嗜吡啶红球菌多氯联苯降解基因的克隆与表达

建立了多氯联苯/联苯降解菌嗜吡啶红球菌 R04 的基因组文库.活性筛选得到 1 个18kb的阳性片断,内含 1个 921个核苷酸的新的开环酶2,3-二羟基联苯双加氧酶基因 bphC2,该基因能够在大肠杆菌中表达,其蛋白分子量约为34kDa.此外,在该基因上游39bp处还发现另外一个 2,3-二羟基联苯双加氧酶基因 bphC1 的部分序列.     

Cytochrome P450 BM3 of Bacillus megaterium—A possible endosulfan biotransforming gene

Computing chemistry was applied to understand biotransforrnation mechanism of an organochlorine pesticide, endosulfan. The stereo specific metabolic activity of human CYP-2B6 （cytochrome P450） on endosulfan has been well demonstrated. Sequence and structural similarity search revealed that the bacterium Bacillus megaterium encodes CYP-BM3, which is similar to CYP-2B6. The functional similarity was studied at organism level by batch-scale studies and it was proved that B. megaterium could metabolize endosulfan to endosulfan sulfate, as CYP-2B6 does in human system. The gene expression analyses also confirmed the possible role of CYP-BM3 in endosulfan metabolism. Thus, our results show that the protein structure based in-silico approach can help us to understand and identify microbes for remediation strategy development. To the best of our knowledge this is the first report which has extrapolated the bacterial gene for endosulfan biotransformation through in silico prediction approach for metabolic gene identification.     

芽孢杆菌植酸酶phy(ycD)基因在大肠杆菌中的异源表达与纯化

为研究中性植酸酶的性质,将芽孢杆菌来源植酸酶基因phy(ycD)构建到大肠杆菌表达载体pET-28a(+)上,进行诱导表达,利用Ni-NAT和Superdex-75纯化后,对重组植酸酶r-phy(ycD)的性质进行分析.结果显示,该酶是Ca2+依赖性酶,Ca2+最适浓度为1 mmol/L,酶比活为4.7 U/mg,酶促反应的最适pH为6.5,在中性条件下稳定,最适反应温度为45℃,K m值和V max值分别为0.213 mmol/L和5.55 U/mg.Zn2+、Ni2+、Ba2+和Ag2+对酶促反应均有显著抑制作用.本研究表明,Ca2+对该类酶的活性和热稳定性起着关键性作用,因此在表达和纯化过程中需要在培养基和纯化所需的各类缓冲液中添加Ca2+.     

氟对斑马鱼生殖毒性研究

为了探讨氟对鱼类的生殖毒性效应,以成年斑马鱼为试验对象,氟化钠暴露45 d和90 d后,运用组织切片观察斑马鱼性腺组织的发育情况,采用酶联免疫分析法测定性腺中雌二醇（Estradiol,E2）、卵黄蛋白原（Vitellogenin,VTG）和睾酮（Testosterone,T）的含量,并使用实时荧光定量PCR方法检测斑马鱼生殖相关基因的表达水平.结果显示：氟暴露会阻滞成年斑马鱼性腺发育,造成卵泡发育不良,精巢生精能力下降;同时降低雌性斑马鱼性腺中E2和VTG的含量,增加T的含量;雌性斑马鱼孕酮受体（Prg）和糖皮质激素受体（GR）基因相对表达量随氟浓度的增加呈先降后升的趋势,随着染毒剂量与时间的增加,雄激素受体（AR）基因相对表达量逐渐增加,而CYP19a基因相对表达量逐渐减少.雄性斑马鱼性腺中E2、VTG、T的含量及生殖相关基因表达的变化趋势则与雌性斑马鱼相反.综上所述,氟暴露可以通过影响斑马鱼体内性腺发育、E2、VTG、T含量及生殖相关基因表达来影响其生殖功能.实验结果可为进一步研究氟化物对水生动物的生殖毒性效应提供理论依据.     

CdSe/ZnS量子点对斑马鱼胚胎发育的毒性效应

本研究以模式生物斑马鱼(Danio rerio)为对象,观察在不同浓度Cd Se/Zn S量子点(Cd Se/Zn S QDs)暴露下,斑马鱼胚胎形态发育、氧化应激以及金属硫蛋白MT基因和应激蛋白Hsp70基因表达变化情况.结果表明,Cd Se/Zn S QDs对斑马鱼胚胎72 hpf(hours post fertilization)的半致畸效应浓度(EC50)为316.994 nmol·L-1.QDs暴露影响了斑马鱼胚胎的死亡率、畸形率、孵化率、自主运动频率和体长,以及引起胚胎卵凝集,心包囊肿,脊椎弯曲等多种毒性效应;同时导致斑马鱼体内超氧化物歧化酶(SOD)活性变化以及丙二醛(MDA)含量增加.QDs还诱导斑马鱼MT基因和Hsp70基因表达上调,斑马鱼机体产生一系列自我保护反应来减轻QDs所造成的伤害.这表明:Cd Se/Zn S QDs对斑马鱼胚胎产生了毒性效应,其毒性可能与其核心Cd2+的释放、粒径大小以及氧化应激有关.     

籽粒苋苹果酸酶(NAD-ME)基因密码子偏好性分析

遗传密码子是生命信息的基本遗传单位,每种氨基酸对应1～6个同义密码子.特定物种在长期进化中形成了适应自身基因组环境的密码子使用偏性.运用CHIPS、CUSP和CodonW程序分析自主克隆的籽粒苋NAD-ME基因的密码子偏好性,并与马铃薯等7种植物的ME基因密码子偏好性进行比较,以期为该基因在作物遗传改良中选择合适的受体植物提供依据.结果表明,籽粒苋NAD-ME基因偏好于以A或T结尾的密码子,其它几种被比较作物的ME基因也有同样的趋势,但双子叶植物的偏好性更强.基于NAD-ME基因的密码子使用偏性的系统聚类分析表明,籽粒苋与马铃薯、拟南芥、葡萄、蓖麻、毛果杨等双子叶植物聚为1类,玉米和高粱这2个单子叶植物聚为1类,预示籽粒苋NAD-ME基因更适合导入马铃薯等双子叶植物.对籽粒苋NAD-ME基因的密码子偏好性与大肠杆菌和酵母的基因组密码子偏好性进行比较,发现均存在差异,与大肠杆菌的差异高于酵母,表明酵母表达系统要优于大肠杆菌表达系统.若要进一步提高籽粒苋NAD-ME基因在大肠杆菌或酵母中的表达水平,尚需对其密码子进行优化.     

多环麝香污染胁迫对蚯蚓特异性蛋白基因表达的影响

为了探讨蚯蚓特异性蛋白基因表达在监测多环麝香低水平长期暴露污染中的应用,选择蚯蚓热休克蛋白(HSP70)、钙网蛋白(CRT)、亲环素A(cyPA)、翻译控制肿瘤蛋白(TCTP)等代表性蛋白基因作为供试基因.采用自然土壤污染模拟实验,基于mRNA表达分子水平,研究吐纳麝香(AHTN)与佳乐麝香(HHCB)长期(28 d)污染胁迫对以上各特异性蛋白基因响应表达的影响.通过序列同源性比较与荧光定量PCR熔解曲线结果分析,表明设计的引物适合供试基因mRNA表达水平的检测.染毒暴露28 d后,当AHTN染毒浓度小于30μg.g-1或HHCB浓度小于50μg.g-1时,蚯蚓HSP70基因表达水平无显著变化,而AHTN浓度等于或大于30μg.g-1和HHCB浓度等于或大于50μg.g-1时,HSP70基因表达水平呈显著下调趋势;而各AHTN或HHCB浓度处理组中蚯蚓CRT基因显著上调表达;cyPA和TCTP基因表达水平与对照组比较均无呈现显著性差异.研究结果表明,HSP70与CRT等基因的响应表达有望成为表征多环麝香土壤污染暴露水平及生态毒理效应的潜在生物标志物.     

植物细胞分裂素氧化酶基因研究进展

通过梳理已有的研究文献,综述了植物细胞分裂素氧化酶基因的生理功能及其表达调控研究进展。目前,关于CKX基因在农作物方面的研究报道较多,而在木本植物和观赏植物方面的研究却较少。今后可利用生物信息学软件以及基因编辑技术如CRISPR/Cas9系统加强此方面的研究,以加强对木本植物、观赏植物等植物中CKX基因的表达调控研究,更好地调控植物生长发育进程以及响应逆境胁迫,充分挖掘生物资源的潜力。     

基于细菌学研究改性生物炭对抗生素的降解机制

分别选取3个裂解温度下制备的改性生物炭——MBC350,MBC500和MBC700,2种抗生素——磺胺甲噁唑（SMX）和氯霉素（CAP）,考察MBCs对SMX和CAP生物降解的影响及生物降解过程中Pseudomonas stutzeri和Shewanella putrefaciens的细菌学特征.结果表明,在低浓度MBCs培养的细菌体系中,SMX和CAP的去除主要依靠细菌P.stutzeri和S.putrefaciens的生物降解;而在高浓度MBCs培养的细菌体系中,SMX和CAP的去除主要依靠MBCs的吸附.其主要是由于随着MBCs浓度的增加,对SMX和CAP的吸附量提高,同时促进细菌的繁殖,导致溶液中较少的SMX和CAP被细菌生物降解.MBCs提高了P.stutzeri细胞膜中饱和脂肪酸含量,抑制了S.putrefaciens中饱和脂肪酸的合成.特别是P.stutzeri中脂肪酸C10：0和C15：1,cis-10消失;而S.putrefaciens中逆式脂肪酸C14：1,cis-9和C15：1,cis-10生成.此外,应用基因绝对定量技术发现MBCs显著提高了细菌P.stutzeri的基因表达拷贝数,抑制了S.putrefaciens的基因表达拷贝数.但细菌P.stutzeri和S.putrefaciens的基因表达拷贝数均随着MBCs浓度的增加而增加.因此,本研究表明低浓度MBCs有利于SMX和CAP的生物降解,而高浓度MBCs促进细菌的生长量,脂肪酸和基因表达拷贝数.