基于序列宏基因组学技术的土壤Ⅱ型聚酮合酶KS_α基因的挖掘

[目的]本文旨在挖掘土壤微生物宏基因组(environmental DNA,eDNA)中的Ⅱ型聚酮化合物酮基合成酶基因(ketosynthase alpha,KS_α),并依据获得的KS_α基因与化合物结构的关系初步预测其所在基因簇可能合成的Ⅱ型聚酮化合物种类。[方法]利用Ⅱ型聚酮合酶基因KS_α保守区域设计简并引物筛选珠穆朗玛峰及峨眉山土壤宏基因组文库,对筛选得到的KS_α基因片段进行测序,并与已知Ⅱ型聚酮化合物KS_α基因、孢子色素基因的氨基酸序列用邻接法构建系统发生树,以大肠杆菌的fabB基因作为系统发生树的外群。[结果]总共筛选得到28个珠峰文库来源的KS_α基因,11个峨眉山文库来源的KS_α基因。将这些KS_α基因的氨基酸序列与34种编码已知Ⅱ型聚酮化合物KS_α基因和5种聚酮化合物孢子色素KS_α基因的氨基酸序列构建系统发生树,结果显示许多eDNA来源的KS_α基因与已知聚酮化合物的KS_α基因的氨基酸序列相似性较低,并且除在不同Ⅱ型聚酮结构类型对应的KS_α基因分支中均有分布外,有些eDNA来源KS_α基因在系统发生树中形成了独立的一个分支。[结论]利用宏基因组学方法可以获得新的KS_α基因,通过新基因与已知KS_α基因的同源比对,可以预测新基因所合成化合物的新颖性,为新化合物的发现奠定基础。     

细菌芳香聚酮研究进展

鉴于芳香聚酮化合物在抗菌、抗肿瘤、抗病毒等方面具有重要的临床药用价值,该文综述了细菌芳香聚酮化合物及其生物合成研究的主要进展,重点讨论了四类芳香聚酮的生物活性和化学结构以及芳香聚酮生物合成机理研究的基础理论意义。在此基础上对组合生物合成新的具有一定生物活性化合物的研究前景进行了展望。     

宏基因组学的研究进展

宏基因组学尝试通过免培方法获得微生物的纯培养,主要技术包括DNA的提取、文库的构建和目标基因克隆的筛选,可用于发现新基因、开发新的生物活性物质、研究群落中微生物多样性等方面。笔者对宏基因组学技术的方法和应用作了简要综述。     

基于宏基因组学的茅台酒酒曲细菌的多样性分析

为了解茅台酒酒曲微生物的菌群组成结构,为其制曲工艺的稳定及质量评估提供理论依据,利用宏基因组学方法分别提取2011—2013年的茅台酒酒曲微生物总基因组 DNA,经 PCR 扩增16S rDNA V4区构建文库并测序,进行茅台酒酒曲细菌群落多样性的研究。结果表明：茅台酒酒曲微生物群落构成较稳定,主要分布于γ-变形菌纲（50％以上）和芽孢杆菌纲（30％以上）,分属于魏斯氏菌属、片球菌属、明串球菌属、糖多孢菌属、欧文氏菌属、真丝菌属、短状杆菌属、鞘氨醇杆菌属、醋酸杆菌属、糖单孢菌属、盐单胞菌属和德库菌属;各年茅台酒酒曲细菌群落结构差异不大。     

土壤微生物的宏基因组学及其研究进展

土壤宏基因组学技术是近来发展比较迅速的一种新方法,是研究土壤微生物生态学的基础,也是获是土壤中各种基因资源的一种有效手段。介绍了土壤宏基因文库的构建、筛选及土壤宏基因组研究现状和这一技术的局限性。     

基于宏基因组学的转基因棉田土壤微生物功能多样性分析

[目的]研究转基因棉田土壤微生物的功能多样性。[方法]采用直接法提取转基因棉根际土壤微生物总DNA,用限制性内切酶BamHI进行部分酶切,回收2.0～4.0 kb大小的片段插入到pUC19/BamHI脱磷载体上,转化到DH5α高效感受态细胞,构建宏基因组文库。随机挑取10个克隆序列测序,并通过NCBI预测可能存在的开放式阅读框和进行序列比对分析。[结果]该文库的外源插入片段平均长度为2.4 kb,90%以上克隆都含有插入片段,10个序列中存在着多种功能的开放式阅读框,包括一些水解酶、脱氢酶、脂解酶、修饰酶、抗生素及与电子传递链相关的酶类。[结论]该研究可为研究转基因棉大面积野外种植以后的生态安全性提供参考。     

病毒宏基因组学的研究概况及应用

病毒宏基因组学(Viral metagenomics)是新兴起的研究环境中病毒多样性及其分子生物学信息的技术。此技术已在人类健康、动植物病毒检测、环境中病毒多样性分析方面得到广泛应用,对病毒的系统研究、病原体分析及预防具有重要意义。为拓展病毒宏基因组学的应用范围和现实作用,综述了病毒宏基因组学在动植物健康、环境问题以及病毒研究领域的研究概况及其应用展望。     

宏基因组学——研究环境微生物的钥匙

介绍了宏基因组学的发展概况、基本研究方法和在微生物研究中的应用,并对该学科的发展前景进行了展望。     

以TMV为模式建立基于宏基因组学的植物病毒检测方法

用感染烟草花叶病毒(TMV)的烟株做阳性对照,提取dsRNA,采用随机引物扩增、高通量测序方法进行了序列分析。PCR产物宏基因组测序结果显示:TMV的检出频率为99.84%;属水平分类和丰度统计结果显示:Tobamovirus占99.913%,成功建立了以植物病毒dsRNA提取与高通量测序相结合的植物病毒探测方法。按照病毒类似颗粒提取的方法对感染TMV的烟株提取病毒类似颗粒,获得TMV病毒粒子,从中提取RNA,应用TMV特异引物,进行RT-PCR,结果显示:扩增产物序列与TMA序列同源性为99%。结果表明:用该病毒类似颗粒抽提方法能成功提取TMV病毒粒子及RNA,满足宏基因组分析要求。应用本研究构建的dsRNA及病毒类似颗粒的方法,提取20个表现植物病毒病症状的植物样本dsRNA与病毒类似颗粒的DNA,核酸检测质量较好,成功检测到10多种植物病毒。所构建的方法为宏基因组技术探测农业栽培区及非耕作区植物病毒种群与生态适应奠定了基础。     

锯末牛粪堆肥微生物多样性的宏基因组学分析

运用宏基因组技术研究不同比例锯末牛粪堆肥产物中微生物的组成和分布。结果表明,牛粪与锯末质量比为2∶1、3∶1、4∶1的3个堆肥样本中微生物可操作分类单元(operational taxonomic units,OTU)有较大的差异,其中含量最高的3个门的微生物为变形菌门、拟杆菌门和厚壁菌门,在不同样本中它们的含量也有较大差异。从属水平分析,含量最高的是甲基单胞菌属、噬氢菌属、固氮菌属和寡养单胞菌等营养转化和合成的菌属。降解纤维素和木质素的也有一定的含量,特别是假单胞菌属含量较高。经过对堆肥产物基本性质及其微生物的分析发现,当牛粪与锯末的比例为2∶1时,堆肥样品中的营养转化和合成菌属以及去除污染菌属都高于其他2个样品,堆肥效果较好。     

宏基因组学方法分析奶牛瘤胃尿素分解菌的多样性

利用脲酶保守序列ureC引物和细菌16S rDNA通用引物PCR扩增并测序,揭示奶牛瘤胃尿素分解菌的多样性。提取本研究室前期鉴定的16个脲酶克隆的质粒,利用脲酶保守序列ureC引物和细菌16S rDNA通用引物进行PCR扩增,将PCR产物连接到pMD19-T载体,转化E.coliJM109,挑取阳性克隆测序。利用Blast程序将序列与GenBank和RDP数据库进行比对,并使用Mega 4.0软件构建系统发育树。4个脲酶克隆含有脲酶保守序列ureC,系统发育树分析表明,U1、U5、U13和U15分别属于Firmicutes、ε-Proteobacteria、β-Proteobacteria和Actinobacteria;7个脲酶克隆含有16S rDNA,经过建树分析,U1、U3、U7、U10、U11、U12和U14分别属于Staphylococcus、Shigella、Bacillus、Acinetobacter、Achromobacter、未培养微生物和Bacillales。实验结果显示,奶牛瘤胃微生物脲酶基因和尿素分解菌具有多样性的特点。     

棉花黄萎菌聚酮合成酶基因的克隆与序列分析

[目的]探索棉花黄萎菌黑色素合成途径中的相关基因.[方法]通过设计多对引物,对新疆棉花黄萎菌强致病力菌株V592进行了聚酮合成酶基因(PKS)的PCR、克隆和测序,并对所测序列进行基因结构及进化分析.[结果]获得真菌DHN黑色素合成途径中的一个关键酶—聚酮合成酶基因(PKS)的全序列,为6 742bp(登录号:KC422576).序列分析显示,该基因由4个外显子和3个内含子组成,其开放阅读框(ORf)编码2 189个氨基酸;具有Ⅰ型聚酮合成酶基因(PKS I)的结构特征.以KS编码氨基酸序列构建系统关系树,结果表明产生相同多聚酮次生代谢物质的真菌具有相同的进化来源,V592与产生黑色素(melanin)的其他真菌处于相同的进化分支上,而产生其他次生代谢产物的真菌则分别形成不同的进化分支.[结论]PKS基因与棉花黄萎菌黑色素的产生有关.     

宏基因组学揭示鳗鲡养殖环境微生物抗性基因的赋存特征

为揭示鳗鲡养殖环境中抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的赋存特征,采集鳗鲡养殖环境样品(底泥和养殖水),利用高通量测序技术及功能宏基因组学分析方法对鳗鲡养殖环境中的ARGs种类和丰度进行研究。结果显示:鳗鲡养殖底泥和养殖水中的优势菌群结构组成具有明显差异,底泥的优势群体门类为Proteobacteria、Chloroflexi、Actinobacteria、Cyanobacteria、Gemmatimonadetes和Bacteroidetes;养殖水中的优势菌群门类为Proteobacteria、Bacteroidetes和Verrucomicrobia。比对抗性基因数据库,在底泥中共存在10类38种ARGs,在养殖水中共注释得到9类29种ARGs,其中高丰度的抗性类型为四环素类、磺胺类和杆菌肽类抗生素。研究结果可为抗生素在鳗鲡养殖过程中合理使用提供参考依据,同时也显示宏基因组测序技术在检测环境ARGs的可行性和优越性。     

基于基因组学的作物抗旱改良

随着基因组学的发展,利用大量的序列信息鉴定和克隆抗旱相关基因以改良作物的生产性能具有重要意义。作物抗旱性属数量遗传,其数量性状位点的鉴定是分子标记辅助选择改良作物抗旱性的基础。笔者就作物抗旱基因鉴定及相关功能基因组学的最新进展作系统的介绍,并探讨了今后作物抗旱性研究发展方向。     

整合宏基因组学分析生猪养殖粪污发酵过程中耐药基因的动态变化

【目的】探究生猪养殖粪污在堆肥过程中耐药基因的消减规律。【方法】以猪粪和菌渣为发酵原料,进行有氧堆肥处理,在堆肥第1、4、8、12、16、22、29天,进行上、中、下分层多点采样,提取总DNA构建文库,经定量和检测合格后,进行宏基因组测序分析。通过宏基因组学方法对堆肥过程中耐药基因的动态变化进行分析。【结果】堆肥期间共发现613个耐药基因,分别对32类抗生素产生耐药。其中,丰度较高的抗生素分别为青霉烷类抗生素(Penam)、头孢菌素类抗生素(Cephalosporin)、氨基糖苷类抗生素(Aminoglycoside antibiotic)、磷霉素类抗生素(Fosfomycin)、糖肽类抗生素(Glycopeptide antibiotic)和四环素类抗生素(Tetracycline antibiotic),这与现实中常用的抗生素种类相吻合。分析发现耐药基因的消减出现2个峰值,第一个峰值出现在试验起始时,在第4天迅速下降,然后在第12天(对照组)和第8天(实验组)达到第二个峰值,随着细菌的自然凋亡,耐药基因的丰度又下降到低值,慢慢消减下去。【结论】在堆肥过程中,生猪养殖粪污中耐药基因丰...     

芳香特菜罗勒的育苗技术

罗勒（ocimum basilicum）又名兰香、千层塔、驱蚊草,是唇形花科、罗勒属1年生草本植物,全株具有独特的香味,茎、叶、花及种子始终有香气,有提神醒脑之功效,罗勒可以作为绿化和盆栽观赏植物;它的嫩静、叶可直接用于炒菜、做汤等,可增进食欲;罗勒入药有镇痉、活血驱风、健胃等作用;进行超临界萃取获得香精油是欧美各国食品工业及制造香水化妆品的首选材料。因此罗勒是一种多种用途的香料植物。     

基于生物信息学的甘薯基因组学等研究进展

甘薯是重要的粮食、工业原料和新型能源作物,同时具有较高的营养价值.近年来,随着生物信息学分析手段、二代测序技术的发展,甘薯的基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学研究取得了较大进展.本文主要综述了近年来基于生物信息学技术,甘薯及其近缘野生种在基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等方面研究中的进展,为甘薯品种改良提...     

英国发现燕麦含有可产生抗生素的酶

近日，广西水牛研究所承担的国际重点合作项目“奶水牛生物活性乳制品深加工技术引进与研究开发”顺利通过了由国家科技部组织的专家组验收，即将由“壮牛”公司批量生产。这也填补了我国国内水牛奶乳酪生产空白。     

基于.NET技术的热带芳香作物资源共享平台的开发研究

针对传统热带芳香作物种质资源管理方法的不足与缺陷,系统采用B/S架构,使用Microsoft SQL Server构建数据库,利用ASP.NET技术、C^#语言进行开发,采用了数据、业务逻辑、用户界面分离的多层结构,设计了基于.NET的热带芳香作物种质资源共享平台,为热带芳香作物种质资源提供方便快捷的动态管理,更能充分的利用网络资源,实现全局优化。