基于前体供给途径遗传改造提高褐黄孢链霉菌纳他霉素的产量

纳他霉素(natamycin)是一种高效、广谱、安全的抗真菌剂,广泛应用于食品防腐与医药领域。纳他霉素可由多种链霉菌发酵产生。它是以乙酰辅酶A、丙二酰辅酶A及甲基丙二酰辅酶A为前体经Ⅰ型聚酮合酶(polyketide synthase,PKS)催化合成的多烯大环内酯类化合物。本研究以纳他霉素产生菌——褐黄孢链霉菌为研究材料,分别对不同前体分子供给途径中的关键酶进行过表达,并确定影响纳他霉素产量的关键前体供给途径。研究结果发现：通过过表达乙酰辅酶A合成酶(acetyl-CoA synthase,ACS)加强乙酰辅酶A合成途径,以及通过过表达甲基丙二酰辅酶A变位酶(methylmalonyl-CoA mutase,MCM)加强甲基丙二酰辅酶A合成途径,重组菌株纳他霉素产量分别比野生型菌株提高了44.19%和20.51%。共过表达ACS和MCM,重组菌株纳他霉素产量获得进一步提升(达1123.34mg/L),比野生型菌株提高了66.29%。上述发现为通过前体代谢工程的策略构建纳他霉素工业高产菌株提供了参考,也为其他聚酮类天然产物高产工程菌株的构建提供了借鉴。     

基于20 cm蒸发皿蒸发量制定的华北地区温室黄瓜滴灌灌水制度

试验分别于2013和2014年在中国农业科学院新乡综合试验基地进行,以20 cm蒸发皿蒸发量（E_p -20）为灌水依据,设置5种水面蒸发系数（K_cp1:0.25;K_cp2:0.5;K_cp3:0.75;K_cp4:1.0;K_cp5:1.25）代表5种灌水水平,分析了不同水量（I_r）对温室黄瓜滴灌耗水量（ET）、产量、品质以及水分利用效率（WUE）的影响,探讨了以E_p -20制定温室滴灌灌水计划的可行性.结果表明：温室滴灌黄瓜整个生育期内的耗水量在129~314 mm,耗水量随着灌水量的增加而增加.当灌水量超过0.75E_p 20时,各处理之间的产量无差异,平均单果质量、单株瓜条数和平均瓜长对灌水量的响应均存在一个阈值（0.75E_p 20）;品质方面,可溶性固形物、维生素C和可溶性糖含量均随着灌水量的增加而降低,而可溶性蛋白质含量为：K_cp2＞K_cp3＞K_cp4＞K_cp1＞K_cp5;采用修正后的Penman Monteith公式计算温室滴灌黄瓜参考蒸发蒸腾量所得结果与E_p -20呈极显著线性相关关系.可见,在华北地区日光温室黄瓜的滴灌灌水制度选用0.75倍的20 cm蒸发皿水面蒸发量作为灌水依据简单可行.     

黑曲霉柠檬酸工业菌株原生质体制备与转化

黑曲霉是柠檬酸工业化生产的主要发酵菌株。尽管现代遗传操作技术在黑曲霉的实验室菌株、蛋白质生产菌株等的应用中获得了成功,但是柠檬酸工业菌株遗传转化异常困难,成为柠檬酸工业持续升级的重要限制因素。以柠檬酸工业生产实际应用的黑曲霉菌株为研究对象,对其原生质体的制备与再生以及PEG介导的转化等条件进行了细致优化。结果表明,柠檬酸高产工业菌株原生质体的制备需选取丰富培养基中培养48 h的年轻菌丝体,在1.5%裂解酶-0.5%蜗牛酶-0.2%溶菌酶的复合酶解体系下裂解2.5 h,原生质体的制备浓度可达106个/m L以上,原生质体再生效率可达90%以上。原生质体的浓度是原生质体-PEG介导转化方法的关键,当原生质体浓度达到106个/m L以上时,高产柠檬酸菌株的转化效率大幅提高。成功建立了由原生质体-PEG所介导的高产柠檬酸黑曲霉菌株的遗传转化体系。     

miR-34c逆转乳腺癌耐药细胞株MCF-7/DOX耐药性的研究

miR-34在肿瘤发生发展中起着至关重要的作用,然而,mi R-34在肿瘤耐药中的作用研究不多。该研究将合成的mi R-34c成熟序列转染乳腺癌阿霉素(doxorubicin,DOX)耐药细胞MCF-7/DOX,探讨mi R-34c体外逆转MCF-7/DOX细胞耐药性作用及其可能的机制。采用Real-time RT-PCR检测mi R-34c在乳腺癌耐药细胞株MCF-7/DOX中的表达,MTS法检测miR-34c对MCF-7/DOX细胞阿霉素耐药性的影响,流式细胞术检测miR-34c对MCF-7/DOX细胞周期和凋亡的影响,Real-time RT-PCR和Western blot法检测多药耐药相关蛋白MDR、MRP以及细胞周期与凋亡相关蛋白Bcl-2、E2F3的表达。结果显示,mi R-34c在乳腺癌MCF-7/DOX耐药细胞中低表达,转染mi R-34c可明显增加耐药细胞对阿霉素的敏感性;流式分析发现,miR-34c可以促进耐药细胞G2期细胞周期阻滞和凋亡;与对照组相比较,miR-34c转染组细胞MDR、MRP蛋白表达无明显变化,而Bcl-2、E2F3 mRNA和蛋白表达均明显下调。研究表明,miR-34c直接靶向抑制Bcl-2和E2F3的表达,诱导细胞周期G2期阻滞和凋亡,进而增强MCF-7/DOX耐药细胞对阿霉素的敏感性。     

SHIV1157ipd3N4细胞适应株的制备及其生物特性

目的体外制备SHIV1157ipd3N4病毒中国恒河猴细胞适应株,在细胞水平和中国恒河猴体内评价其生物学特性。方法用SHIV1157ipd3N4病毒阴道感染中国恒河猴,在血浆病毒载量高峰期采血分离外周血单核淋巴细胞（PBMCs）,与正常中国恒河猴PBMCs共培养。定期测定培养液中的P24抗原水平。当病毒复制达高峰期时收集培养上清,分装并冻存。测定病毒RNA载量、P24抗原浓度和TCID50。静脉感染中国恒河猴,研究该批次SHIV1157ipd3N4在体内的病毒学、免疫学指标变化及变异情况,分析其基本的生物学特性。结果本研究共制备了243 mL SHIV1157ipd3N4病毒原液,gp120序列分析表明病毒未发生变异,CCR5的嗜性也未发生改变。病毒载量为1.586×108 copies/mL,P24抗原水平为1.16×103 pg/mL,TZM-bl细胞测定病毒的TCID50为3.16×103/mL。1 mL SHIV1157ipd3N4静脉成功感染中国恒河猴G1004V,高峰期病毒载量达到1.0×106 copies/mL以上。结论此次制备的SHIV1157ipd3N4细胞适应株生物学特性稳定,适合作为毒种库构建SHIV1157ipd3N4/中国恒河猴模型。     

SHIV-XJ02170感染恒河猴后期的传代特点和env基因变异

目的研究SHIV-XJ02170在中国恒河猴感染后期传代过程中病毒和宿主的变化特点,并分析env基因的序列变异。方法将感染中国恒河猴G0401V后期（5年）的SHIV-XJ02170病毒垂直传代2只猴（G0401V→G0402V→0403V）,同时,剔除G0401V猴CD8＋T细胞使潜伏的病毒大量复制后传代1只猴（G0401V→G0404V）,应用流式细胞术、病毒载量测定、序列分析等方法研究该病毒在猴体内长期适应后的病毒和免疫学指标及序列变异特点。结果 G0401V在感染后期仍能稳定传代,且表现出毒力增强的特点。其传代猴G0402V在传代后41 d死亡,外周血CD4＋T淋巴细胞衰竭,仅为43个/mL,符合艾滋病感染猴快速进展型的特征。剔除体内CD8＋T细胞之后的传代猴G0404V的表现类似G0401V,即长期低水平的病毒血症水平。env基因序列分析发现SHIV-XJ02170在G0401V体内长期适应后发生了可遗传的序列变异,并引起糖基化位点的改变。结论 SHIV-XJ02170在猴体长期适应后的传代过程中表现出向强毒株过渡的特征,为进行SHIV-XJ02170感染性克隆的构建奠定了良好的实验基础。     

温室滴灌条件下土壤水分亏缺对番茄产量及其形成过程的影响

采用小区试验,在温室滴灌条件下研究了不同生育阶段土壤水分状况对番茄果实大小、坐果数、畸形果及产量形成过程的影响,分析了温室滴灌条件下番茄总产量与灌水量的关系.结果表明：番茄苗期适度水分亏缺（田间持水量的50%～55%）可提高坐果率,畸形果形成减少,但果实总体偏小,果实成熟主要集中在采摘后期;开花坐果期过度水分亏缺（田间持水量的65%以下）虽可促进果实成熟,但降低了坐果数,易形成小果和畸形果;采摘期水分过高（田间持水量的80%以上）或过低（田间持水量的65%以下）均可降低番茄产量,水分亏缺（田间持水量的65%以下）则使坐果数降低、畸形果增加.各水分处理对果实成熟时间无明显影响;温室番茄总产量、灌溉水利用效率与全生育期灌水总量之间均呈二次抛物线关系;当番茄土壤水分（占田间持水量的百分比）下限控制在苗期60%～65%、开花坐果期70%～75%、成熟采摘期70%～75%时,番茄畸形果形成量减少,产量及坐果率较高,可作为滴灌条件下温室番茄适宜的土壤水分控制指标.     

人工软骨支架中TGF-β1缓释壳聚糖微球对ATDC-5细胞生长的促进作用

为了提高本课题组前期构建的Ⅱ型胶原蛋白-透明质酸-硫酸软骨素的人工三维软骨支架对软骨细胞生长的促进作用,采用乳化交联法以壳聚糖为原料,加入细胞转化生长因子TGF-β1,并通过真空冷冻干燥技术制备了包裹TGF-β1的壳聚糖微球。然后分别将其与空白壳聚糖微球整合进软骨支架中,并接种小鼠软骨细胞ATDC-5,通过观察细胞生长状态来评价缓释微球在人工软骨支架中对软骨细胞生长是否具有促进作用。结果显示所制得的壳聚糖微球球体表面光滑,分散均匀,直径在100 nm左右,吸水率良好可达983.73%±4.38%,抗酶解作用较强,第28天时降解率仅达到51.0%±1.8%。由TGF-β1累积释放曲线可知TGF-β1在开始的24 h内释放最快,之后逐渐减慢,在120 h之后进入平台期,具有缓释效果。MTT试验以及荧光染色试验充分表明,由Ⅱ型胶原蛋白、透明质酸以及硫酸软骨素构建的三维软骨支架适合ATDC-5细胞的生长增殖,并且壳聚糖微球对TGF-β1的缓释能够显著促进细胞的生长。     

水氮供应对夏棉产量、水氮利用及土壤硝态氮累积的影响

通过田间试验,研究了黄淮地区水氮供应对夏棉生长、产量及水氮利用效率的影响,探索在保证产量的同时提高水氮利用效率、减少农田水氮排放的管理模式.试验设置5个氮素水平(0、60、120、180、240 kg·hm^-2,分别记为N₀、N₁、N₂、N₃、N₄)和3个灌水水平(滴灌,灌水定额30、22.5、15 mm,分别记为I₁、I₂、I₃),使用裂区设计,主区为氮用量,裂区为灌水水平,共15个处理,3次重复.结果表明: 氮素和水分施用对夏棉生长和产量都有明显促进作用,但氮素影响更显著,是该地区调控夏棉生长和籽棉产量的主要因素.随着施氮量和灌水量的增加,花铃期生殖器官积累量、地上部干物质积累量和籽棉产量在开始阶段都逐步增加,当施氮量超过180 kg·hm^-2时,进一步增施氮肥会导致生殖器官积累量、地上部干物质积累量和籽棉产量减小.籽棉产量在N₃I₁处理达到最大,为4016 kg·hm^-2.增加施氮量能显著提高地上部总吸氮量和茎叶含氮量,但会降低氮肥偏生产力.灌溉水利用效率和田间水分利用效率分别在N₃I₃和N₃I₁处理最大,分别为5.40和1.24 kg·m^-3.随着施氮量的增加,土壤硝态氮含量明显增加,且硝态氮累积区域有下移趋势.综合考虑对地上部干物质积累、产量、水氮吸收利用及土壤硝态氮累积等的影响,N₃I₁处理可作为试验区夏季棉花生产的最优水氮管理方案.     

葡萄糖诱导绿色杜氏藻转录组及相关通路差异分析

绿色杜氏藻是研究耐盐机理的模式绿藻．葡萄糖不仅是营养物质,而且还是信号物质．目前,对绿色杜氏藻转录组、糖处理后差异表达基因和β-胡萝卜素生物合成途径关键基因表达还不清楚．本研究通过Illumina HiSeqTM 2000高通量测序,获得葡萄糖处理和未处理绿色杜氏藻转录组信息．利用P value值和差异倍数对样本进行差异表达分析,共111条转录本存在差异表达,3条为上调转录本,108条为下调转录本．利用RT-qPCR检验差异表达分析的准确性. 结果表明,转录本表达结果与转录组分析结果一致．GO功能富集结果表明,71条下调转录本与代谢相关,占所有下调转录本的65.74%．KEGG富集分析结果表明,21条KEGG通路含89条下调转录本,14条通路与代谢相关．代谢中通路最多的为能量代谢（6条）,含63条下调转录本．能量代谢中与光合作用相关的下调转录本最多,为29条．通过分析找到2条与β-胡萝卜素生物合成相关通路（MVA/MEP途径及β-胡萝卜素合成途径）,并发现通路的关键基因hmgs、dxs、dxr、psy、pds、chyb,对其进行差异表达分析,均不存在差异表达．研究表明,葡萄糖抑制了绿色杜氏藻光合作用,代谢受阻,但未影响β-胡萝卜素生物合成相关通路及关键基因．