Enhancement of MK-7 synthesis by engineered strains of Bacillus subtilis natto that overexpress men genes and by increasing available dissolved oxygen北大核心CSCD

In recent years, researchers have discovered novel physiological functions of vitamin K2. In addition to promoting blood clotting, it can prevent osteoporosis and cardiovascular disease and is expected to treat some tumors and Parkinson’s disease. Bacillus subtilis natto is a probiotic that has been approved by the U.S. Food and Drug Administration for use as a bioproducer of vitamin K2. Its product’s main form is MK-7, which has a long half-life in the human body and high bioavailability. Bacillus subtilis natto displays great potential for large-scale biological preparation of vitamin K2. In this study, the Sipizizen method of Bacillus subtilis transformation was optimized to make it suitable for molecular transformation of Bacillus subtilis natto. Vectors for overexpression of all 8 genes involved in the menadione synthetic pathway were constructed, and changes in MK-7 fermentation yield after transformation of Bacillus subtilis natto were investigated. Three enzymes were found to exert significant effects on MK-7 synthesis, namely isopentenyltransferase (MenA), 1,4-dihydroxy-2-naphthoyl-CoA synthase (MenB), and nornaphthoquinone methyltransferase (MenG). A modified strain (BN-pABG) with higher MK-7 productivity was obtained by concerted overexpression of menA, menB, and menG. In a 5 L bioreactor, MK-7 synthesis was further enhanced by optimizing oxygen supply. The final yield of MK-7 from the modified strain was 62.21 mg/L, 1.26 times higher than that of the original strain. These results show that combined overexpression of menA, menB, and menG strongly promotes MK-7 synthesis by Bacillus subtilis natto, and optimizing the oxygen supply conditions also promotes more robust MK-7 synthesis. © 2022 Authors. All rights reserved.     

转基因抗虫水稻生态安全性研究进展

我国转基因抗虫水稻的商业化种植已成为国内外广泛关注的热点问题.本文系统综述了转基因抗虫水稻的遗传转化、基因漂流、靶标害虫的抗性风险、对非靶标生物和稻田节肢动物群落的影响以及B t杀虫蛋白在土壤中的残留等方面的研究进展.现有研究表明,B t水稻对二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟等主要靶标害虫具有较高的抗性水平,对稻飞虱、叶蝉、捕食性天敌等非靶标生物的生长发育和稻田节肢动物群落的稳定性无明显影响.靶标害虫的抗性和转基因水稻与杂草稻、野生稻之间的基因漂移风险是转基因抗虫水稻商业化种植的主要环境安全问题.参60     

西南水稻白叶枯病菌致病型多样性的垂直分布格局及成因探讨

利用6个含有单抗基因的近等基因系材料为鉴别品种,在水稻的孕穗期采用剪叶接种的方法,测定了西南不同海拔稻区218株水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv.oryzae）的致病型。结果表明,（1）西南稻区水稻白叶枯病菌致病型具有丰富的多样性,共包含18种,其中9种新致病型为西南地区特有的类型。（2）不同海拔稻区病菌致病型组成存在明显差异,中海拔稻区病菌致病型数量最多,高海拔稻区次之,低海拔稻区最少。低海拔稻区病菌致病型多样性指数、均匀度指数均最低,并且与中海拔和高海拔稻区差异显著。（3）通过分析病菌对抗性基因的克服数量以及鉴别品种病斑长度,表明不同海拔稻区病菌毒力存在明显差异。病菌的毒力与其地理来源的海拔高度呈负相关关系。（4）聚类分析结果显示,以致病型彼此间相似率60%为界,18种致病型可归为4个聚类簇,其中簇Ⅰ毒性最弱,主要集中了高海拔稻区的菌株,簇Ⅳ毒性最强,集中的主要是低海拔菌株。（5）相关性分析表明,病菌致病型多样性特征值与气候类型和寄主品种的多样性呈线性相关关系,气候类型和寄主品种影响病菌致病型的多样性分布,并且寄主品种对病菌的影响程度高于气候类型。就品种的布局而言,低海拔稻区应尽可能使用含有多个抗性基因的聚合品种,而在中、高海拔稻区,应制定好抗性基因轮换的宏观计划,减少低海拔地区向海拔较高的地区稻种的频繁调运,降低水稻白叶枯病的危害。     

小麦高分子量谷蛋白亚基基因的PCR及AS-PCR标记

选用高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)在Glu-D1位点已知的 26个普通小麦品种,包括 15个 (TriticumaestivumL. )川育系列品种及其 11个亲本,根据其亚基Dx5和Dy10基因的特异序列设计引物.通过对Dx5基因的PCR扩增及对Dy10基因的AS-PCR扩增,结果表明,所设计的引物对Dx5和Dy10都能扩增出特异条带,而携有Dx5基因的材料同时也携有Dy10基因.说明用所设计的引物可快速有效的鉴定出普通小麦中是否带有优质的 5 10亚基.图 4参 15     

DNA聚合酶对PCR方法检测基因点突变的干扰分析

以野生型斑马鱼p53基因外显子7为目的片段,运用变性高效液相色谱(DHPLC),比较分析三种常用的商品DNA聚合酶对聚合酶链式反应(PCR)技术检测基因点突变的影响.DHPLC检测结果显示,Promega Shanghai公司Taq DNA聚合酶,Promega公司Taq DNA聚合酶和BD Biosciences公司高保真酶Advantage-HF2的分子突变频率分别为14.3%,5.95%和0.76%.通过DNA直接测序法确认表明,Promega公司Taq DNA聚合酶和BD Biosciences公司高保真酶Advantage-HF2的碱基突变频率分别为3.61×10-4和7.69×10-5.研究表明,不同的DNA聚合酶对PCR技术的检测结果有明显影响,高保真酶Advantage-HF2所造成的碱基错配率明显低于其它两种商业化Taq酶.     

土壤质地对自养固碳微生物及其同化碳的影响

自养微生物可同化大气中的CO2并将其转化为土壤有机碳,对提高农田土壤的碳吸收和碳储存有重要意义,然而土壤质地对自养固碳微生物功能种群及其同化碳的影响机制还不清楚.本研究选取亚热带地区同一母质发育而成的两种质地水稻土壤(壤质黏土和砂质黏壤土),通过14C-CO2连续标记技术结合室内模拟培养实验,探讨土壤质地对自养微生物同化碳(14C-SOC)、自养微生物截留碳(14C-MBC)和自养微生物可溶性碳(14C-DOC)的影响.以固碳功能基因(cbb L基因)作为指示基因,结合PCR和克隆测序技术,分析不同质地土壤自养固碳微生物群落结构和多样性的差异.结果表明,壤质黏土14C-SOC、14C-MBC和14C-DOC平均含量分别为133.81、40.16和8.10 mg·kg-1,均显著高于砂质黏壤土14C-SOC(104.95 mg·kg-1)、14C-MBC(33.26 mg·kg-1)和14C-DOC(4.18 mg·kg-1)平均含量(P0.05),说明土壤质地显著影响了土壤自养微生物碳同化量以及自养微生物同化碳在土壤中的转化.稀疏曲线、细菌cbb L基因文库覆盖度以及多样性指数分析结果显示壤质黏土固碳细菌群落多样性高于砂质黏壤土.系统发育分析表明,壤质黏土细菌cbb L基因序列与Rhodoblastus acidophilus、Blastochloris viridis、Thauera humireducens、Mehylibium sp.、Variovorax sp.等具有一定的同源性,而砂质黏壤土cbb L基因序列主要与根瘤菌和放线菌同源.可见,土壤质地对自养固碳微生物群落结构和多样性产生了深刻的影响,壤质黏土中较高的黏粒含量、土壤养分含量和阳离子交换量可能有利于维持更高的自养固碳微生物多样性和活性,从而导致不同质地土壤自养微生物碳同化量及其转化存在显著差异.     

基于受体作用理论的类雌激素效应测试方法

以17β雌二醇为标准参考物质,对基于受体作用理论的环境激素分析方法实验条件进行了重构和优化,建立了环境类雌激素分析方法。结果表明:用营养缺陷型培养基30℃恒温振荡66 h培养时间进行重组基因酵母的复苏与增殖,20℃～35℃水浴样品与酵母混合液培养3～6 h暴露,优先选用机溶剂处理法释放β-半乳糖苷酶,35℃恒温水浴进行酶活测试反应,采用反应终止后2.5 h 420 nm波长进行分析测试,同时实际样品的分析,加测不少于一个的稀释水样效应值,可使方法更加科学高效、准确度高,应用于各类实际样品分析。     

温度分化对APBR反应器性能及产甲烷菌群落的影响

为了研究温度分化对固定床厌氧反应器(anaerobic packed bed reactor,APBR)牛粪发酵处理效果及产甲烷菌群落的影响,反应器发酵温度从室温(22℃±1℃)阶梯式分化到低温(15℃±1℃)、中温(37℃±1℃)和高温(55℃±1℃).温度变化的过程中,温度越高COD(chemical oxygen demand)去除率和日总产气量越高,分化后COD去除率分别为25%、45%、60%,相应的日产气量为2.3、4.0、8.5 L·d-1,但是甲烷含量基本保持不变(~60%);温度突然变化造成挥发性脂肪酸含量骤然增加,并处于波动状态.16S r RNA基因克隆文库法分析表明,室温时包含广古菌门中的常见重要产甲烷菌MBT(甲烷杆菌目)、Mst(甲烷鬃菌科)、Msc(甲烷八叠球菌科)和MMB(甲烷微菌目),以及嗜热菌,也有少部分泉古生菌门,发酵温度分化后,产甲烷菌多样性减少,中温条件下产甲烷菌种类相对较少.定量PCR表明Mst、MMB和Msc总基因浓度都有所减少,并且温度越高减少越多,各菌数量相对比例变化较大,但Mst仍为优势产甲烷菌.     

曝气灌溉条件下土壤N2O排放特征及影响因子分析

为了明确曝气灌溉下土壤N₂O排放特征及主要影响因子,实验设置了2个灌水量（70%和90%田间持水量）和2个增氧水平（5,40mg/L）,采用静态箱法和qPCR技术对土壤N₂O通量及土壤关键功能基因进行测定,研究不同灌水量和增氧水平对土壤充水孔隙度、溶解氧、氧化还原电位（Eh）、矿质氮及氨氧化古菌（AOA）、氨氧化细菌（AOB）和反硝化基因（narG和nosZ）的影响.结果表明：培养过程中,各处理N₂O排放通量均呈现先增加后降低的趋势,于灌溉后1d达到峰值;曝气量和灌水量的增加可显著增加土壤N₂O的排放通量和排放峰值.灌溉造成土壤含水量增加的同时,降低了土壤溶解氧和Eh;曝气可提高土壤溶解氧和Eh,改善土壤通气性（P<0.05）,而对土壤充水孔隙度无显著影响.土壤充水孔隙度、Eh、NO₃^--N含量是曝气灌溉下驱动土壤N₂O排放的主要理化因子.曝气显著增加了AOA的基因拷贝数,且N₂O排放与AOA的基因拷贝数呈显著正相关关系（P<0.05）.研究结果为进一步明确曝气灌溉对土壤N₂O排放的影响机制和曝气灌溉模式下农田N₂O排放管理提供支撑.