫切。通过数据库分析发现，RTN4基因的表达水平与结肠癌患者生存率的相关性具有统计学意义。针对RTN4基因构建其干扰质粒，将慢病毒作为载体转染结肠癌HCT116细胞中构建敲低RTN4的结肠癌细胞系，最后检测了低表达后RTN4基因的细胞增殖。结果发现，敲低RTN4基因后显著促进了结肠癌细胞HCT116的增殖，研究通过Western blot观察敲低RTN4后HCT116细胞自噬通路相关蛋白p62和LC3的表达情况，发现与对照组相比较，敲低RTN4组LC3转化量（LC3-II/LC3-I）增多，而p62蛋白减少。研究分析了RTN4的潜在抑癌作用，发现敲低RTN4基因会显著增强结肠癌细胞的增殖能力，并且诱导自噬，说明RTN4可能与激活LC3/p62自噬途径有关。

负载雷公藤甲素的TPGS-b-(PCL-ran-PGA)纳米制剂体外抑制宫颈癌细胞生长的研究
郑义,郑静薇,周煜玲,梁欣,包君丽,杨菊红,曾凡杞
2021 Vol. 11 (2): 244-251. DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0121
摘要 ( ) PDF (6458KB)( )
雷公藤甲素（triptolide，TPL）是传统中药雷公藤的主要活性成分，具有抗炎、抗肿瘤活性，但其毒副作用限制了临床上的广泛使用。为了探讨以TPGS-b-(PCL-ran-PGA)为载体制备的TPGS-b-(PCL-ran-PGA)/TPL纳米粒的表征和体外对宫颈癌细胞的抑制作用，采用乳化/溶剂挥发法，优化TPGS-b-(PCL-ran-PGA)与TPL比例，制备TPGS-b-(PCL-ran-PGA)/TPL纳米粒，对纳米粒进行表征，包括粒径大小、ζ电位、包封率、累积释放率，用MTS法体外研究游离型TPL和TPGS-b-(PCL-ran-PGA)/TPL纳米粒对宫颈癌细胞半数抑制浓度（IC50），用克隆形成实验分析TPGS-b-(PCL-ran-PGA)/TPL纳米粒对宫颈癌细胞HeLa的抑制作用，用流式细胞仪分析纳米粒对HeLa细胞凋亡的影响。结果显示：当TPGS-b-(PCL-ran-PGA)与TPL为50∶1时制备的纳米粒粒径为(95.3±5.2)nm,zeta电位为(-12.2±0.9)mV,其累积释放曲线呈双相分布，TPGS-b-(PCL-ran-PGA)纳米粒对HeLa细胞在24、48和72 h的IC50（2.8、1.8、0.9 μg·L-1）远远低于游离型TPL（P<0.01）,克隆形成实验证明纳米粒能显著抑制肿瘤细胞生长，并能显著诱导HeLa细胞凋亡。研究结果表明，TPGS-b-(PCL-ran-PGA)/TPL纳米粒能抑制宫颈癌细胞HeLa的生长，其作用主要通过TPL和TPGS共同诱导细胞凋亡，可以作为抗宫颈癌等肿瘤的候选药物。