土壤中耐砷细菌的筛选和砷还原基因多样性分析

采用琼脂平板培养法从湖南富砷土壤中筛选出43株耐砷细菌。16SrRNA序列分析结果表明所筛选菌分属于四个门：Actinobacteria、Proteobacteria、Firmicutes、Bacteroidetes,其中71．1％为革兰氏阳性菌。通过PCR和克隆测序等方法检测耐砷菌的砷还原相关基因（arrA、arsC、arsB／ACR3）及其基因多样性。检测结果显示：43株菌中,6．9％含异化砷还原基因arrA,30．2％含细胞质砷还原基因arsC,27．9％含As（Ⅲ）运载蛋白基因arsB／ACR3,这些基因在细菌中的出现频率较低。通过Mega软件构建系统发育树发现arrA基因的多样性可能受一定的地域差异影响,arsC基因在一些菌株中存在着基因水平转移现象,同时表明a变形菌可能更倾向于拥有Acr3型As（Ⅲ）载体蛋白,而arsB则多出现在芽孢杆菌中。     

砷浓度、形态及碳酸氢盐对蜈蚣草吸收砷的影响

为了探讨超富集植物蜈蚣草在处理高砷地下水方面的可行性,研究了水培条件下砷的浓度、形态和碳酸氢盐(HCO-3)对超富集植物蜈蚣草吸收砷的影响。实验中使用了浓度为0.1～100mg·L-1的As(III)和As(V)溶液。HCO-3处理中,HCO-3浓度范围为0.5～20mmol·L-1,As(III)或As(V)的浓度为5mg·L-1。结果表明,在水培条件下,蜈蚣草具有明显的耐高砷特征。当介质砷含量高达100mg·L-1时,砷的去除率可达到80%,且对As(III)的吸收效率高于As(V)。植物体内砷形态研究表明,蜈蚣草体内2种形态砷的含量与外源砷形态有一定的关系,As(V)处理条件下,植物体中的As(V)比例较As(III)处理高。高浓度的HCO-3(20mmol·L-1)处理对蜈蚣草地上部分生物量没有明显影响,但是抑制了地下部分的生长,并且对砷的吸收表现出明显的抑制作用。     

基于表面增强拉曼研究好氧菌株对砷的原位还原过程

从内蒙古高砷地区土壤中分离得到好氧菌株Pantoea sp.IMH,通过场发射扫描电镜与透射电镜表征该菌株形貌为短棒状、周生鞭毛.最小生长抑制浓度测定结果表明菌株IMH对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)均有一定抗性.砷还原动力学过程研究表明菌株IMH具有高效砷还原能力.利用表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)作为表征手段,采用自主计的流动检测装置,检测到了菌株IMH的30 min内的砷还原过程.通过对菌株砷还原机理的探究认为,ars H、ars C、ars B和arsR等4种基因片段在调控砷还原过程中起到了主要作用.     

碳纳米管影响无机砷(As(III)和As(V))对大型蚤毒性的研究：特定砷形态的作用

作为一种新兴的纳米材料,羟基多壁碳纳米管(OH-MWCNTs)可能与其他污染物在水环境中共存,并进一步影响它们的毒性、输移和归趋。因此,评价碳纳米管存在下砷的毒性变化需要得到更多的关注。该试验探索了在不同pH值条件下,OH-MWCNTs诱导砷(As(III)和As(V))对水生生物大型蚤的毒性变化的潜在机制。发现了H₂AsO₃^-和H₂AsO₄^-是对大型蚤毒性最大的As(III)和As(V)。比较As(III)和As(V)的结果,发现pH值是影响砷毒性最重要的因素。此外,OH-MWCNTs影响砷对大型蚤毒性的结果表明,OH-MWCNTs的存在可以提高砷的毒性。通过吸附实验进一步研究了砷与OH-MWCNTs的相互作用。OH-MWCNTs 对As(V)吸附容量高于As(III)。总而言之, OH-MWCNTs对某些形态砷的吸附是解释砷毒性增强的可靠证据。
精选自Xinghao Wang, Ruijuan Qu, Ahmed A. Allam, Jamaan Ajarem, Zhongbo Wei, Zuoyao Wang. Impact of carbon nanotubes on the toxicity of inorganic arsenic [As(III) and As(V)] to Daphnia magna: the role of the certain arsenic species. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 35, Issue 7, pages 1852–1859, July 2016. DOI: 10.1002/etc.3340
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.3340/full
     

不同价态无机砷对罗非鱼肝脏砷积累及GSH/GST解毒代谢的影响

低剂量中长期暴露下的氧化胁迫是砷对水生生物致毒的重要机制之一。本文通过对罗非鱼进行32 d的食物相砷暴露,测定不同时间点罗非鱼肝脏中谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量和谷胱甘肽巯基转移酶(glutathione S-transferase,GST)活性,揭示不同价态无机砷对罗非鱼肝脏中GSH/GST的影响机制。经三价砷(As(III))暴露后,砷含量在2 d内显著增加而在随后的30 d内无显著性差异; 0～2 d内GSH含量显著增加,后降低,13 d后GSH含量均低于空白组; 0～6 d GST活性均大于空白组,6～8 d GST活性降低,8 d后活性高于空白组,且32 d达到最大值。经五价砷(As(V))暴露后,罗非鱼肝脏中砷含量逐渐增加,在20 d时达到最大值而后无显著性差异; 0～2 d时GSH含量降低,随后逐渐增加,在16 d达到最大值,16 d后GSH含量均低于空白组; 0～8 d时GST被大量诱导合成,8～20 d时GST合成被抑制,20 d后活性增加,在32 d达到最大值。As(III)和As(V)对罗非鱼GSH/GST的不同影响与其在罗非鱼体内的积累量有关。As(III)暴露后各时间点罗非鱼肝脏中的砷含量与GSH含量呈统计学正相关,而As(V)暴露无明显相关性。这是因为As(V)进入罗非鱼肝脏后会还原为As(III),进而GSH作为可提供巯基的还原剂而被大量消耗。另外,As(III)暴露后各时间点罗非鱼肝脏中的砷含量与GST活性呈显著负相关,而As(V)暴露却呈现出很强的滞后性,这是由于进入生物体内的As(V)需转化为As(III)后,才可直接作用于酶系统。可见,不同形态砷对水生生物的致毒机制需进一步深入研究。     

链霉菌的抗砷特性及其对蜈蚣草富集砷的作用

本文研究了链霉菌Streptomyces sp.的耐砷特性及其对蜈蚣草富集砷的影响。结果表明,Streptomyces sp.可在100mmo·lL-1的砷酸盐溶液中生长,具有较强的抗砷毒害能力,且在48h内对As(Ⅴ)的还原率达96.5%。施用Streptomyces sp.能促进植物对砷的吸收,蜈蚣草地上部砷浓度为930mg·kg-1,地上部砷累积量达到对照组的2.09倍。加入Streptomyces sp.后,能促进根际土壤中As(Ⅴ)还原成As(Ⅲ),大幅度降低根际土壤残渣态砷含量,从48.15mg·kg-1下降至28.75mg·kg-1。Streptomyces sp.通过影响蜈蚣草根际环境,提高根际土壤pH,增加DOC含量,促使砷形态变化,从而增加砷生物可利用性。该菌可作为强化蜈蚣草修复砷污染土壤的材料。     

厌氧微生物作用下土壤中砷的形态转化及其分配

厌氧微生物作用下土壤中砷的形态转化及分配比例对砷的环境行为与归趋具有重要影响。实验利用张士污灌区土壤负载低浓度砷,研究了厌氧微生物作用下砷的形态转化过程,并通过磷酸盐及盐酸提取土壤中的砷、铁和硫,探讨了砷在土壤中结合形态的变化及土壤矿物结构转化与砷环境行为的关联。实验结果表明,微生物作用下土壤负载的砷被迅速还原为As(III)并释放进入液相,培养24h后液相累积的As(T)量达到16.9μmol·L-1,其中As(III)占液相总砷含量的91%以上;48h后释放的砷被再次固持,液相残留的As(III)浓度仅为1.5μmol·L-1。尽管微生物还原作用造成土壤中铁氧化物的活化,但固相中磷酸盐提取态与盐酸提取态砷所占的比例分别从载砷量的45.3%和49.8%降低到22.0%与0.22%,而体系中硫酸盐还原产生的硫离子的量与砷的释放量保持负相关。可见微生物还原作用下砷发生了活化,释放和再固定的过程,土壤负载的砷从溶解态、吸附态及铁氧化物结合态逐渐被转化为更稳定的硫化物结合态。此研究对于预测土壤中砷的行为与归趋及污染土壤修复具有一定意义。     

磺胺类耐药菌中抗性基因sul的表达规律

抗生素环境污染是影响抗生素抗性基因传播和扩散的主要因素,然而关于抗生素耐药菌在抗生素暴露下抗性基因的表达机制研究甚少。本研究利用RT-PCR方法检测了土壤中优势耐药菌菌株炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis SYN201,G+)和弗氏志贺菌菌株(Shigella flexneri NJJN802,G-)在含有不同浓度磺胺类药物的培养基中生长不同时间后抗性基因(sul 1、sul 2、sul 3)的表达变化。结果发现:无论培养基中是否存在磺胺类药物,菌株SYN201和NJJN802中的3种磺胺类抗性基因均分别在培养的第72小时或36小时出现一个明显的表达峰,而在其他培养时间下不表达或表达量处于相对极低的水平;磺胺嘧啶的存在有助于提高菌株在此特征表达时间下抗性基因的表达水平,与未加磺胺嘧啶组相比,暴露于磺胺嘧啶(60μg·m L~(-1))组的sul 1、sul 2和sul 3在菌株SYN201中的相对表达量分别提高了2.5、4.8和3.2倍,而在菌株NJJN802中的相对表达量分别提高了3.7、6.0和5.0倍。通过将耐药菌暴露于不同磺胺嘧啶浓度下考察sul基因相对表达情况,研究发现随着培养基中磺胺嘧啶浓度的升高(0~1 024μg·m L~(-1)),菌株SYN201和NJJN802中sul基因的表达量整体上呈现出明显的上升趋势。本研究对揭示磺胺耐药菌的抗性表达规律及抗生素暴露对其抗性表达发挥的作用具有重要意义。     

植物砷吸收与代谢的研究进展

砷(As)作为一种植物非必需的类金属元素广泛存在于自然界中,砷过量摄人不仅会对植物生长产生毒害作用,而且在植物的可食部位累积并通过食物链对人体健康构成威胁.生长介质中的砷酸盐(五价砷)一般是通过磷酸盐转运蛋白被植物吸收的,而亚砷酸(三价砷)和没有解离的甲基化砷则主要是通过质膜上的水通道蛋白被植物吸收的.在植物体内五价砷...     

养殖场空气中E.coli磺胺类抗生素的抗性

本文从养殖场空气中分离出360株E.coli(大肠杆菌,Escherichia coli),应用肉汤微量稀释法和PCR方法,分离磺胺甲唑敏感菌株,检测抗生素抗性和抗性基因.在分离的E.coli中,对磺胺甲唑敏感菌株为95株(26.4%),有48株含有青霉素、氯霉素、四环素、环丙沙星、庆大霉素和利福平的抗性,而47株未含有抗性.其中,7株菌株含有1种抗生素抗性、11株菌株含有2种抗生素抗性、17株菌株含有3种抗生素抗性、6株菌株含有4种抗生素抗性、4株菌株含有5种抗生素抗性、3株菌株含有6种抗生素抗性.对抗生素的耐受能力依次为:氯霉素、青霉素、四环素、环丙沙星、庆大霉素、利福平.磺胺甲唑敏感菌株共检出163个抗性基因,sul1、int1、sul2、Int2、sul3检出数量依次为49、44、29、20和19;含一种、二种、三种、四种、五种抗性基因菌株分别为45、22、10、7、2;但有6株未检测出抗性基因.结果表明养殖场建场时间、抗生素使用、养殖规模等与抗生素抗性菌的抗性呈正相关;养殖场空气中分离的E.coli抗生素抗性较高,且具有多重抗性;抗生素抗性的表现型与其基因型之间出现不完全吻合现象.     

全基因合成方法学研究

通过基因全合成实现基因的分子改造和人工组建正成为一种实验室常规手段,因此,建立一种能够在相对低廉和短时间内准确和高效地设计和合成长片段基因的方法十分重要.本研究报道了一种重复性好、错误率低、低成本和简便的基因设计和全合成方法.此方法包含经DNA2.0软件的序列优化,Gene2Oligo软件的寡核苷酸设计,覆盖全长基因双链的寡核苷酸的组合和引物介导下的全基因的合成等步骤.运用此方法,对3个不同长度的基因(分别为653bp,1309bp和1498bp)成功地进行了密码子优化和一步全合成.其中的amyFF在大肠杆菌中表达量提高了12倍.图2参18     

EoNPV的限制性酶切图谱及polyhedrin基因和egt基因的定位

用８种限制性内切酶酶解茶尺蠖Ｅｃｔｒｏｐｉｓｏｂｌｉｑｕａ核型多角体病毒（ＥｏＮＰＶ）基因组ＤＮＡ,获得大于０．８８ｋｂ的片段数分别为７、３８、１９、１７、１６、９、３２和１４．由此统计,基因组平均大小大于１１８．５ｋｂ,即Ｍｒ约大于７８．６×１０６．用ＢｍＮＰＶ的多角体蛋白（ｐｈ）基因和ＡｃＭＮＰＶ的ｅｇｔ基因为探针,应用Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交方法,将ＥｏＮＰＶ的ｐｈ基因定位于ＢａｍＨＩＡ、ＣｌａＩＤ、ＥｃｏＲＩＭ、ＥｃｏＲＶＬ、ＨｉｎｄⅢＦ、ＰｓｔＩＡ、ＳａｌＩＨ和ＸｈｏＩＢ片段上,将ｅｇｔ基因定位于ＢａｍＨＩＡ、ＣｌａＩｌ、ＥｃｏＲＩＫ、ＥｃｏＲＶＡ、ＨｉｎｄⅢＨ、ＰｓｔＩＡ、ＳａｌＩＢ、ＸｈｏＩＩ片段上．通过克隆和酶切鉴定ＥｃｏＲＩＭ和ＥｃｏＲＶＬ片段,测定ｐｈ基因部分序列,并以ＥｃｏＲＩＭ为探针对基因组酶切印迹进行杂交,制作了ＥｏＮＰＶｐｈ基因和ｅｇｔ基因区的酶切图谱,推定ｅｇｔ基因保守区位于ｐｈ基因上游约４．５５ｋｂ处．     

Bt肠毒素基因与plcR基因的相关性及肠毒素对小鼠的急性毒性

用PCR方法检测溶血肠毒素BL、肠毒素T和肠毒素S三种肠毒素基因(hblA、becT、entS)及毒素调控基因plcR在30株苏云金芽胞杆菌株(Bt)中的分布.结果表明,含有hblA基因、entS基因、becT基因及plcR基因片段的Bt菌株分别占66.7%、70%、70%和73.3%.其中,含有plcR基因的菌株都至少含有一种肠毒素基因,不含肠毒素基因的菌株也未检测到plcR基因,说明plcR基因与肠毒素基因有着密切的关系.用3个Bt菌株WB9、HD2和HD9(都含有hblA、becT、entS和plcR基因片段,HD2和HD9经RPLA与TECRA肠毒素检测试剂盒检测具有高滴度)对小白鼠进行口服急性毒性试验.结果表明,所有3种供试菌株的发酵上清液对小白鼠行为和健康没有明显影响,对内部器官(心、肝、肺等)也没有产生病理现象.图5表3参14     

毒理基因组学研究进展

毒理基因组学是利用最新的基因组学技术来进行毒理学研究的新兴学科。它能够快速全面地检测出化合物和生物体相互作用后的全基因组表达的变化,再通过生物信息学的方法对化合物的毒性进行定性分析。它可以为传统毒理学检测筛选更多的生物学标志物,解释有毒物质的致毒机理,降低风险评价的不确定性。但是,毒理基因组学还存在许多问题：如实验设计不统一,分析理论不完善,检测费用太昂贵等。其中最主要的理论问题在于,虽然人们早已认识到毒理基因组学最大的优势是可对毒性进行较全面的分类和预测,但是已有的研究仍然集中在生物标志物的筛选和致毒机理的解释上,而没有充分利用全基因组变化的信息,因为理论上除了实验误差引入的基因表达变化以外的变化都是化合物和生物体相互作用的结果。要解决这些问题,新发现的microRNA毒理基因组和动态基因表达图谱的研究可能是一个潜在方向。总体来说,目前毒理基因组学只能作为风险评价的参考,但是它最终将为风险评价提供有力的理论依据和准确预测,提高风险评价的可靠性。     

Genome-wide identification and hormone expression patterns of the MaPIF family of banana genes北大核心CSCD

植物光敏色素作用因子(phytochrome interacting factor,PIF)是广泛分布于植物体内的一种转录因子,在植物的生长发育方面有着重要的作用.基于香蕉基因组数据,对香蕉MaPIF基因家族进行基因组鉴定,采用生物信息学分析方法对其进行命名,分析理化性质、蛋白质结构、基因结构、启动子顺势作用元件以及构建系统进化树;分析PIF家族在不同激素处理下的表达情况.结果显示,香蕉MaPIF家族有7个成员,均含有高度保守的bHLH结构域;编码区长度在1 116-2001bp之间,至少包含5个内含子,且大部分位于细胞外;进化树结果可以发现与拟南芥、水稻以及玉米PIF的亲缘关系较近;顺式作用元件预测结果显示,MaPIF上存在多种与激素和光相关的响应元件.qRT-PCR结果显示,MaPIF3-1、MaPIF4、MaPIF4-1在生长素(IAA)、赤霉素(GA)、生长素抑制剂(NPA)处理中均有显著表达,除此之外,所有成员在脱落酸(ABA)处理下均有明显表达.本研究表明MaPIF在香蕉生长发育中激素调控有重要作用.(图7表3参45)     

转基因不结球白菜实验地中外源基因流动及在不向作物中的自然渗入

首次报道了转基因不结球白菜实验地中 ,以除草剂抗性基因bar为标记基因的外源基因流动以及在芸薹属不同栽培作物中的基因渗入情况 .结果表明 ,外源基因能随花粉的散布流动 ,距离转基因花粉源越远 ,流动频率越低 .距离转基因白菜 0～ 3m处为花粉的主要流动区域 ,其频率占总流动率的 5 0 %左右 .2 0m隔离带后基因的流动频率仅为10m隔离带后的 1/2 0 .自然条件下 ,白菜中的外源基因在芸薹属同基因组作物中具有较高的渗入频率 ;在基因组具部分同源性的甘蓝型油菜中具一定的渗入频率 ;不能渗入甘蓝基因组中 .基因的渗入频率与作物间的亲缘性、隔离距离等多因素相关 .探讨了基因流动频率与基因渗入频率的差异 ,提出在有显性标记基因及花粉的供体、受体完全亲合的情况下 ,可以用基因的渗入频率来反应田间的基因流动情况 .图 4表 4参 12     

人类无精症相关新基因ZNF313启动子的初步分析

采用PCR方法扩增了ZNF313基因的启动子序列,构建了含人ZNF313基因启动子不同片断的荧光素酶报告基因表达体系.以pRLTK为内参照质粒,瞬时转染HEK293T细胞,48h后收集细胞,测定荧光素酶的相对表达活性.结果发现,在ZNF313基因的启动子区域构建了4种荧光素酶报告基因表达体系,即pGL3215(-215bp～ 38bp)、pGL3160(-160bp～ 38bp)、pGL3133(-133bp～ 128bp)和pGL38(-8bp～ 128bp).其中pGL3215表达载体的荧光素酶相对表达活性最高;pGL3160和pGL3133表达载体的荧光素酶相对表达活性几乎相同,且是pGL3215的75%;而pGL38的荧光素酶相对表达活性急剧下降,接近于零.这表明,-133bp～-8bp区域内含有人ZNF313基因转录所必需的启动子序列.生物信息学的分析表明,两个SP1、一个AP2和一个TAg是人ZNF313基因启动子所必需的.图4参19     

丝状真菌基因功能研究的方法

近年来不少丝状真菌全基因组测序已完成或正在进行,基因功能研究成为真菌研究的一个热点.多种基因功能研究方法都已应用到丝状真菌领域,为丝状真菌的基因功能研究提供了许多不同的技术策略.本文总结了目前丝状真菌基因功能研究中常用的方法,如转座子标签法、基因敲除技术、RNA干扰、超表达及酵母杂交系统等,并对各方法在丝状真菌研究中的优缺点进行了阐述.参42     

细胞分裂素基因（T－cyt）在转基因烟草中的表达及其对生长发育的影响

将编码细胞分裂素合成关键酶──异戊烯基转移酶的Ｔ－ｃｙｔ基因分别置于ＣａＭＶ３５Ｓ启动子，ｒｂｃＳ启动子和Ｔ－ｃｙｔ基因自身启动子的调控下，构建成不同的嵌合质粒用于转化烟草，通过ＰＣＲ检测，Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交和ＮＰＴⅡ的酶活检测对获得的转基因烟草进行了鉴定．Ｎｏｒｔｈｅｒｎ分析表明：ＣａＭＶ３５Ｓ启动子驱动下的Ｔ－ｃｙｔ基因在转基因烟草的根、茎、叶中均有ｍＲＮＡ的积累；ｒｂｃＳ启动子指导下Ｔ－ｃｙｔ基因在叶中转录较强，茎中次之，在根中几乎未表达．以根据抗原决定簇进行人工合成的复合抗原免疫家兔得到异戊烯基转移酶抗体，ＥＬＩＳＡ结果表明转基因烟草根中异戊烯基转移酶含量较高．Ｔ－ｃｙｔ基因的表达对转基因烟草的生长发育有明显影响：其叶绿素ａ、ｂ含量明显增加，叶衰老迟缓；顶端优势受到抑制，侧芽生长旺盛；与对照相比，其根系不发达．     

聚类GO术语在基因表达差异研究中的应用

针对基因功能分类体系基因本体(Gene Ontology,GO)特殊的有向无环图特点,改进传统的用单个GO术语检测基因差异表达信号的缺陷,设计出"聚类GO术语提升差异表达检测(ScaGO)"算法.通过简单的输入对照和实验组表达谱上的全部基因表达信号,来研究一些比较新的差异表达功能组,有助于进一步解释基因差异表达的生物学意义,如疾病发病机制、药物作用机理等.将ScaGO和基于单GO术语差异分析法应用到急性淋巴细胞性白血病数据集和酵母Rap1 DNA绑定突变体差异表达数据集上,结果显示,ScaGO能比基于单GO术语差异分析法发现一些新的与差异表达相关联的功能类基因,对于指导实验具有积极意义.图1表3参21